[发明专利]基于区间状态估计的配电网数据安全检测方法

说明书

本发明公开了一种基于区间状态估计的配电网数据安全检测方法，包括如下步骤：(1)根据区间配电网传统算法，分析各个变量的区间状态估计的多维向输入量量测值；(2)利用历史数据分析，构建出适用的区间状态估计模型；(3)基于收到攻击后配电网状态估计的结果改变的原理，判断传统状态估计计算得到的节点状态是否落入配电网三相区间状态估计计算得到的相应预定边界；若没有落入，则警示系统收到数据攻击。本发明提出基于区间状态估计的配电网数据攻击检测防御策略的，为配电网网络数据攻击的实时监测和报警提供了可能，使系统能够及时且准确地发现运行状态的异常，达到更高的可观可控水平。

本申请是申请日：2019.11.06、申请号：201911074318.3、名称“一种基于区间状态估计的配电网数据安全检测方法”的分案申请。

技术领域

本发明属于电力系统状态估计领域，涉及一种将区间状态估计算法应用于检测网络数据攻击的防御策略。

背景技术

近年来，由电力系统数据安全引发的重大安全事件频频发生，随着智能配电网的发展，网络信息的双向流动和高效利用使得通过电力信息层的数据攻击问题愈加频繁，严重影响了配电网集控中心对电力系统当前运行状态的准确判断，配电系统数据攻击检测识别的需求越来越迫切。

因此，一种专门针对电力系统状态估计、以破坏其稳定控制而设计的虚假数据注入攻击策略就应运而生。这种攻击作为一种主要的网络数据攻击类型，其在输电网中的模型首先受到了广泛的研究。在文献[38]中，讨论了虚假数据注入攻击对输电网的影响：虚假数据注入攻击可以隐秘地向系统注入恶意数据，而不会被BDDI模块检测到，从而对系统的控制策略造成影响。由于未来的智能配电网将会更多地依赖在分散地点部署的测量装置，因此虚假数据注入攻击对配电系统的潜在影响更需要引起重视和进行研究。由于其所研究的线性状态估计是建立在系统仅含有节点电压量测的假设上，随着智能电网量测数据类型的不断丰富，尤其是功率测量装置的出现，使得状态估计算法大都是非线性的，这种针对单一量测类型的虚假数据注入攻击模型是不可行的。

本发明基于配电网中电压相位角的变化通常较小，电压降通常比额定电压小得多的假设，对配电网状态估计的非线性进行了松弛。然而，作者将所研究的配电系统模型简化为单相模型。实际上，智能配电网的典型特征就是三相负载的不平衡以及线路参数的不对称带来的三相耦合，该简化方法是不切合实际的。可以说，这种在处理配电网状态估计非线性及三相耦合上的困难，限制了目前对智能配电网虚假数据注入攻击的研究。

发明内容

本发明的目的是迫切应对配电系统数据攻击检测识别的一种将区间状态估计算法应用于检测网络数据攻击的防御策略。

本发明的一种将基于区间状态估计的配电网数据安全检测方法，包括以下步骤：

1)根据区间配电网传统算法，分析各个变量的区间状态估计的多维向输入量量测值。

2)利用历史数据分析，构建出适用的区间状态估计模型。

3)基于收到攻击后配电网状态估计的结果改变的原理，判断传统状态估计计算得到的节点状态是否落入配电网三相区间状态估计计算得到的相应预定边界。若没有落入，则警示系统收到数据攻击。

本发明的步骤1)中，分析各个变量区间状态估计的量测值：

量测值主要包括节点的电压幅值、负荷节点的注入有功和无功功率以及支路的有功无功潮流。考虑到误差不可避免，假设电力系统调度中心接收到的量测值都带有一定的误差，用公式表示如下：

z_mea＝z_real+e

式中，z_mea表示电力系统控制中心接收到的量测值；z_real表示量测量的真实值；e表示量测误差，一般假设其服从于均值为零、方差为σ²的正态分布。