[發(fā)明專利]針對交直流混聯(lián)系統(tǒng)的電壓相角虛假數(shù)據(jù)注入攻擊方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011050022.0
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112364344B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李豐;桑梓;袁曉舒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司;東方電氣集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G06F21/55
• 分類號: G06F21/55;G06F30/18;G06Q50/06;H04L9/40;G06F113/04
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 康拯通

本發(fā)明屬于供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對交直流混聯(lián)系統(tǒng)的電壓相角虛假數(shù)據(jù)注入攻擊方法，包括交直流混聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型建立、虛假數(shù)據(jù)注入攻擊模型建立和攻擊向量確定步驟，是一種考慮高壓直流輸電線路對電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的影響，利用交替迭代算法對交直流混聯(lián)系統(tǒng)進行狀態(tài)估計，在此基礎(chǔ)上以改變換流母線電壓相角估計值為目的構(gòu)建虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，使得攻擊可以繞過不良數(shù)據(jù)檢測算法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對交直流混聯(lián)系統(tǒng)的電壓相角虛假數(shù)據(jù)注入攻擊方法。

背景技術(shù)

隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電力系統(tǒng)成為信息物理融合系統(tǒng)。但由于信息通信系統(tǒng)不可避免存在漏洞，電力系統(tǒng)遭受信息攻擊的可能性不斷增加。虛假數(shù)據(jù)注入攻擊是一種較為常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊，其利用電力系統(tǒng)狀態(tài)估計的檢測漏洞，惡意篡改測量數(shù)據(jù)。由于電力系統(tǒng)的許多應(yīng)用，如經(jīng)濟調(diào)度、應(yīng)急分析等，都依賴于狀態(tài)估計的結(jié)果，錯誤的狀態(tài)估計結(jié)果會誤導(dǎo)控制中心的操作和控制功能。這種攻擊極其隱蔽，不容易被檢測出來，但對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行危害極大，嚴重時可能導(dǎo)致大停電事故。

為了構(gòu)建一次成功的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，攻擊者需要篡改一個子集的測量數(shù)據(jù)，并且繞過基于殘差的不良數(shù)據(jù)檢測算法。現(xiàn)有研究為了簡化問題，大多采用基于直流潮流的線性狀態(tài)估計模型。但當攻擊者使用的是針對線性狀態(tài)估計的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，而實際的狀態(tài)估計是非線性狀態(tài)估計，那么攻擊將很容易被檢測到，因此很多學(xué)者專門設(shè)計針對非線性狀態(tài)估計的攻擊策略。有學(xué)者提出了一種基于圖論的算法，以確定當系統(tǒng)采用非線性狀態(tài)估計時，實現(xiàn)攻擊所需要篡改的測量數(shù)據(jù)的子集。也有學(xué)者指出針對非線性狀態(tài)估計的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊需要攻擊者了解部分節(jié)點的電壓幅值和相角，以便計算確定攻擊向量。

現(xiàn)有關(guān)于構(gòu)建虛假數(shù)據(jù)注入攻擊方法的研究均是針對交流系統(tǒng)，然而這些攻擊方法并不完全適用于交直流混聯(lián)系統(tǒng)。一方面，交直流混聯(lián)系統(tǒng)交流部分的狀態(tài)估計模型基于非線性的交流潮流，因此針對線性狀態(tài)估計的攻擊方法并不適用；另一方面，當攻擊涉及到換流母線節(jié)點的量測量和狀態(tài)變量時，既要考慮直流部分的有功、無功功率變化對交流部分的影響，又要考慮交流部分的電壓幅值變化對直流部分的影響。

由于高壓直流輸電具有輸送容量大、輸電距離遠、輸電線路造價低等優(yōu)點，在全國聯(lián)網(wǎng)和西電東送工程中得到了廣泛應(yīng)用隨著高壓直流輸電在電力系統(tǒng)中的比例越來越大，目前的電力系統(tǒng)已經(jīng)成為交直流混聯(lián)系統(tǒng)。研究以交直流混聯(lián)系統(tǒng)為場景的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊方法，有利于制定相應(yīng)的檢測和防御方法，提高系統(tǒng)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種為制定相應(yīng)的檢測和防御方法而面向交直流混聯(lián)系統(tǒng)，針對其電壓相角的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的方法。

本發(fā)明的這種針對交直流混聯(lián)系統(tǒng)的電壓相角虛假數(shù)據(jù)注入攻擊方法，其特征在于，包括以下步驟：

交直流混聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型建立步驟，分別確定交直流混聯(lián)系統(tǒng)中交流部分和直流部分的量測量，以及量測方程和狀態(tài)變量方程，然后確定交直流混聯(lián)系統(tǒng)中交直流耦合部分(換流母線節(jié)點)量測方程，并根據(jù)上述量測量、量測方程和狀態(tài)變量方程建立交直流混聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型并檢測不良數(shù)據(jù)；

所述交直流混聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)估計模型建立步驟中，交流部分采用交流潮流模型，其量測量包括節(jié)點有功/無功注入功率、支路有功/無功潮流和節(jié)點電壓幅值，狀態(tài)變量包括各個節(jié)點的電壓相角和幅值；