[发明专利]一种DoS攻击下的电力系统负荷频率安全控制方法及系统

说明书

本发明公开一种DoS攻击下的电力系统负荷频率安全控制方法及系统；所述方法包括：测量得到时刻tsubgt;k/subgt;多区域电力系统的系统状态x(tsubgt;k/subgt;)；根据多区域电力系统的系统状态x(tsubgt;k/subgt;)求解，获得最优控制序列usupgt;*/supgt;(t|tsubgt;k/subgt;)，并将最优控制序列usupgt;*/supgt;(t|tsubgt;k/subgt;)传送给执行器；在时刻tsubgt;k/subgt;+nδ，判断DoS攻击是否发生，如果发生且nδ＜T，将usupgt;*/supgt;(t|tsubgt;k/subgt;)，t∈(tsubgt;k/subgt;+nδ，tsubgt;k/subgt;+(n+1)δ]应用于电力系统负荷频率控制，设置n＝n+1；如果DoS攻击未发生，设置tsubgt;k+1/subgt;＝tsubgt;k/subgt;+nδ，n＝1，k＝k+1，继续测量下一时刻多区域电力系统的系统状态；其中，T为给定预测控制时域。本发明考虑控制输入约束条件下负荷频率控制问题，借助预测控制理论设计安全控制器，解决了多区域电力系统负荷频率控制的技术问题。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，特别涉及一种DoS攻击下的电力系统负荷频率安全控制方法及系统。

背景技术

随着智能电网和能源互联网建设的不断推进，电力系统的自动化程度迅速提高，呈现出传感设备越来越多，网络连接越来越广泛的发展趋势。同时在“西电东送、南北互供、全国联网”的发展战略指导下，已经初步建成了跨大区的互联电网。跨区域互联电网在提高电力资源配置和利用效率的同时，也带来了安全问题。电力系统使用专有通信协议和工控软件进行信息传输和控制，而这些协议和工控软件在设计之初并未考虑安全因素，导致其不可避免的存在安全漏洞。同时电网结构复杂，分布范围广泛，且缺乏有效的监控防护手段，因此很难防范针对一次、二次设备的恶意攻击。所以保障电力系统的安全性和可靠性变成了新难题。

频率是衡量电能质量的重要指标之一。频率的大幅波动会对电力系统中的发电机和用电设备造成冲击，甚至可危及整个电网的安全运行。负荷频率控制是保证电力系统有功功率平衡，维持电网频率稳定的重要手段。在电力系统安全形势日趋严峻的大背下，许多专家学者研究了负荷频率安全控制问题。在众多的网络攻击手段中，DoS(Denial-of-Service,DoS)攻击由于不需要系统的先验知识，进而成为攻击者广泛采用的攻击手段，例如在2015年乌克兰大停电事件中，攻击者使用DoS攻击破坏客服中心电话服务系统的正常运行，使得用户不能及时反馈用电异常。DoS攻击通过持续的向终端服务器或者接收器发送大量的干扰信号来实现阻塞通信信道的目的，一些常用的手段包括泛洪攻击、泪滴攻击、死亡之pin等。DoS攻击通过阻塞系统信息在通信网络的传输，以达到恶化系统性能，妨害电力系统正常运行的目的。虽然DoS攻击很容易被检测到，但是没有很有效的办法消除其对电力系统的影响。因此，安全控制被提出来用于缓解攻击影响，提高电力系统鲁棒性。C.DePersis等在文献(Input-to-state stabilizing control under denial of-service,IEEE Transactions on Automatic Control,vol.60,no.11,pp.2930–2944,2015.)中设计了DoS攻击场景下的安全控制器，并指出如果DoS攻击的持续时间和频率满足某一上界，系统是输入-输出状态稳定的。Shichao Liu等在文献(Denial-of-service(DoS)attacks onload frequency control in smart grids,2013IEEE PES Innovative Smart GridTechnologies Conference,2013:1-6.)中研究了DoS攻击对多区域电力系统负荷频率控制的影响，并指出DoS攻击可破坏电力系统稳定性。