[發(fā)明專利]一種計(jì)及量測(cè)篡改攻擊引發(fā)虛假故障的電網(wǎng)故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011212396.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN112345858B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王濤;劉偉;張浩博;陳孝天;程亮;古世甫;詹紅霞;張彼德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00;G01R31/08;G06F17/16;G06F17/18;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種計(jì)及量測(cè)篡改攻擊引發(fā)虛假故障的電網(wǎng)故障診斷方法，首先利用結(jié)線分析法確定疑似故障元件，縮小了診斷范圍。其次，本發(fā)明采用隨機(jī)矩陣?yán)碚撆c模糊C均值聚類算法判斷每個(gè)疑似故障元件是否遭受量測(cè)篡改攻擊，有效解決了量測(cè)篡改攻擊引發(fā)故障診斷誤動(dòng)作問題。最后，本發(fā)明利用記憶神經(jīng)脈沖膜系統(tǒng)的記憶回溯思想建立了一種可綜合利用遙測(cè)量和遙信量的故障診斷模型，不僅改變了原有基于產(chǎn)生式規(guī)則無法利用遙測(cè)量建模的缺點(diǎn)，還能在診斷出故障元件的情況下確定故障類型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電網(wǎng)故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計(jì)及量測(cè)篡改攻擊引發(fā)虛假故障的電網(wǎng)故障診斷方法的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，海量多信源異構(gòu)故障警報(bào)信息將從本地自動(dòng)裝置上傳至調(diào)度中心。而電網(wǎng)故障診斷則是利用數(shù)學(xué)工具或人工智能等方法快速分析相關(guān)警報(bào)信息，發(fā)現(xiàn)故障原因，進(jìn)而輔助調(diào)度運(yùn)行人員及時(shí)進(jìn)行事故分析與處理，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)供電，以保證電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。因此，近幾十年來，電網(wǎng)故障診斷技術(shù)受到了國(guó)內(nèi)外眾多專家學(xué)者的重視，多類診斷方法被開發(fā)，例如專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、Petri網(wǎng)、優(yōu)化方法、因果網(wǎng)絡(luò)、粗糙集、脈沖神經(jīng)P系統(tǒng)等，每類方法都有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)與適用的應(yīng)用場(chǎng)景。

但是，現(xiàn)有故障診斷方法主要集中于電網(wǎng)常規(guī)故障的診斷工作，較少涉及由電網(wǎng)絡(luò)攻擊、物理攻擊、嚴(yán)重自然災(zāi)害等因素所引發(fā)的非常規(guī)故障的診斷，相關(guān)研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。例如，當(dāng)電網(wǎng)未遭受量測(cè)篡改攻擊時(shí)，上述診斷方法皆表現(xiàn)良好。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)攻擊故意偽裝成常規(guī)故障攻擊電網(wǎng)時(shí)，其所引起的虛假故障報(bào)警消息也將出現(xiàn)在調(diào)度中心。由于這些虛假信息與真實(shí)警報(bào)信息類似，此時(shí)上述診斷方法的診斷性能將大大下降(往往伴隨著嚴(yán)重的誤診斷)，甚至失效。

例如，當(dāng)電力系統(tǒng)實(shí)際上沒有發(fā)生任何故障，但是量測(cè)篡改攻擊篡改了從遠(yuǎn)程終端單元(RTU)或相量測(cè)量單元(PMU)的遙測(cè)量信息，以獲取包括保護(hù)繼電器和斷路器在內(nèi)的保護(hù)裝置的一組虛假動(dòng)作信息，并形成虛假故障時(shí)，現(xiàn)有的診斷方法將立即啟動(dòng)診斷程序，而不考慮真正的故障原因，即此時(shí)的故障是真實(shí)發(fā)生的故障，還是由網(wǎng)絡(luò)攻擊所引起的虛假故障。這可能會(huì)導(dǎo)致診斷系統(tǒng)的誤啟動(dòng)，從而做出錯(cuò)誤的故障輔助決策，引發(fā)重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，量測(cè)篡改攻擊下的故障診斷方法亟待研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了現(xiàn)有的電網(wǎng)故障診斷方法存在的上述問題，提出了一種計(jì)及量測(cè)篡改攻擊引發(fā)虛假故障的電網(wǎng)故障診斷方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種計(jì)及量測(cè)篡改攻擊引發(fā)虛假故障的電網(wǎng)故障診斷方法，包括以下步驟：

S1、當(dāng)目標(biāo)電網(wǎng)有繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，采用結(jié)線分析法確定目標(biāo)電網(wǎng)的疑似故障區(qū)域，并將疑似故障區(qū)域中的所有元件作為疑似故障元件。

S2、采用隨機(jī)矩陣?yán)碚撆c模糊C均值聚類算法判斷每個(gè)疑似故障元件是否遭受量測(cè)篡改攻擊，若是則進(jìn)入步驟S3，否則進(jìn)入步驟S4。

S3、判定此時(shí)的繼電保護(hù)裝置動(dòng)作為量測(cè)篡改攻擊遙測(cè)量引起的虛假動(dòng)作，結(jié)束電網(wǎng)故障診斷。

S4、針對(duì)每個(gè)未遭受量測(cè)篡改攻擊的疑似故障元件，采用小波包分析提取遙測(cè)量的小波包分解值作為故障特征，建立基于記憶脈沖神經(jīng)膜系統(tǒng)的故障診斷模型，并通過故障推理算法進(jìn)行求解，得到疑似故障元件的故障診斷結(jié)果，結(jié)束電網(wǎng)故障診斷。

進(jìn)一步地，步驟S1包括以下分步驟：

S11、當(dāng)目標(biāo)電網(wǎng)有繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，設(shè)置初始迭代次數(shù)i＝1，并將目標(biāo)電網(wǎng)中所有元件加入元件集合C_i。

S12、從元件集合C_i中隨機(jī)選取一個(gè)元件加入元件子集合S_i。

S13、判斷新加入元件子集合S_i的元件是否存在與其相連的閉合斷路器，若是則進(jìn)入步驟S14、否則進(jìn)入步驟S15。