[发明专利]一种交直流系统面对协同攻击的防御策略优化方法

说明书

本发明属于供电系统网络安全保护技术领域，具体涉及一种交直流系统面对协同攻击的防御策略优化方法，包括交直流混联系统状态估计模型建立、虚假数据注入攻击模型建立和攻击向量确定步骤，是一种考虑高压直流输电线路对电力系统状态估计的影响，利用交替迭代算法对交直流混联系统进行状态估计，在此基础上以改变换流母线电压幅值估计值为目的构建虚假数据注入攻击，使得攻击可以绕过不良数据检测算法。

技术领域

本发明属于供电系统网络安全保护技术领域，具体涉及一种交直流系统面对协同攻击的防御策略优化方法。

背景技术

随着信息通信技术的发展，现代电力系统成为信息物理融合系统。但由于信息通信系统不可避免存在漏洞，电力系统遭受信息攻击的可能性不断增加。虚假数据注入攻击是一种较为常见的网络攻击，其利用电力系统状态估计的检测漏洞，恶意篡改测量数据，严重影响电力系统的安全稳定运行。并且这种攻击极其隐蔽，不容易被检测出来。

现有关于构建虚假数据注入攻击方法的研究均是针对交流系统，然而这些攻击方法并不完全适用于交直流混联系统。一方面，交直流混联系统交流部分的状态估计模型基于非线性的交流潮流，因此针对线性状态估计的攻击方法并不适用；另一方面，当攻击涉及到换流母线节点的量测量和状态变量时，既要考虑直流部分的有功、无功功率变化对交流部分的影响，又要考虑交流部分的电压幅值变化对直流部分的影响。

由于高压直流输电具有输送容量大、输电距离远、输电线路造价低等优点，在全国联网和西电东送工程中得到了广泛应用，近年来，我国已陆续建成500kV兴安直流、660kV银东直流、800kV天中直流、800kV灵绍直流等。随着高压直流输电在电力系统中的比例越来越大，目前的电力系统已经成为交直流混联系统。研究以交直流混联系统为场景的虚假数据注入攻击方法，有利于制定相应的检测和防御方法，提高系统的安全性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种为制定相应的检测和防御方法而面向交直流混联系统，针对其电压幅值的虚假数据注入攻击的方法。

本发明的这种一种交直流系统面对协同攻击的防御策略优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

交直流混联系统状态估计模型建立步骤，分别确定交直流混联系统中交流部分和直流部分的量测量，以及量测方程和状态变量方程，然后确定交直流混联系统中交直流耦合部分(换流母线节点)量测方程，并根据上述量测量、量测方程和状态变量方程建立交直流混联系统状态估计模型并检测不良数据；

所述交直流混联系统状态估计模型建立步骤中，交流部分采用交流潮流模型，其量测量包括节点有功/无功注入功率、支路有功/无功潮流和节点电压幅值，状态变量包括各个节点的电压相角和幅值；

具体的，所述节点i与节点j之间线路的有功潮流Q_ij＝-V_i²b_ij-V_iV_j(g_ijsinθ_ij-b_ijcosθ_ij)P_ij＝V_i²g_ij-V_iV_j(g_ijcosθ_ij+b_ijsinθ_ij)、无功潮流；而节点i的有功注入功率无功注入功率

式中，V_i是节点i的电压幅值，g_ij是节点i与节点j之间的电导，θ_ij是节点i与节点j之间的相角差。