[發(fā)明專利]基于狀態(tài)估計(jì)殘差分布描述的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210367966.3
• 申請(qǐng)日: 2022-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114666153B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琦;陳家琪;湯奕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)溧陽(yáng)研究院
• 主分類號(hào): H04L9/40
• 分類號(hào): H04L9/40
• 代理公司: 南京鑫之航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32410
• 代理人: 姚蘭蘭

本發(fā)明涉及基于狀態(tài)估計(jì)殘差分布描述的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法及其系統(tǒng)，方法包括從電力系統(tǒng)主站服務(wù)器中獲取連續(xù)的t個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)殘差數(shù)據(jù)；對(duì)每一個(gè)量測(cè)的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)間劃分，得到預(yù)處理后的量測(cè)殘差分布；對(duì)每一個(gè)量測(cè)的殘差分布進(jìn)行高斯擬合，得到分布的特征參數(shù)；在一個(gè)滑動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)殘差數(shù)據(jù)，按照上述進(jìn)行預(yù)處理后，對(duì)得到的量測(cè)殘差分布進(jìn)行高斯擬合，得到實(shí)時(shí)的分布特征參數(shù)。通過(guò)獲取實(shí)時(shí)系統(tǒng)殘差特征并將其與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)殘差特征進(jìn)行比較，在接受范圍內(nèi)則為無(wú)攻擊，若超出預(yù)警范圍則判斷系統(tǒng)正在被實(shí)施虛假數(shù)據(jù)注入攻擊。本發(fā)明可有效解決針對(duì)狀態(tài)估計(jì)的數(shù)據(jù)篡改攻擊難以檢測(cè)的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，具體涉及一種基于狀態(tài)估計(jì)殘差分布描述的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著智能電網(wǎng)的深入發(fā)展，電網(wǎng)信息安全問(wèn)題日益受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。能源管理系統(tǒng)利用電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，配合各類高級(jí)軟件，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)安全運(yùn)行分析等功能。狀態(tài)估計(jì)是最基本的應(yīng)用，其估計(jì)結(jié)果是許多高級(jí)功能的原始輸入。針對(duì)狀態(tài)估計(jì)的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊會(huì)使得估計(jì)結(jié)果發(fā)生偏差，從而觸發(fā)錯(cuò)誤指令破壞電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以如何在狀態(tài)估計(jì)中實(shí)現(xiàn)對(duì)隱蔽型虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)亟待研究。

因此在充分結(jié)合狀態(tài)估計(jì)和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊原理的基礎(chǔ)上，從狀態(tài)估計(jì)殘差分布入手，研究針對(duì)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于狀態(tài)估計(jì)殘差分布描述的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法及其系統(tǒng)，用于解決針對(duì)狀態(tài)估計(jì)的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊難以檢測(cè)的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：,

本發(fā)明的一種基于狀態(tài)估計(jì)殘差分布描述的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法，具體包括以下操作步驟：

S1：從電力系統(tǒng)主站服務(wù)器中獲取連續(xù)的t個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)殘差數(shù)據(jù)；

S2：對(duì)每一個(gè)量測(cè)的狀態(tài)估計(jì)殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)間劃分，得到預(yù)處理后的量測(cè)殘差分布；

S3：對(duì)每一個(gè)量測(cè)的量測(cè)殘差分布進(jìn)行高斯擬合，得到分布特征參數(shù)，記為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)殘差特征F_SE,0；

S4：在一個(gè)滑動(dòng)時(shí)間窗內(nèi)獲取實(shí)時(shí)狀態(tài)估計(jì)殘差數(shù)據(jù)，按照步驟S2進(jìn)行預(yù)處理后，對(duì)得到的量測(cè)殘差分布進(jìn)行高斯擬合，得到實(shí)時(shí)的分布特征參數(shù)，記為實(shí)時(shí)系統(tǒng)殘差特征F_SE；

S5：將所述實(shí)時(shí)系統(tǒng)殘差特征F_SE與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)殘差特征F_SE,0進(jìn)行對(duì)比，若實(shí)時(shí)系統(tǒng)殘差特征在預(yù)設(shè)的安全范圍內(nèi)，則為沒(méi)有虛假數(shù)據(jù)注入；若實(shí)時(shí)系統(tǒng)殘差特征超出預(yù)設(shè)的攻擊預(yù)警范圍，即發(fā)出虛假數(shù)據(jù)注入攻擊預(yù)警；若實(shí)時(shí)系統(tǒng)殘差特征超出預(yù)設(shè)的可接受范圍，但又在攻擊預(yù)警范圍內(nèi)，則繼續(xù)跟蹤觀察。

在步驟S1中，所述狀態(tài)估計(jì)殘差數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)內(nèi)所有的量測(cè)量的殘差。

在步驟S2中，對(duì)所述狀態(tài)估計(jì)殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)間劃分具體為：

x_i＝r^L+(i-0.5)Δr，i＝1,2,...,q

其中，r^U和r^L為設(shè)定的上下界，Δr是小區(qū)間的范圍，Δr＝(r^U-r^L)/q，q為等間距的小區(qū)間個(gè)數(shù)，x_i是第i個(gè)小區(qū)間的中心值。

在步驟S2中，所述量測(cè)殘差分布表示為(x_i,y_i)，其中，i＝1，2，…，q，其中y_i是第i個(gè)小區(qū)間內(nèi)的殘差個(gè)數(shù)。

在步驟S3中，對(duì)每一個(gè)量測(cè)的量測(cè)殘差分布進(jìn)行高斯擬合方法為：