[发明专利]一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法

权利要求书

1.一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：建立电力系统移动目标防御模型，具体包括：

1-1）建立电力系统直流状态估计模型；

1-2）建立基于备用线路灵活切换的移动目标防御模型；

1-3）根据电力系统面临的威胁，提出灵活配置备用线路的优化算法；

步骤2：建立基于备用线路灵活切换的移动目标防御流程，具体包括：

2-1）电力系统原始数据生成；

2-2）对原始数据进行直流状态估计得到正确参数；

2-3）针对直流状态估计结果发起虚假数据注入攻击；

2-4）通过切换备用线路使坏数据检测器检测出虚假数据注入攻击；

步骤3：分析备用线路灵活切换对电力系统运行的影响，具体包括：

3-1）以最小化系统发电成本和攻击空间数量为目标，分析移动目标防御策略对电力系统运行和虚假数据注入攻击的影响；

3-2）以最小化系统发电成本为目标，分析移动目标防御策略对电力系统运行和虚假数据注入攻击的影响。

2.根据权利要求1所述的一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法，其特征在于，步骤1-1）建立电力系统直流状态估计模型，具体如下：

电力系统的状态估计通过滤除原始测量值中的不确定性，以求得可靠的电力系统运行数据，

DC状态估计是基于DC潮流计算模型得到的，DC潮流方程为：

其中，为节点注入有功功率，为输电线路有功电流，为节点电压相角，为输电线路电纳参数，表示与节点相连的节点；

在所有节点中，设定一个参考节点，其电压相角值为0，那么其余的节点的电压相角值将作为状态变量，表示为；

假设所有节点均被部署传感器，且每条线路正方向上都部署一个传感器，节点上部署的传感器测量的是个节点的有功注入功率，线路上部署的传感器测量的是条线路的正向有功电流，那么测量值的个数为个，其中，，由于潮流方程是线性的，被表示为：

；

其中，表示节点有功注入功率和输电线路有功电流的测量值，表示测量矩阵,中为测量值的个数，为除去平衡节点后的节点个数；

测量矩阵与电网的拓扑结构和输电线路参数有关，其线性的构造形式为：

；

其中，矩阵，被称为输电线节点连接阵，矩阵，被称为输电线路电纳值的对角阵，矩阵为输电线节点转移因子阵，矩阵为可逆对称的电纳矩阵；

输电线节点连接阵的元素表示矩阵在位置的元素，输电线路表示该线路连接节点，那么矩阵的每个元素写为：

，

输电线路电纳值对角矩阵只有对角元素有值，其对角元素值为负的电纳值，即连接节点的输电线路的电纳值，除了对角元素外，其余元素都为0；

矩阵为输电线节点转移因子阵，矩阵为可逆对称的电纳矩阵，根据DC潮流方程，

，

其中，，表示输电线路的正向有功电流列向量；，表示节点有功注入功率列向量；，表示节点电压相角列向量；

测量值包括节点有功注入功率和输电线路有功电流，其可被表示为：

；

DC状态估计的状态变量为电压相角：

；

对于DC状态估计来说需要求解加权最小方差优化问题：

其中，表示测量值列向量，表示状态估计结果，矩阵为对角方阵，其对角元素为测量噪声方差的倒数，

；

其中，分别对应测量值，的噪声方差的倒数，

令，得到状态估计最优结果的解析解，即

；

坏数据检测器在状态估计程序中被用以进行数据的辨识，判断是否有异常数据混入到原始数据当中，其残差计算公式如下所示：

；

坏数据检测器的机制如下式所示：

；

其中，阈值通过置信度为的假设检验来确定，即，为量测误差的标准差。