[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)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(shè)計(jì)）人: 王文婷;馬強(qiáng);關(guān)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(quán)）人: 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)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(jì)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(yīng)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(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊信號攻擊的電力信息物理系統(tǒng)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)滑模控制器，實(shí)現(xiàn)了受到動態(tài)負(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)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(yùn)行。本發(fā)明依據(jù)電力信息物理系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模控制器，通過自適應(yīng)滑模控制器的補(bǔ)償信號準(zhǔn)確、快速的消去電力信息物理系統(tǒng)中動態(tài)負(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)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(yùn)行在安全可信狀態(tài)，具有方法科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，效果佳等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全領(lǐng)域，涉及一種基于自適應(yīng)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(shù)

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(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)；信息系統(tǒng)是電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次具有相應(yīng)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(qiáng)干擾后所采用的調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)的方法。綜上，電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法可以依據(jù)電力信息物理系統(tǒng)模型采取相應(yīng)的主動防御措施，進(jìn)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(yùn)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(diǎn)數(shù)據(jù)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(shí)，依然存在下述問題：

(1)現(xiàn)有的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法需要提供相關(guān)的系統(tǒng)內(nèi)部程序，在實(shí)際的攻擊檢測過程中,可實(shí)施性不強(qiáng)；

(2)現(xiàn)有的電力信息物理系統(tǒng)攻擊防御方法局限在單點(diǎn)數(shù)據(jù)攻擊，難以滿足實(shí)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(xiàn)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(yán)格的科學(xué)論證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種科學(xué)合理，適用性強(qiáng)，效果佳的基于自適應(yīng)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(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊信號攻擊時(shí)，實(shí)現(xiàn)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(yùn)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(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

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

在一個(gè)實(shí)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(shù)學(xué)模型；

步驟(2)，引入動態(tài)負(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)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(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊信號攻擊時(shí)的數(shù)學(xué)模型；

步驟(4)，建立電力信息物理系統(tǒng)受到動態(tài)負(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊信號攻擊時(shí)的自適應(yīng)滑模控制器的數(shù)學(xué)模型，自適應(yīng)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(yùn)行，第二部分為補(bǔ)償信號，用于消除動態(tài)負(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)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(yīng)滑模控制器的自適應(yīng)率，獲得自適應(yīng)滑模控制器的補(bǔ)償信號；

步驟(6)，通過自適應(yīng)滑模控制器的補(bǔ)償信號消除電力信息物理系統(tǒng)中動態(tài)負(fù)載攻擊信號和虛假數(shù)據(jù)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(jīng)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(jìn)行描述，建立電力信息物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，如下式所示：