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专利号: 2020104483694
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用虚警攻击模型评估电力系统抵抗网络攻击稳定的方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:(1)进行状态评估和坏数据检测,处理获得电力系统中变电站的状态估计信号(2)建立带有攻击向量的虚警攻击模型,求解获得攻击向量,再根据攻击向量评估获得电力系统抵抗网络攻击的稳定性结果;

所述步骤(1)具体为:

(1.1)电力系统具有n个变电站和m条链路,变电站之间通过链路连接,每条链路上均安装一个智能电表来测量链路上的潮流,各条链路的智能电表和变电站均连接到服务器,服务器接收到来自智能电表的潮流信号和来自变电站的状态信号,建立潮流信号与状态信号之间的关系如下:z=Hx+n

T

z=(z1,z2,...,zm)

T

x=(x1,x2,...,xn)

T

n=(n1,n2,...,nm)

其中,H是电力系统的雅可比矩阵,z是链路的潮流信号向量,zm表示第m条链路中的潮流信号,x是变电站的状态信号向量,xn是第n个变电站的状态信号,n表示电力系统传输过程中的噪声信号向量,nm表示第m条链路上的噪音,T表示矩阵转置;并且假设噪声信号向量n2

服从均值为0、标准差为σ的高斯分布,表示为n~Ν(0,σ);

(1.2)建立以下优化问题:

其中,J(x)表示服务器基于潮流信号z评估变电站状态信号所得到的误差值;W表示链路上的高斯分布,σm表示第m条链路上的高斯分布的标准差;

将服务器实时接收到的信号数据代入上述优化问题,根据梯度下降法求导求解得到上述优化问题的闭式解:其中,表示状态估计信号;

(1.3)检测得到的状态估计信号 是否可靠,采用最大标准残差来衡量数据的可靠性,表示为:其中,τ为电力系统预先设定的最大误差范围值;

若满足上述公式,则认为状态估计信号 可靠,进行以下步骤;

否则认为状态估计信号 不可靠,舍弃该状态估计信号 回到步骤(1.2)实时处理重新获得最新的状态估计信号所述步骤(2)具体为:

(2.1)建立以下目标函数作为考虑数据完整性和可利用性的虚警攻击模型,由注入数据Δz和隔断数据d组成了攻击向量:s.t.zbad=z+Δz

Δz=HdΔx

Hd=(I‑diag(d))H

Δz≠0

T

(zbad‑Hdx) W(zbad‑Hdx)<τT ‑1 T

V=(HWH) HWzbad

2

Pij=ViGij‑ViVj(Gijcosθij+Bijsinθij)其中,Δz表示注入数据;d表示隔断数据,d=(d1,d2,...,di,...,dm),di表示第i条链路的潮流是否可利用的结果,di=1或者0,di=1表示链路i的测量值不可利用;zbad表示链路的潮流信号与注入数据的叠加;Δx表示虚警攻击前后服务器评估得到变电站状态信号的差值;Hd表示虚警攻击后电力系统的雅克比矩阵;diag(d)表示以向量d为对角元素的对角矩阵;|| ||0表示向量的零范数,等价于向量中非零个数;V表示变电站节点电压幅值的向量,V=(V1,V2,...,Vi,...,Vn),Vi、Vj分别表示变电站i和变电站j的电压幅值;θi和θj分别是变电站i和变电站j的电压角度;Gij和Bij分别是链路(i,j)导纳值的实部和虚部;θij表示变电站i和变电站j的之间的电压差;Pij代表流过链路(i,j)的潮流;Pijmax是允许流过链路(i,j)的最大值;符号 表示至少存在一个元素;

(2.2)对步骤(2.1)建立的虚警攻击模型采用差分进化算法进行求解获得攻击向量;

(2.3)利用攻击向量注入到电力系统中,进而评估获得电力系统抵抗网络攻击的稳定性。