[发明专利]一种电力系统实用量测保护方案选择方法

权利要求书

1.一种电力系统实用量测保护方案选择方法，包括以下步骤：

步骤S1，根据虚假数据注入某量测装置造成的风险暴露RE、采取适当保护措施带来的风险消除率RM％、量测保护方案的年度总成本C_P以及由被保护量测装置个体性能瑕疵导致的效果折扣率PD％，建立电力系统量测装置的保护投资回报率评估模型；

步骤S2，确定最优量测保护方案选择问题的数学模型优化目标；

步骤S3，确定最优量测保护方案选择问题的数学模型约束条件；

步骤S4，建立最优量测保护方案选择问题的数学模型；

步骤S5，将优化问题转化为最小斯坦纳树问题；

步骤S6，利用改进最小生成树算法近似求解最小斯坦纳树问题；

风险暴露RE表示为一年内各类潜在虚假数据注入攻击造成的经济损失期望值ALE之和，即

RE＝∑ALE＝∑SLE×ARO,

其中，SLE为发生一次虚假数据注入攻击可能造成的经济损失，ARO为对应类型攻击的年度发生率；

风险消除率RM％通过信息安全风险评估框架进行仿真分析获得；

保护某个量测装置的年度成本C可通过下式计算获得：

其中，C_I为采取该保护措施所需硬件、软件及服务的总初始投入，C_My为维护该保护措施所需的年度维护开销，C_E用于评估对量测装置采取保护措施对数据采集与监控系统的正常工作造成的负面影响，Y表示该量测装置的额定使用年限，量测保护方案的年度总成本C_P为方案中所含的保护某个量测装置的年度成本C之和；

效果折扣率PD％通过对量测装置的历史故障记录以及测量偏差、服役年限指标综合评估获得，用于表征被保护量测装置运行可靠性、测量精度因素对保护效果的影响。

2.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于，所述保护投资回报率评估模型表示为：

ROI＝(RE×RM％-C_P)×PD％/C_P.。

3.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于，发生一次虚假数据注入攻击可能造成的经济损失SLE包含直接经济损失和间接经济损失两部分，表示为：

式中包括了M类直接经济损失DL和N类非直接经济损失，非直接经济损失以乘以权重W的形式对直接经济损失进行放大，W_A表征虚假数据注入攻击的强度对SLE的影响。

4.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于，所述步骤S2中，优化目标为保护所选择的量测装置的投资回报率之和最大。

5.如权利要求1所述的选择方法，其特征在于，所述步骤S3中，约束条件应满足系统量测雅各比矩阵H中与所有被保护量测装置对应的行形成的子矩阵H{P},*的秩，等于H中与所有被保护量测装置形成的量测集合P对应的行和除一组状态变量D外其他状态变量{X\D}对应的列构成的子矩阵H{P},{X\D}的秩与D中状态变量个数|D|之和，即保证D可由所述量测集合P观测。

6.如权利要求5所述的选择方法，其特征在于，所述步骤S5需同时满足以下转化原则：

(1)若一条传输线上存在线路潮流量测装置，则将该传输线对应于其中一个量测装置；

(2)若一条传输线上不存在线路潮流量测装置，则将该传输线对应于一个安装在其首末端母线上的节点注入功率量测装置；

(3)传输线与量测装置必须一一对应；

(4)每条传输线具有权重w＝ROI_max–ROI，其中ROI表示保护该传输线所对应量测装置的投资回报率，ROI_max表示所有被对应到传输线的量测装置中最大的投资回报率。