[發明專利]一種DoS攻擊下的電力系統負荷頻率安全控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011595980.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112751344B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 朱朝陽;朱亞運;周亮;王孟志;繆思薇;陳錦山;汪京培;張夢迪;姜琳
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 北京中巡通大知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 郭瑤

本發明公開一種DoS攻擊下的電力系統負荷頻率安全控制方法及系統；所述方法包括：測量得到時刻tsubgt;k/subgt;多區域電力系統的系統狀態x(tsubgt;k/subgt;)；根據多區域電力系統的系統狀態x(tsubgt;k/subgt;)求解，獲得最優控制序列usupgt;*/supgt;(t|tsubgt;k/subgt;)，并將最優控制序列usupgt;*/supgt;(t|tsubgt;k/subgt;)傳送給執行器；在時刻tsubgt;k/subgt;+nδ，判斷DoS攻擊是否發生，如果發生且nδ＜T，將usupgt;*/supgt;(t|tsubgt;k/subgt;)，t∈(tsubgt;k/subgt;+nδ，tsubgt;k/subgt;+(n+1)δ]應用于電力系統負荷頻率控制，設置n＝n+1；如果DoS攻擊未發生，設置tsubgt;k+1/subgt;＝tsubgt;k/subgt;+nδ，n＝1，k＝k+1，繼續測量下一時刻多區域電力系統的系統狀態；其中，T為給定預測控制時域。本發明考慮控制輸入約束條件下負荷頻率控制問題，借助預測控制理論設計安全控制器，解決了多區域電力系統負荷頻率控制的技術問題。

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，特別涉及一種DoS攻擊下的電力系統負荷頻率安全控制方法及系統。

背景技術

隨著智能電網和能源互聯網建設的不斷推進，電力系統的自動化程度迅速提高，呈現出傳感設備越來越多，網絡連接越來越廣泛的發展趨勢。同時在“西電東送、南北互供、全國聯網”的發展戰略指導下，已經初步建成了跨大區的互聯電網。跨區域互聯電網在提高電力資源配置和利用效率的同時，也帶來了安全問題。電力系統使用專有通信協議和工控軟件進行信息傳輸和控制，而這些協議和工控軟件在設計之初并未考慮安全因素，導致其不可避免的存在安全漏洞。同時電網結構復雜，分布范圍廣泛，且缺乏有效的監控防護手段，因此很難防范針對一次、二次設備的惡意攻擊。所以保障電力系統的安全性和可靠性變成了新難題。

頻率是衡量電能質量的重要指標之一。頻率的大幅波動會對電力系統中的發電機和用電設備造成沖擊，甚至可危及整個電網的安全運行。負荷頻率控制是保證電力系統有功功率平衡，維持電網頻率穩定的重要手段。在電力系統安全形勢日趨嚴峻的大背下，許多專家學者研究了負荷頻率安全控制問題。在眾多的網絡攻擊手段中，DoS(Denial-of-Service,DoS)攻擊由于不需要系統的先驗知識，進而成為攻擊者廣泛采用的攻擊手段，例如在2015年烏克蘭大停電事件中，攻擊者使用DoS攻擊破壞客服中心電話服務系統的正常運行，使得用戶不能及時反饋用電異常。DoS攻擊通過持續的向終端服務器或者接收器發送大量的干擾信號來實現阻塞通信信道的目的，一些常用的手段包括泛洪攻擊、淚滴攻擊、死亡之pin等。DoS攻擊通過阻塞系統信息在通信網絡的傳輸，以達到惡化系統性能，妨害電力系統正常運行的目的。雖然DoS攻擊很容易被檢測到，但是沒有很有效的辦法消除其對電力系統的影響。因此，安全控制被提出來用于緩解攻擊影響，提高電力系統魯棒性。C.DePersis等在文獻(Input-to-state?stabilizing?control?under?denial?of-service,IEEE?Transactions?on?Automatic?Control,vol.60,no.11,pp.2930–2944,2015.)中設計了DoS攻擊場景下的安全控制器，并指出如果DoS攻擊的持續時間和頻率滿足某一上界，系統是輸入-輸出狀態穩定的。Shichao?Liu等在文獻(Denial-of-service(DoS)attacks?onload?frequency?control?in?smart?grids,2013IEEE?PES?Innovative?Smart?GridTechnologies?Conference,2013:1-6.)中研究了DoS攻擊對多區域電力系統負荷頻率控制的影響，并指出DoS攻擊可破壞電力系統穩定性。