[发明专利]一种基于OPTICS的电力系统状态估计恶意攻击检测与定位方法

说明书

本发明公开了一种基于OPTICS的电力系统状态估计恶意攻击检测与定位方法，涉及电力系统中恶意攻击的检测问题。本发明建立包括非线性电力系统状态方程和量测方程的电力系统状态估计数学模型，依据广域测量系统、SCADA系统确立每个节点的状态量与量测量之间的关系；构造基于UKF的电力系统状态估计模型；构造基于UKF的电力系统状态估计模型，在每个节点获取数学模型分别基于广域测量系统、SCADA系统的状态估计，将每个节点的两次状态估计偏差值作为被检测样本数据序列；采用OPTICS算法进行检测，获取异常数据，并根据异常数据定位SCADA中的恶意攻击数据，完成恶意攻击检测与定位。为能量管理系统的决策提供可靠依据，有效降低恶意攻击影响，保障系统安全、经济运行。

技术领域

本发明涉及电力系统中恶意攻击的检测问题，尤其涉及一种基于点排序识别聚类结构(Ordering Points to Identify the Clustering Structure,OPTICS)的电力系统状态估计恶意攻击检测与定位方法。

背景技术

智能电网的建设为我国电力行业带来很多机遇和挑战，随着电力系统智能化的发展，数据采集与监视控制(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)系统中逐渐融入先进设备和通信技术，电网实现高效、经济的运行方式，但同时加剧了电力系统数据的安全风险，给黑客带来可乘之机。因此，采取合理的方式检测SCADA系统中的虚假数据注入攻击，对实现电力系统的安全、稳定运行有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于OPTICS的电力系统状态估计恶意攻击检测与定位方法，旨在对SCADA中注入的攻击数据进行监测，为电力系统的安全、稳定运行的决策提供可靠依据，为我国智能电网建设，降低恶意攻击影响，保障系统安全稳定运行提供科学依据。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案为：一种基于OPTICS的电力系统状态估计恶意攻击检测与定位方法，其特征在于：所述方法内容包括如下步骤：建立包括非线性电力系统状态方程和量测方程的电力系统状态估计数学模型，依据广域测量系统、SCADA系统确立每个节点的状态量与量测量之间的关系；构造基于UKF的电力系统状态估计模型；构造基于UKF的电力系统状态估计模型，在每个节点获取数学模型分别基于广域测量系统、SCADA系统的状态估计，将每个节点的两次状态估计偏差值作为被检测样本数据序列；采用OPTICS算法进行检测，获取异常数据，并根据异常数据定位SCADA中的恶意攻击数据，完成恶意攻击检测与定位。

进一步的技术方案在于：所述电力系统状态估计数学模型为

非线性电力系统状态方程：x_k＝f(x_k-1)+q_k-1

量测方程：y_k＝h(x)+r_k

式中，x_k表示n维状态矢量，y_k表示m维量测矢量；f(·)是k-1时刻的状态转移函数矢量，h(·)是量测函数矢量；q_k-1～N(0,Q_k)是系统误差，r_k～N(0,R_k)是量测误差。

进一步的技术方案在于：每个节点的状态量与量测量之间的关系如下：