[发明专利]考虑变电站网络攻击成功概率的电力系统风险评估方法

说明书

本发明涉及电力信息物理系统技术领域，具体为变电站网络攻击成功概率的电力系统风险评估方法，该方法步骤包括：S1.针对电力信息物理融合系统，建立考虑变电站网络攻击成功概率的电力系统风险指标双层优化模型，S2.本模型通过运用强对偶性理论，将双层混合优化模型转换成单层混合整数模型，并在求解器中进行求解；本发明在考虑变电站攻击成功概率的条件后，有效计算变电站以及连接线路的风险值，为电力系统管理者进一步了解电网的脆弱性提供有效依据，能够指导电力系统管理者调配资源对风险性较大的变电站进行重点关注，并制定全面的保护方案，做到主动防御。

技术领域

本发明涉及电力信息物理系统技术领域，尤其是涉及考虑变电站网络攻击成功概率的电力系统风险评估方法。

背景技术

变电站中许多控制和通信设备的快速部署给电力系统带来巨大的网络风险，因此有必要通过考虑网络层变电站的脆弱性来扩展经典的N-k故障分析方法，以增强电力系统的安全性能；

双层优化作为一种流行的评估策略，用于识别将导致故障最严重负荷损失的关键线路，即传统的N-k模型，此外学者还提出了一种基于概率的N-k模型来识别具有最大风险的k条线路，其中假定每条线路停运概率都是独立的，在之前所有研究中，还探讨利用概率模型基于风险的安全评估有效性；

与可能直接摧毁电网输电线路的自然灾害或物理攻击不同，发生的网络攻击分为两个阶段，攻击者首先侵入变电站网络空间；然后发送跳闸命令，断开相关线路，电力系统造成严重影响，因此受到变电站网络攻击的线路停运之间存在明显的相关性，在网络攻击背景下，监控与数据采集(SCADA)系统和智能电子设备(IED)是网络攻击者最具吸引力的目标，在已有研究中，建立仅考虑SCADA系统上的网络攻击双层模型，但针对IED的网络攻击并没有反映在任何双层优化中；

在这种情况下，考虑网络攻击IED成功概率的双层优化模型，可以很好反映电力系统面临的风险指标，反映系统的各网络物理连接，以识别易受攻击的变电站及其相关线路。

发明内容

本发明的目的在于提供考虑变电站网络攻击成功概率的电力系统风险评估方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

考虑变电站网络攻击成功概率的电力系统风险评估方法，该方法具体包括下述步骤：

S1.变电站网络攻击成功概率的风险评估双层优化模型的建立：对电力信息物理融合系统进行攻击模拟，同时考虑信息网优化调度功能在潮流重新分配中的作用以及网络攻击变电站的成功概率，建立双层优化模型，计算电力系统中风险最大值；

S2.运用强对偶理论对双层优化模型进行转换：基于S1所建立的双层优化模型，根据强对偶理论，将双层优化模型进行转换成单层混合整数线性模型；

S3.根据转换后的单层混合整数线性模型，运用求解器进行求解，计算并筛选出风险数最大的变电站以及其连接线路。

进一步的，所述步骤S1的具体包括：

S11.变电站网络模型的建立：根据防御资源的分配和已识别的漏洞信息，运用贝叶斯网络模块的攻击图，全面完整的表示变电站的网络模型，其中每个网络组件的漏洞是随机生成的。

S12.变电站成功入侵概率：使用贝叶斯网络计算变电站成功入侵概率，变电站的成功入侵概率随防御资源的分配和已识别的漏洞而变化；

S13.确定最大化网络风险值的关键变电站及其相关线路：基于电力信息物理交互作用下的故障模型，计算线路受到攻击后电力系统的潮流转移，最终得出物理传输系统上产生的负荷损失，通过乘以变电站攻击成功概率来计算网络风险值。