[發(fā)明專利]基于自適應滑模控制器的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110532040.0
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113094712B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 王文婷;馬強;關永昌;王昭璇;黃華;王磊;張津豪;聶其貴;劉鑫;趙曉紅;趙洋;任天成;劉新;靳長嶺;楊得福;李健
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F21/56
• 分類號: G06F21/56;G06F21/57
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂

本發(fā)明是一種基于自適應滑模控制器的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法。針對受到動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號攻擊的電力信息物理系統(tǒng)，本發(fā)明設計了一種自適應滑模控制器，實現了受到動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號攻擊的電力信息物理系統(tǒng)的重新穩(wěn)定運行。本發(fā)明依據電力信息物理系統(tǒng)模型設計自適應滑模控制器，通過自適應滑模控制器的補償信號準確、快速的消去電力信息物理系統(tǒng)中動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號對電力信息物理系統(tǒng)造成的影響，使得電力信息物理系統(tǒng)重新運行在安全可信狀態(tài)，具有方法科學合理，適用性強，效果佳等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全領域，涉及一種基于自適應滑模控制器的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法。

背景技術

電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法主要由電力系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和防御方法三部分組成。電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產與消費系統(tǒng)；信息系統(tǒng)是電力系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和不同層次具有相應的信息與控制系統(tǒng)；防御方法是電力系統(tǒng)在遭受攻擊信號或強干擾后所采用的調節(jié)、控制和保護的方法。綜上，電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法可以依據電力信息物理系統(tǒng)模型采取相應的主動防御措施，進而避免或消除攻擊信號對電力信息物理系統(tǒng)造成的影響，以保證電力信息物理系統(tǒng)在運行過程中的安全可信狀態(tài)。201710226609.4號專利申請?zhí)岢隽艘环N電力系統(tǒng)中單點數據攻擊的白盒檢測方法，在研究電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法的問題時，依然存在下述問題：

(1)現有的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法需要提供相關的系統(tǒng)內部程序，在實際的攻擊檢測過程中,可實施性不強；

(2)現有的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法局限在單點數據攻擊，難以滿足實際需求，缺少對電力信息物理系統(tǒng)整體狀態(tài)的分析；

(3)現有的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法十分模糊，缺少一套完整的邏輯體系，沒有嚴格的科學論證。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，克服現有技術的不足，提出一種科學合理，適用性強，效果佳的基于自適應滑模控制器的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法。該方法能夠針對電力信息物理系統(tǒng)受到動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號攻擊時，實現對電力信息物理系統(tǒng)的攻擊防御，以保證電力信息物理系統(tǒng)在運行過程中的安全可信狀態(tài)。

本發(fā)明的目的是由以下技術方案來實現的：

根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于自適應滑模控制器的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法。

在一個實施例中，上述方法包括以下步驟：

步驟(1)，建立電力信息物理系統(tǒng)的數學模型；

步驟(2)，引入動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號；

步驟(3)，建立電力信息物理系統(tǒng)受到動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號攻擊時的數學模型；

步驟(4)，建立電力信息物理系統(tǒng)受到動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號攻擊時的自適應滑模控制器的數學模型，自適應滑模控制器由兩部分組成，第一部分為線性部分，用于保證電力信息物理系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行，第二部分為補償信號，用于消除動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號對電力信息物理系統(tǒng)造成的影響；

步驟(5)，求解自適應滑模控制器的自適應率，獲得自適應滑模控制器的補償信號；

步驟(6)，通過自適應滑模控制器的補償信號消除電力信息物理系統(tǒng)中動態(tài)負載攻擊信號和虛假數據注入攻擊信號對電力信息物理系統(tǒng)造成的影響。

可選地，所述步驟(1)，采用經典的小信號模型法對電力信息物理系統(tǒng)的動態(tài)特性進行描述，建立電力信息物理系統(tǒng)的數學模型，如下式所示：