[发明专利]电力系统信息物理协同攻击检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种电力系统信息物理协同攻击检测方法及系统，根据同步相量测量单元的量测数据建立电网的层次拓扑结构图，并以根节点为基础不断扩展目标搜索区域最终确定攻击区域；基于历史样本数据，计算待检测样本与历史样本的相似度，从而近似还原遭受攻击样本的原始数据；通过对攻击行为特征的深度匹配，实现了针对电力系统的信息物理协同攻击的有效检测。本发明深入分析了网络攻击和物理后果的因果关联，实现了攻击特征的深度匹配，减少了误报率，克服了当前缺乏电力信息物理协同攻击高效检测方法的不足之处。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是一种电力系统信息物理协同攻击检测方法及系统。

背景技术

随着电力系统信息化建设的不断推进，电力网络遭受恶意攻击的可能性越来越高，导致近年来世界各国发生了多起因网络攻击导致的电网大停电事故。从攻击者角度分析，为了给电网造成极大的破坏，攻击者在发动网络攻击的同时，往往伴随着物理攻击，即通过信息物理协同攻击的方式给电力系统造成严重的危害。

但是，目前缺乏针对电力信息物理协同攻击的检测方法。现有方法大多侧重于网络攻击的检测，没有分析网络攻击和物理后果的关联关系。因此，急需发展针对电力信息物理系统协同攻击的有效检测方法，提升电网的安全稳定运行水平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种电力系统信息物理协同攻击检测方法及系统，深入剖析网络攻击对电力系统安全运行带来的物理表征影响，有效解决电力网络信息物理协同攻击难以检测的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电力系统信息物理协同攻击检测方法，包括以下步骤：

S1：获取PMU节点的相角，计算当前时刻PMU节点的相角与上一时刻PMU节点的相角的差值Δθ，选取具有最大相角差值Δθ_max的PMU节点作为根节点；

S2：根据步骤S1选取的根节点，建立电网的层次拓扑结构G；

S3：根据层次拓扑结构G和具有最大差值Δθ_max的根节点，不断扩展目标搜索区域S并确定攻击区域A；

S4：输入n个m维历史样本数据，确定与目标检测样本相似度最高的历史样本z_k，即认为z_k为疑似遭受攻击的原始样本z₀；

S5：根据所述原始样本z₀以及待检测样本z′，计算注入的恶意数据Δz＝z′-z₀，校验Δz数据的攻击特征，进一步确定是否遭受恶意数据攻击；

S6：确定遭受攻击后，计算攻击区域A中任意一条线路断线后的节点相角值θ_out与真实相角测量值θ_t的相似度，根据所述相似度定位遭受攻击后的故障线路。

本发明方法首先对物理故障蔓延机理进行了分析，建立了电网的层次拓扑结构，并通过将目标检测样本与海量正常历史样本进行关联分析实现对遭受攻击的原始样本的近似还原。其次，充分考虑了电力系统遭受物理攻击前后的节点状态变化趋势，利用具有高实时性和高精度的PMU相角测量值与原始样本遭受物理攻击后的相角变化量进行相似度分析，从而确定实际攻击目标。最后，通过利用恶意数据攻击行为所具有的壁垒效应、数据一致性、边界跳变特性等攻击特征，对攻击行为进行深度匹配以提高检测方法的精度。

步骤S2的具体实现过程包括：

S2-1：从根节点i开始，将与根节点i相连的节点作为第1层的节点，并将根节点与第1层的节点相连的线路纳入拓扑结构；

S2-2：重复步骤S2-1，直至遍历整个电网的所有节点和线路，构成电网的层次拓扑结构G。