一種基于保護量測點的輸電網虛假數據攻擊防御方法技術
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統信息安全領域，具體涉及一種基于保護量測點的輸電網虛假數據攻擊防御方法。
技術介紹
能量管理系統(Energy Management System，EMS)是重要的電力信息通信系統之一，主要包括數據采集、能量管理和網絡分析等基本功能，對電力系統的安全穩定運行起著重要作用。狀態估計是EMS的核心功能之一，是EMS執行負荷預測、最優潮流計算和暫態穩定分析等相關分析控制功能的基礎。虛假數據攻擊(False Data Injection Attacks，FDI)是一種利用傳統狀態估計檢測漏洞發起的網絡攻擊。虛假數據攻擊以直流潮流模型為基礎，指出當攻擊向量是電力系統觀測雅克比矩陣H列向量的線性組合時，攻擊者可以成功地繞過狀態估計中的不良數據檢測器，達到修改電力系統的量測值和狀態變量、控制電力系統的運行狀態或者獲取經濟利益等不法目的。同時虛假數據攻擊同樣可以攻擊以交流潮流模型為基礎的狀態估計器。FDI攻擊充分利用了傳統狀態估計的漏洞，該種攻擊極度隱蔽，對電力系統安全穩定運行危害極大，甚至可能引發大停電事故。為了防御虛假數據攻擊，目前主要從設計更優的檢測策略和設置保護量測點兩個方面展開研究。通過設計更優的檢測策略，比如自適應CUSUM檢驗算法、核范數最小化方法(Nuclear Norm Minimization)和低秩矩陣分解方法(Low Rank Matrix Factorization)，可以從量測數據中直接檢測出虛假數據，不需要額外的硬件投入，但是需要重新開發軟件，開發風險較高、周期較長，并且可能出現針對新的檢測策略的攻擊方式。而通過設置保護...
【技術保護點】
一種基于保護量測點的輸電網虛假數據攻擊防御方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：依次攻擊電力系統中所有的量測點，根據虛假數據攻擊向量優化模型，采用交替方向乘子法得到所有量測點對應的攻擊向量，計算電力系統的指標Vk，如果攻擊難度β意義下的指標Vk＝0，執行步驟3，否則執行步驟2；其中，指標Vk從電力系統局部的角度表征脆弱節點數量；步驟2：計算攻擊難度β意義下容易遭受虛假數據攻擊的脆弱節點的重要度指標Ik，然后保護重要度指標Ik最大的量測點；若最大的重要度指標Ik對應多個量測點，則隨機選擇一個量測點實施保護；執行步驟1；步驟3：依次攻擊電力系統中所有的量測點，得到所有量測點對應的攻擊向量，計算電力系統的指標Rk，如果指標則算法結束，否則執行步驟4；其中，指標Rk從整體的角度衡量了電力系統防御虛假數據攻擊的能力，表示指標Rk的閾值；步驟4：計算所有量測點的重要度指標Ik，然后保護重要度指標Ik最大的量測點；若最大的重要度指標Ik對應多個量測點，則隨機選擇一個量測點實施保護，執行步驟3。
【技術特征摘要】
1.一種基于保護量測點的輸電網虛假數據攻擊防御方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：依次攻擊電力系統中所有的量測點，根據虛假數據攻擊向量優化模型，采用交替方向乘子法得到所有量測點對應的攻擊向量，計算電力系統的指標Vk，如果攻擊難度β意義下的指標Vk＝0，執行步驟3，否則執行步驟2；其中，指標Vk從電力系統局部的角度表征脆弱節點數量；步驟2：計算攻擊難度β意義下容易遭受虛假數據攻擊的脆弱節點的重要度指標Ik，然后保護重要度指標Ik最大的量測點；若最大的重要度指標Ik對應多個量測點，則隨機選擇一個量測點實施保護；執行步驟1；步驟3：依次攻擊電力系統中所有的量測點，得到所有量測點對應的攻擊向量，計算電力系統的指標Rk，如果指標則算法結束，否則執行步驟4；其中，指標Rk從整體的角度衡量了電力系統防御虛假數據攻擊的能力，表示指標Rk的閾值；步驟4：計算所有量測點的重要度指標Ik，然后保護重要度指標Ik最大的量測點；若最大的重要度指標Ik對應多個量測點，則隨機選擇一個量測點實施保護，執行步驟3。2.根據權利要求1所述的一種基于保護量測點的輸電網虛假數據攻擊防御方法，其特征在于：所述虛假數據攻擊向量優化模型、指標Vk、指標Rk和指標Ik分別如下； m i n c | | a P ‾ k | | 1 ]]> s . t . B P ‾ k a P ‾ k = - b k ]]> V k = Σ k = 1 , 2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田猛，王先培，龍嘉川，代蕩蕩，朱國威，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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