[发明专利]数据注入使能的电网网络参数的攻击检测方法及装置

说明书

本发明提供了数据注入使能的电网网络参数的攻击检测方法、装置及存储介质。该攻击检测方法包括以下步骤：挖掘网络参数错误处理应用对电网状态估计的缺陷，以分析虚假数据注入对网络参数错误处理应用中网络参数的估计值的影响；分析间接篡改电网网络参数值的潜在攻击路径，以确定至少一个候选网络参数攻击；分析网络参数攻击的隐秘性和可行性，并评估电网面临的网络参数攻击风险；量化评估各候选网络参数攻击对电网的最优潮流应用的影响，以确定对网络参数错误处理应用有效的网络参数攻击；根据有效的网络参数攻击，设计检测各单一支路的网络参数攻击的最小测量保护集合；通过组合各支路的最小测量保护集合，以最小的成本实现攻击检测。

技术领域

本发明涉及电力信息物理系统网络攻击的检测与防御技术，尤其涉及一种数据注入使能的电网网络参数的攻击检测方法、一种数据注入使能的电网网络参数的攻击检测装置，以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

随着智能电网和能源互联网建设的不断推进，由智能测量、通信、计算和控制等设备组成的电力信息通信系统与电力物理系统深入融合，使其成为典型的信息物理系统。然而，电力信息系统中越来越多的采用标准化通信协议和通用软硬件设备，打破了电网原有基于私有协议和专用设备的隐秘防护。此外，为满足电网运行监测和调度的需求，变电站、调度中心、区域电网之间需要频繁的交互测量数据等信息，可能会被网络攻击者篡改，造成电网运行成本升高、设备故障，甚至引发大范围停电。乌克兰停电事故、委内瑞拉停电事故的相继发生表明，电力系统面临严重的网络攻击威胁，并呈愈演愈烈之势。

由于电网网络参数与电力系统运行稳定和运行效率密切相关，电网网络参数逐渐成为多种网络攻击的目标。在网络参数攻击建模方面，已有大量研究者开展广泛的研究，提出了网络参数协同攻击、输电线路阻抗攻击等多种网络参数攻击形式。这些网络攻击的方法普遍需要假设攻击者能够直接篡改电网状态估计、经济调度等应用中的电网网络参数值。然而，在实际电网中，上述电网网络参数值通常存储于控制中心中，攻击者难以渗透到控制中心并直接篡改上述电网网络参数值。攻击者需要评估电网网络参数攻击的可行性及其对电网的影响，干扰潮流模型的准确性，才能达到网络攻击的目的。相应地，虽然基于测量数据保护的安全防护方法已广泛应用于虚假数据注入攻击检测领域，但这些攻击方法的检测效果均与电网潮流模型的准确性密切相关。一旦电网网络参数被网络参数攻击篡改，并使潮流模型不再准确，这些基于测量保护的安全防护方法就无法达到检测和防御网络参数攻击的效果。此外，现有的基于测量数据保护的攻击检测方法是从系统能观测性角度推导得到所需保护的测量数据集合，单纯将上述方法扩展到各种网络参数攻击的场景，存在安全防护成本过高的问题。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种数据注入使能的电网网络参数的攻击检测技术，通过分析实际场景中电网网络参数攻击的可行性和攻击影响来预测有效的网络参数攻击，并针对性地构建检测各单一支路的网络参数攻击的最小测量保护集，通过组合各单一支路中的最小测量保护集合，降低攻击检测的成本。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种数据注入使能的电网网络参数的攻击检测方法、一种数据注入使能的电网网络参数的攻击检测装置，以及一种计算机可读存储介质。通过分析实际场景中电网网络参数攻击的可行性和攻击影响，本发明能够预测有效的网络参数攻击，并针对性地构建检测各单一支路的网络参数攻击的最小测量保护集来降低攻击检测的成本。