[发明专利]一种计及量测篡改攻击引发虚假故障的电网故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种计及量测篡改攻击引发虚假故障的电网故障诊断方法，首先利用结线分析法确定疑似故障元件，缩小了诊断范围。其次，本发明采用随机矩阵理论与模糊C均值聚类算法判断每个疑似故障元件是否遭受量测篡改攻击，有效解决了量测篡改攻击引发故障诊断误动作问题。最后，本发明利用记忆神经脉冲膜系统的记忆回溯思想建立了一种可综合利用遥测量和遥信量的故障诊断模型，不仅改变了原有基于产生式规则无法利用遥测量建模的缺点，还能在诊断出故障元件的情况下确定故障类型。

技术领域

本发明属于电网故障诊断技术领域，具体涉及一种计及量测篡改攻击引发虚假故障的电网故障诊断方法的设计。

背景技术

当电网发生故障时，海量多信源异构故障警报信息将从本地自动装置上传至调度中心。而电网故障诊断则是利用数学工具或人工智能等方法快速分析相关警报信息，发现故障原因，进而辅助调度运行人员及时进行事故分析与处理，实现快速恢复供电，以保证电网安全可靠运行。因此，近几十年来，电网故障诊断技术受到了国内外众多专家学者的重视，多类诊断方法被开发，例如专家系统、神经网络、贝叶斯网络、Petri网、优化方法、因果网络、粗糙集、脉冲神经P系统等，每类方法都有其独特优势与适用的应用场景。

但是，现有故障诊断方法主要集中于电网常规故障的诊断工作，较少涉及由电网络攻击、物理攻击、严重自然灾害等因素所引发的非常规故障的诊断，相关研究还远远不够。例如，当电网未遭受量测篡改攻击时，上述诊断方法皆表现良好。但是，当网络攻击故意伪装成常规故障攻击电网时，其所引起的虚假故障报警消息也将出现在调度中心。由于这些虚假信息与真实警报信息类似，此时上述诊断方法的诊断性能将大大下降(往往伴随着严重的误诊断)，甚至失效。

例如，当电力系统实际上没有发生任何故障，但是量测篡改攻击篡改了从远程终端单元(RTU)或相量测量单元(PMU)的遥测量信息，以获取包括保护继电器和断路器在内的保护装置的一组虚假动作信息，并形成虚假故障时，现有的诊断方法将立即启动诊断程序，而不考虑真正的故障原因，即此时的故障是真实发生的故障，还是由网络攻击所引起的虚假故障。这可能会导致诊断系统的误启动，从而做出错误的故障辅助决策，引发重大经济损失。因此，量测篡改攻击下的故障诊断方法亟待研究。

发明内容

本发明的目的是为了现有的电网故障诊断方法存在的上述问题，提出了一种计及量测篡改攻击引发虚假故障的电网故障诊断方法。

本发明的技术方案为：一种计及量测篡改攻击引发虚假故障的电网故障诊断方法，包括以下步骤：

S1、当目标电网有继电保护装置动作时，采用结线分析法确定目标电网的疑似故障区域，并将疑似故障区域中的所有元件作为疑似故障元件。

S2、采用随机矩阵理论与模糊C均值聚类算法判断每个疑似故障元件是否遭受量测篡改攻击，若是则进入步骤S3，否则进入步骤S4。

S3、判定此时的继电保护装置动作为量测篡改攻击遥测量引起的虚假动作，结束电网故障诊断。

S4、针对每个未遭受量测篡改攻击的疑似故障元件，采用小波包分析提取遥测量的小波包分解值作为故障特征，建立基于记忆脉冲神经膜系统的故障诊断模型，并通过故障推理算法进行求解，得到疑似故障元件的故障诊断结果，结束电网故障诊断。

进一步地，步骤S1包括以下分步骤：

S11、当目标电网有继电保护装置动作时，设置初始迭代次数i＝1，并将目标电网中所有元件加入元件集合C_i。

S12、从元件集合C_i中随机选取一个元件加入元件子集合S_i。

S13、判断新加入元件子集合S_i的元件是否存在与其相连的闭合断路器，若是则进入步骤S14、否则进入步骤S15。