[发明专利]一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法

说明书

本发明属于电力系统安全领域，具体涉及一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法，考虑电力系统为保障供电可靠性而配置的备用线路，本发明包括：建立直流状态估计模型；建立基于备用线路灵活切换的移动目标防御模型；提出针对虚假数据注入攻击的移动目标防御策略。本发明为保障电力系统安全稳定运行提供了新思路。

技术领域

本发明涉及电力系统安全领域，具体涉及一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法。

背景技术

状态估计被应用于电力系统，通过滤除原始测量值中的不确定性，以求得可靠的电力系统运行数据，为电力系统安全稳定运行提供保障。但状态估计面临着威胁，虚假数据注入攻击是一种典型的网络攻击方式，其通过篡改实时量测系统的量测数据以达到破坏电网信息正确性和完整性的目的，使得状态估计程序根据错误的量测量得到错误的状态估计结果。为了保障电力系统安全稳定运行，需采取有效的防御方法，静态的保护手段容易给攻击者充足的时间以规避或破解这些保护机制，不能长时间保证数据的安全，而移动目标防御策略具有预防的功能，实施移动目标防御策略能够在攻击未发生或未造成严重影响时进行积极的防御，从而达到保护量测数据完整性和状态估计准确性的目的。

发明内容

本发明提供一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法，为保护电力系统安全稳定运行提供了新思路。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于备用线路灵活切换的移动目标防御方法，包括如下步骤：

步骤1：建立电力系统移动目标防御模型，具体包括：

1-1）建立电力系统直流状态估计模型；

1-2）建立基于备用线路灵活切换的移动目标防御模型；

1-3）根据电力系统面临的威胁，提出灵活配置备用线路的优化算法；

步骤2：建立基于备用线路灵活切换的移动目标防御流程，具体包括：

2-1）电力系统原始数据生成；

2-2）对原始数据进行直流状态估计得到正确参数；

2-3）针对直流状态估计结果发起虚假数据注入攻击；

2-4）通过切换备用线路使坏数据检测器检测出虚假数据注入攻击；

步骤3：分析备用线路灵活切换对电力系统运行的影响，具体包括：

3-1）以最小化系统发电成本和攻击空间数量为目标，分析移动目标防御策略对电力系统运行和虚假数据注入攻击的影响；

3-2）以最小化系统发电成本为目标，分析移动目标防御策略对电力系统运行和虚假数据注入攻击的影响；

进一步，步骤1具体为：

步骤1-1）建立电力系统直流状态估计模型，具体如下：

电力系统的状态估计通过滤除原始测量值中的不确定性，以求得可靠的电力系统运行数据，

DC状态估计是基于DC潮流计算模型得到的，DC潮流方程为：

其中，为节点注入有功功率，为输电线路有功电流，为节点电压相角，为输电线路电纳参数，表示与节点相连的节点；

在所有节点中，设定一个参考节点，其电压相角值为0，那么其余的节点的电压相角值将作为状态变量，表示为；

假设所有节点均被部署传感器，且每条线路正方向上都部署一个传感器，节点上部署的传感器测量的是个节点的有功注入功率，线路上部署的传感器测量的是条线路的正向有功电流，那么测量值的个数为个，其中，，由于潮流方程是线性的，被表示为：

；

其中，表示节点有功注入功率和输电线路有功电流的测量值，表示测量矩阵, 中为测量值的个数，为除去平衡节点后的节点个数；

测量矩阵与电网的拓扑结构和输电线路参数有关，其线性的构造形式为：

；

其中，矩阵，被称为输电线节点连接阵，矩阵，被称为输电线路电纳值的对角阵，矩阵为输电线节点转移因子阵，矩阵为可逆对称的电纳矩阵。