[发明专利]基于信息物理融合的配电网节点风险评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于信息物理融合的配电网节点风险评估方法及系统。本发明的配电网节点风险评估方法包括：步骤A.对信息节点进行网络攻击；步骤B.计算入侵信息节点成功的概率，即网络攻击成功概率；步骤C.计算成功入侵信息节点后物理节点被破坏的概率，即失效概率；步骤D.计算物理节点被破坏造成的实际损失量；步骤E.根据网络攻击成功概率、失效概率和物理节点被破坏造成的实际损失量，构建配电网信息物理融合系统风险评估模型。本发明考虑配电网中信息物理融合系统的耦合特性、信息网络攻击的影响因素，进而建立一种信息网络攻击下信息物理融合的配电网系统风险评估模型，从而可进一步优化信息系统威胁对电网产生的影响。

技术领域

本发明涉及配电网领域，具体地说是一种基于信息物理融合的配电网节点风险评估方法及系统。

背景技术

随着智能配电网建设和改造的发展，传统的配电网逐渐发展成为由电力物理网络、信息通信网络和信息控制网络组成的紧密相关的集成系统，具有典型的信息物理融合系统(Cyber-Physical system，CPS)特征。近年来，电力CPS借助先进的传感量测系统和灵活的通信基础设施，可以获取更加全面详细的电网实时运行数据。但是，由于更加依赖智能电子设备和复杂的通信链路，电力CPS的信息安全问题日益凸显。能源行业的私有化和通信技术的标准化，使攻击者有动机且有途径对公用电网展开信息攻击，通过破坏或削弱电网二次系统的部分功能而达到影响整个电网稳定运行的目的。随着信息化水平的提高，CPS的信息层与物理层之间的交互越来越频繁。信息攻击者通过攻击电力信息系统间接破坏电力物理系统将成为电网攻击者的常用手段。信息攻击可能导致电网连锁故障，最终导致灾难性停电，因此,评估CPS因信息攻击而产生的安全风险具有重要意义。

电力CPS风险评估能够解决电网信息系统建设和网络拓扑规划问题，但无法定量分析信息攻击在物理系统造成的实际影响和潜在严重程度。由于电网的最终目的是提供可靠安全的电力传输，因此有必要定量的给出信息攻击的物理影响。目前是将电力系统风险评估方法应用到电力CPS中，在此基础之上，建立一种融合信息决策处理与物理设备动态控制的CPS风险传递模型，该模型通过在离散的信息决策系统与连续的物理控制系统之间建立统一的信息流、控制流接口，形成配电网CPS闭环控制回路，可以模拟分析信息攻击场景下，配电网信息决策系统与物理控制设备之间的交互影响。虽然这些电力CPS风险评估方法能定量说明信息系统威胁对电网产生的影响(如负荷损失等)，但其数学模型仍然缺少对信息系统和物理设备之间交互影响的描述以及对信息物理节点的分析。电力系统信息物理的深度耦合使简单的信息攻击可以造成严重的连锁故障：一方面，二次系统错误数据的传输使一次设备偏离正常运行点；另一方面，一次设备动态行为的异常变化将反馈到信息系统，导致控制中心不必要的决策失误。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于信息物理融合的配电网节点风险评估方法及系统，其考虑配电网中信息物理融合系统(CPS)的耦合特性、信息网络攻击的影响因素，进而建立一种信息网络攻击下的配电网CPS风险评估模型，以进一步优化信息系统威胁对电网产生的影响。

为此，本发明采用的一种技术方案为：基于信息物理融合的配电网节点风险评估方法，其包括：

步骤A.对信息节点进行网络攻击；

步骤B.计算入侵信息节点成功的概率，即网络攻击成功概率；

步骤C.计算成功入侵信息节点后物理节点被破坏的概率，即失效概率；

步骤D.计算物理节点被破坏造成的实际损失量；

步骤E.根据网络攻击成功概率、失效概率和物理节点被破坏造成的实际损失量，构建配电网信息物理融合系统风险评估模型。