[發(fā)明專利]一種在電力系統(tǒng)直流狀態(tài)估計(jì)中防御假數(shù)據(jù)注入攻擊的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110350698.6
• 申請日: 2011-11-08
• 公開（公告）號: CN102522743A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊清宇;楊潔;安豆
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H04L9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種在電力系統(tǒng)直流狀態(tài)估計(jì)中防御假數(shù)據(jù)注入攻擊的方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)從能量管理系統(tǒng)獲得系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括輸電線路的支路號、首節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)和并聯(lián)電納；

(2)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)接收來自傳感器的實(shí)時(shí)量測數(shù)據(jù)z＝(z₁，z₂，...，z_m)^T，并將其傳送給能量管理系統(tǒng)中的狀態(tài)估計(jì)器，其中z_i∈R(i＝1，2，...，m)表示節(jié)點(diǎn)注入有功功率和支路有功功率；

(3)根據(jù)上述量測值向量z，狀態(tài)估計(jì)器利用加權(quán)最小二乘法得到直流狀態(tài)變量估計(jì)值計(jì)算公式為：

x^=(HTWH)-1HTWz;]]>

其中表示節(jié)點(diǎn)電壓相角，H為量測雅克比矩陣，W為正定加權(quán)矩陣，其元素為測量誤差方差之導(dǎo)數(shù)；

(4)根據(jù)上述直流狀態(tài)變量估計(jì)值利用最大標(biāo)準(zhǔn)殘差法來檢測量測數(shù)據(jù)中是否含有不良數(shù)據(jù)：若量測估計(jì)誤差則說明量測向量中不含有不良數(shù)據(jù)，否則將量測向量中估計(jì)誤差最大的變量濾除，重復(fù)最大標(biāo)準(zhǔn)殘差檢驗(yàn)法，直到滿足||z-Hx^||2<τ;]]>

(5)在濾除量測向量中所有的不良數(shù)據(jù)后，找出最容易被假數(shù)據(jù)注入攻擊入侵的傳感器量測量，即對狀態(tài)變量影響最大的一組量測量；當(dāng)攻擊者破壞這樣的一組量測量時(shí)，改變最大數(shù)目的狀態(tài)變量值；

對于一個(gè)給定的電力系統(tǒng)，改變k(k＜n)個(gè)固定的狀態(tài)變量值x_i1，x_i2，...，x_ik，需要破壞的傳感器量測量集合為Φ，數(shù)目為g_k，g_k計(jì)算公式為：

gk=k+Σi=i1ikpi+3Σi=i1ikqi;]]>

其中ψ＝{i₁，i₂，...，i_k}表示選定的k個(gè)節(jié)點(diǎn)，p_i表示集合ψ里與節(jié)點(diǎn)i相連的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，q_i表示集合ψ外與節(jié)點(diǎn)i相連的節(jié)點(diǎn)總數(shù)；

(5.1)對于小于30個(gè)節(jié)點(diǎn)的小型電力系統(tǒng)，根據(jù)上述公式計(jì)算改變?nèi)我鈑個(gè)狀態(tài)變量值需要破壞的傳感器量測量數(shù)目，并利用窮盡搜索的方法從個(gè)狀態(tài)變量集合的組合中找出需要破壞傳感器量測量數(shù)目最少的節(jié)點(diǎn)集合ψ^*，以及該情況下需要破壞的傳感器量測量集合Φ^*及其數(shù)目

(5.2)對于大型電力系統(tǒng)，將整個(gè)系統(tǒng)分為N個(gè)區(qū)域，根據(jù)(5.1)所述方法找到每個(gè)區(qū)域中改變k個(gè)狀態(tài)變量需要破壞的最少傳感器量測數(shù)目，及其對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)和傳感器組合；從這N個(gè)次優(yōu)解中找到整個(gè)系統(tǒng)中改變k個(gè)狀態(tài)變量需要破壞的最少傳感器量測數(shù)目及其對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)和傳感器組合ψ^*、Φ^*；

(6)根據(jù)步驟(5)中找到的攻擊者最易破壞的傳感器量測量集合，由能量管理系統(tǒng)發(fā)出控制信號，對這組傳感器進(jìn)行加密保護(hù)。