[發明專利]一種面向電力信息物理系統多階段網絡攻擊的防御方法

有效

• 申請號: 201810669819.5
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108769062B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 鄭佩祥;陳彬;張功林;鄭凌娟;黃建業;范元亮;吳涵;張明龍;羅翔;李衍川;湯奕;王琦;韓嘯
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種面向電力信息物理系統多階段網絡攻擊的防御方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：估計攻防雙方的方式與資源，確定攻防的階段總數D；

步驟S2：攻擊方和防御方同時動作，得到雙方動作的回報矩陣；

步驟S3：對每個階段，求取該階段的博弈的納什均衡點；若存在納什均衡點則將該納什均衡點對應的攻防策略組合加入決策表；所述決策表為防御方主動防御方法提供指導：

所述步驟S2中以攻擊線路為目標，用最優負荷減載算法計算每一種攻擊組合的最優負荷減載值LS；根據該最優負荷減載值LS計算在第d階段對每一個目標進行攻擊的潛在回報值R；以潛在回報值R作為該階段博弈的回報矩陣元素，形成回報矩陣U；

步驟S2包括以下步驟：

步驟S21：選取最小負荷減載值為最優負荷減載值LS；

步驟S22：對每一個目標進行攻擊的潛在回報值R的計算方法如下：

其中：q代表第q個攻擊目標；M代表D-d階段所有可能的攻擊組合中第一次攻擊為q的攻擊種數；

步驟S23：防御方根據擁有的防御手段，得到每一種防御方式面對每一種攻擊方式的潛在回報值R，形成回報矩陣U；

對于求得的回報矩陣U，如果存在攻擊策略防御策略以及一個常數V滿足以下條件：

對于任意β即采取第β種防御策略有：

對任意α即任意采取第α種攻擊策略，有：

那么攻防策略組合(A^*，D^*)為該博弈的納什均衡點：

其中V為期望得失值；P(a_α)為采取第α種攻擊策略的概率；N_A為攻擊方攻擊方式的種數；P(d_β)為采取第β種防御策略的概率，N_D為防御方防御方式種數；u_αβ是在攻擊行為a_α，防御行為d_β下，局中人的得失；

步驟S21中以電網故障后的最小負荷減載值為目標變量：

式中f^S為在場景s下的優化減載量，B為電網節點集合，為在場景s下節點n的減載量；此時電力系統運行所要滿足的約束條件有：

1)、線路潮流約束：

其中，PF₁^S代表場景s下線路1的潮流；代表線路運行狀態，0代表故障，1代表正常，X₁為線路電抗，A_n1為線路的有向鄰接矩陣，為節點n的相角；L代表該系統所有線路的集合；

2)、節點功率平衡約束：

其中代表發電機節點的運行狀態，0代表故障，1代表正常，P₁^S為發電機實際輸出功率，PD_n為節點n的負荷需求；

3)、可觀察線路上的輸送功率約束：

-PF_l^max≤PF_l^s≤PF_l^max；l∈L (4)

其中PF_l^max代表線路熱穩定極限；

4)、發電機出力約束：

P_i^min≤P_i^S≤P_i^max；i∈G_n，n∈B (5)

其中P_i^max與P_i^min代表發電機i的最大與最小出力；G_n代表系統所有發電機的集合；

5)、節點負荷減載約束：

2.根據權利要求1所述的面向電力信息物理系統多階段網絡攻擊的防御方法，其特征在于：攻擊方在第d個階段，確定系統當前的運行狀態，考慮博弈過程剩余的階段總數D-d，采用遍歷的方式得到攻擊方在D-d階段所有的攻擊組合。

3.根據權利要求1所述的基于多階段博弈的電力系統網絡攻擊主動防御方法，其特征在于：所述博弈為零和博弈。