[發(fā)明專利]一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能電網(wǎng)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110486653.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-01
• 公開（公告）號(hào): CN113268730B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳爭(zhēng)光;張闊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 群智未來(lái)人工智能科技研究院（無(wú)錫）有限公司
• 主分類號(hào): G06F21/55
• 分類號(hào): G06F21/55;G06F21/56;G06Q50/06;G06F17/11;G06F17/16
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發(fā)明公開了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能電網(wǎng)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法，該方法基于Sarsa算法的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)方法，將攻擊分為直接虛假數(shù)據(jù)注入攻擊與隱匿虛假數(shù)據(jù)注入攻擊進(jìn)行分別檢測(cè)。在觀察值構(gòu)造上上，直接虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)將殘差法與閾值分割結(jié)合，隱匿虛假數(shù)據(jù)注入攻擊將測(cè)量值的差值范數(shù)與閾值分割結(jié)合分別得到觀察值。使用觀察值訓(xùn)練分別得到Q表，使用Q表實(shí)現(xiàn)對(duì)攻擊的檢測(cè)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了隱匿攻擊的快速檢測(cè)，增加了檢測(cè)速度與成功率，其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率能夠有顯著提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能電網(wǎng)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

智能電網(wǎng)是一種將信息傳輸通道與電力傳輸通道分離，從而使電網(wǎng)擁有更高效的電力資源配置、更強(qiáng)的抗干擾能力的新型電網(wǎng)技術(shù)，隨著信息技術(shù)的深入發(fā)展，其的信息安全成為了一個(gè)重要的關(guān)注點(diǎn)。虛假數(shù)據(jù)注入攻擊在智能電網(wǎng)信息攻擊研究中占有重要地位，其核心思想是通過(guò)傳統(tǒng)檢測(cè)方法的漏洞，使用構(gòu)造出的攻擊向量來(lái)影響電網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)，進(jìn)而破壞電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法為壞數(shù)據(jù)檢測(cè)法。該方法僅能夠檢測(cè)直接虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，無(wú)法檢測(cè)隱匿虛假數(shù)據(jù)注入攻擊，同時(shí)由于其采用單閾值因此檢測(cè)成功率一般。當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)的檢測(cè)方法可實(shí)現(xiàn)隱匿虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)，但需保證攻擊向量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于噪聲，缺少攻擊向量比過(guò)程噪聲略大的檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能電網(wǎng)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)方法，本發(fā)明使用Sarsa算法實(shí)現(xiàn)了虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)，提高了虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)準(zhǔn)確率與檢測(cè)速度。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟一：建立電網(wǎng)的一般線性模型：

x_t＝Ax_t-1+v_t???(1)

y_t＝Hx_t+w_t???(2)

其中x_t＝[x_1，t，…，x_n，t，…，x_N，t]為t時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)，x_n，t表示為t時(shí)刻第n個(gè)節(jié)點(diǎn)上的相角，N表示系統(tǒng)的總狀態(tài)數(shù)；t時(shí)刻測(cè)量值表示為y_t＝[y_1，t，…，y_m，t，…，y_M，t]，y_m，t表示為t時(shí)刻第m個(gè)測(cè)量?jī)x表的檢測(cè)值，M表示總測(cè)量?jī)x表值；為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，為由電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定的雅克比矩陣，表示實(shí)數(shù)集；表示t時(shí)刻系統(tǒng)噪聲，表示過(guò)程噪聲的方差，其值由系統(tǒng)決定，I_N表示N維單位矩陣；表示t時(shí)刻測(cè)量噪聲，表示測(cè)量噪聲的方差，其值測(cè)量設(shè)備決定，I_M表示M維單位矩陣；

步驟二：虛擬攻擊獲得樣本：對(duì)于直接攻擊可以使用式(3)獲得受攻擊的測(cè)量值，對(duì)于隱匿攻擊可以使用式(4)獲得受攻擊的測(cè)量值，

式中a_t表示t時(shí)刻直接攻擊的攻擊向量，Hc_t表示隱匿攻擊的攻擊向量，由于H不會(huì)隨著時(shí)間改變，因此使用c_t表示隱匿攻擊攻擊向量，a_t與c_t在樣本訓(xùn)練中已知，在實(shí)際檢測(cè)中未知，τ為系統(tǒng)受到攻擊時(shí)間，表示階躍函數(shù)，即當(dāng)有t≥τ時(shí)