[發明專利]基于信息物理融合的配電網節點風險評估方法及系統

在審

• 申請號: 202110480650.0
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113111537A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 徐瑋韡;張寶;陳峰;趙曉明;黃弘揚;汪宗恒;黃軍浩;林進鈿
• 申請（專利權）人: 杭州意能電力技術有限公司;國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種基于信息物理融合的配電網節點風險評估方法及系統。本發明的配電網節點風險評估方法包括：步驟A.對信息節點進行網絡攻擊；步驟B.計算入侵信息節點成功的概率，即網絡攻擊成功概率；步驟C.計算成功入侵信息節點后物理節點被破壞的概率，即失效概率；步驟D.計算物理節點被破壞造成的實際損失量；步驟E.根據網絡攻擊成功概率、失效概率和物理節點被破壞造成的實際損失量，構建配電網信息物理融合系統風險評估模型。本發明考慮配電網中信息物理融合系統的耦合特性、信息網絡攻擊的影響因素，進而建立一種信息網絡攻擊下信息物理融合的配電網系統風險評估模型，從而可進一步優化信息系統威脅對電網產生的影響。

技術領域

本發明涉及配電網領域，具體地說是一種基于信息物理融合的配電網節點風險評估方法及系統。

背景技術

隨著智能配電網建設和改造的發展，傳統的配電網逐漸發展成為由電力物理網絡、信息通信網絡和信息控制網絡組成的緊密相關的集成系統，具有典型的信息物理融合系統(Cyber-Physical system，CPS)特征。近年來，電力CPS借助先進的傳感量測系統和靈活的通信基礎設施，可以獲取更加全面詳細的電網實時運行數據。但是，由于更加依賴智能電子設備和復雜的通信鏈路，電力CPS的信息安全問題日益凸顯。能源行業的私有化和通信技術的標準化，使攻擊者有動機且有途徑對公用電網展開信息攻擊，通過破壞或削弱電網二次系統的部分功能而達到影響整個電網穩定運行的目的。隨著信息化水平的提高，CPS的信息層與物理層之間的交互越來越頻繁。信息攻擊者通過攻擊電力信息系統間接破壞電力物理系統將成為電網攻擊者的常用手段。信息攻擊可能導致電網連鎖故障，最終導致災難性停電，因此,評估CPS因信息攻擊而產生的安全風險具有重要意義。

電力CPS風險評估能夠解決電網信息系統建設和網絡拓撲規劃問題，但無法定量分析信息攻擊在物理系統造成的實際影響和潛在嚴重程度。由于電網的最終目的是提供可靠安全的電力傳輸，因此有必要定量的給出信息攻擊的物理影響。目前是將電力系統風險評估方法應用到電力CPS中，在此基礎之上，建立一種融合信息決策處理與物理設備動態控制的CPS風險傳遞模型，該模型通過在離散的信息決策系統與連續的物理控制系統之間建立統一的信息流、控制流接口，形成配電網CPS閉環控制回路，可以模擬分析信息攻擊場景下，配電網信息決策系統與物理控制設備之間的交互影響。雖然這些電力CPS風險評估方法能定量說明信息系統威脅對電網產生的影響(如負荷損失等)，但其數學模型仍然缺少對信息系統和物理設備之間交互影響的描述以及對信息物理節點的分析。電力系統信息物理的深度耦合使簡單的信息攻擊可以造成嚴重的連鎖故障：一方面，二次系統錯誤數據的傳輸使一次設備偏離正常運行點；另一方面，一次設備動態行為的異常變化將反饋到信息系統，導致控制中心不必要的決策失誤。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種基于信息物理融合的配電網節點風險評估方法及系統，其考慮配電網中信息物理融合系統(CPS)的耦合特性、信息網絡攻擊的影響因素，進而建立一種信息網絡攻擊下的配電網CPS風險評估模型，以進一步優化信息系統威脅對電網產生的影響。

為此，本發明采用的一種技術方案為：基于信息物理融合的配電網節點風險評估方法，其包括：

步驟A.對信息節點進行網絡攻擊；

步驟B.計算入侵信息節點成功的概率，即網絡攻擊成功概率；

步驟C.計算成功入侵信息節點后物理節點被破壞的概率，即失效概率；

步驟D.計算物理節點被破壞造成的實際損失量；

步驟E.根據網絡攻擊成功概率、失效概率和物理節點被破壞造成的實際損失量，構建配電網信息物理融合系統風險評估模型。