[发明专利]一种基于边缘计算的电表计量系统虚假数据检测方法

说明书

提出一种基于边缘计算的电表计量系统虚假数据检测方法。在智能电网中，由于系统能够纠正单个虚假数据，单个虚假数据可能不会对系统操作产生重大影响。但是，如果接收到连续的错误测量数据，系统可能因无法自动校正而导致故障。本专利针对这种情况，提出一种检测方案，具体检测方案由3部分组成：(1)电表数据检测规则；(2)采集器信誉计算；(3)基于边缘服务器的多源虚假数据检测算法。经验证本专利对不同类型的连续虚假数据具有较好的检测性能。

技术领域

本发明属于智能电网领域，主要涉及虚假数据(FDI)注入电表计量系统时的检测策略以及方案。

背景技术

边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

智能电网系统中电表提供的实时数据是自动化和高效的，然而寻求干预或操纵系统的攻击者可能会尝试通过注入错误的测量数据来使服务提供者的收益受到损失。成功的虚假注入数据攻击可能会损害其功能，甚至危及系统运作。

电表计量系统主要功能是传感与测量，这些功能是在电表的基础上进行信息采集和聚合，为上层的数据存储、计算、分析和决策奠定基础。电表计量系统是由电表、采集器和数据中心组成的。电表能够测量电力系统的实时状态，这些测量数据周期性地发送到采集器，然后将采集器上的聚合数据传送到数据中心，以进行进一步的数据分析。需要注意的是，在智能电网中，由于系统能够纠正单个虚假数据，单个虚假数据可能不会对系统操作产生重大影响。但是，如果接收到连续的错误测量数据，系统可能因无法自动校正而导致故障。同时，由于采集器的安装位置更靠近用户端，安全性能良好的采集器可能受到顽固攻击，一旦系统依赖的采集器被入侵，并且注入虚假数据将导致系统判断异常。所以在虚假数据注入攻击者的行为模式中，攻击者为了成功发起虚假数据注入攻击，通常是一找到机会就会从电表端或者采集器端持续注入错误的测量数据。

发明内容

考虑目前虚假数据注入攻击检测方案的现状，同时基于边缘计算的特性，提出一种基于边缘计算的电表计量系统虚假数据检测方法。

本专利首先使用一组规则让采集器来识别电表报告的数据是否异常。然后，随机抽取采集器中的数据让边缘服务器使用同一组规则进行检测，对比采集器与边缘服务器的检测结果，进而给采集器进行信誉评测，以便进一步检测虚假数据。最后，边缘服务器系统依据本方案算法来检测该采集器是否异常，从而进一步判断该电网中是否存在虚假数据。

本专利的技术效果在于：避免了智能电网只能检测单个虚假数据的弊端，对于不同类型的虚假数据具有较好的检测性能。并且检测规则可以实时高效的来识别计量数据的异常。由于边缘计算模型在物理上是分布式的，因此它的分布式特性能够为减少智能电网计量系统中的区域虚假数据注入攻击提供保证。

附图说明

为了让读者更清晰地了解本专利实施地方案，下面将对本专利具体实施方式中的附图作简单介绍：

图1为信誉计算算法流程。

图2为基于边缘服务器的多源虚假数据检测算法流程。

具体实施方式

下面结合附图及利用各种技术对本发明做一个详细的说明。

步骤一：电表数据检测规则

当电力系统处于正常运行状态时，所有状态变量必须自然地遵循一些约束并持有一些属性。因此，本专利使用数据规则规范来识别电表报告的数据是否异常。以电量Q为例，应该遵守以下规则：

(1)稳态情况下，电表的Q应在一定范围内变化。

(2)一个时间间隔内电表的Q值变化应小于一个阈值。