智能電網(wǎng)中虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)方法研究.pdf

1、虛假數(shù)據(jù)注入攻擊(False Data Injection Attacks，F(xiàn)DIAs)是針對(duì)智能電網(wǎng)中電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的新型攻擊手段，是一種典型的數(shù)據(jù)完整性攻擊方式。FDIAs通過(guò)篡改電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)值，成功繞過(guò)傳統(tǒng)不良數(shù)據(jù)檢測(cè)機(jī)制，使控制中心做出錯(cuò)誤決策，引發(fā)嚴(yán)重的物理電網(wǎng)故障。研究高效可行的FDIAs檢測(cè)方法，對(duì)構(gòu)建安全、穩(wěn)定運(yùn)行的智能電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)具有非常重要的意義。
　　針對(duì)FDIAs，本文重點(diǎn)研究其檢測(cè)方法。通過(guò)分析FD

2、IAs原理及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)方法從集中式檢測(cè)和分布式檢測(cè)兩個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比分析?，F(xiàn)有檢測(cè)方法大多忽略了FDIAs對(duì)電網(wǎng)物理特性的影響以及兩者之間的關(guān)系;當(dāng)檢測(cè)到FDIAs時(shí)，很少有檢測(cè)方法提出恢復(fù)系統(tǒng)測(cè)量量使系統(tǒng)在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài);現(xiàn)有分布式檢測(cè)方法通常為基于不同地理區(qū)域?qū)㈦娋W(wǎng)劃分為不同子網(wǎng)系統(tǒng)，耗費(fèi)較高的經(jīng)濟(jì)成本。為解決上述問(wèn)題，本文從集中式和分布式兩個(gè)角度，分別提出基于節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)的檢測(cè)方法和基于矩陣分割的零

3、空間映射兩級(jí)檢測(cè)方法。
　　基于節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)的檢測(cè)方法中，引入節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定性指標(biāo)(NodeVoltage Stability Index，NVSI)，分析FDIAs對(duì)NVSI值的影響。根據(jù)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)NVSI值，運(yùn)用改進(jìn)的聚類(lèi)算法對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類(lèi)，辨識(shí)節(jié)點(diǎn)脆弱性等級(jí);針對(duì)脆弱性等級(jí)高的節(jié)點(diǎn)，提出狀態(tài)預(yù)測(cè)檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)FDIAs檢測(cè)。若FDIAs存在，則利用測(cè)量量預(yù)測(cè)值更新測(cè)量量，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。
　　基于矩陣分割的零空

4、間映射兩級(jí)檢測(cè)方法中，分析雅克比矩陣H各行間的線性相關(guān)性，設(shè)計(jì)基于矩陣相似度的矩陣分割算法，對(duì)待檢測(cè)電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行劃分;在每個(gè)子網(wǎng)系統(tǒng)中，提出零空間映射檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)FDIAs檢測(cè);當(dāng)FDIAs存在時(shí)，則利用零空間逆映射方法進(jìn)行測(cè)量量恢復(fù)。
　　針對(duì)所提兩種檢測(cè)方法，本文運(yùn)用Matpower電力仿真包，在IEEE14-bus，IEEE30-bus和IEEE118-bus標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證方法可行性與有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，