[发明专利]基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法

说明书

本发明是一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法。针对受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击的电力信息物理系统，本发明设计了一种自适应滑模控制器，实现了受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击的电力信息物理系统的重新稳定运行。本发明依据电力信息物理系统模型设计自适应滑模控制器，通过自适应滑模控制器的补偿信号准确、快速的消去电力信息物理系统中动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号对电力信息物理系统造成的影响，使得电力信息物理系统重新运行在安全可信状态，具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。

技术领域

本发明属于电力系统安全领域，涉及一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法。

背景技术

电力信息物理系统攻击防御方法主要由电力系统、信息系统和防御方法三部分组成。电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统；信息系统是电力系统在各个环节和不同层次具有相应的信息与控制系统；防御方法是电力系统在遭受攻击信号或强干扰后所采用的调节、控制和保护的方法。综上，电力信息物理系统攻击防御方法可以依据电力信息物理系统模型采取相应的主动防御措施，进而避免或消除攻击信号对电力信息物理系统造成的影响，以保证电力信息物理系统在运行过程中的安全可信状态。201710226609.4号专利申请提出了一种电力系统中单点数据攻击的白盒检测方法，在研究电力信息物理系统攻击防御方法的问题时，依然存在下述问题：

(1)现有的电力信息物理系统攻击防御方法需要提供相关的系统内部程序，在实际的攻击检测过程中,可实施性不强；

(2)现有的电力信息物理系统攻击防御方法局限在单点数据攻击，难以满足实际需求，缺少对电力信息物理系统整体状态的分析；

(3)现有的电力信息物理系统攻击防御方法十分模糊，缺少一套完整的逻辑体系，没有严格的科学论证。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提出一种科学合理，适用性强，效果佳的基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法。该方法能够针对电力信息物理系统受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击时，实现对电力信息物理系统的攻击防御，以保证电力信息物理系统在运行过程中的安全可信状态。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：

根据本发明的第一方面，提供了一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法。

在一个实施例中，上述方法包括以下步骤：

步骤(1)，建立电力信息物理系统的数学模型；

步骤(2)，引入动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号；

步骤(3)，建立电力信息物理系统受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击时的数学模型；

步骤(4)，建立电力信息物理系统受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击时的自适应滑模控制器的数学模型，自适应滑模控制器由两部分组成，第一部分为线性部分，用于保证电力信息物理系统的稳态运行，第二部分为补偿信号，用于消除动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号对电力信息物理系统造成的影响；

步骤(5)，求解自适应滑模控制器的自适应率，获得自适应滑模控制器的补偿信号；

步骤(6)，通过自适应滑模控制器的补偿信号消除电力信息物理系统中动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号对电力信息物理系统造成的影响。

可选地，所述步骤(1)，采用经典的小信号模型法对电力信息物理系统的动态特性进行描述，建立电力信息物理系统的数学模型，如下式所示：