[发明专利]一种电力信息物理系统攻击监测及危害评估方法

说明书

本发明属于电力信息物理系统技术领域，尤其涉及一种电力信息物理系统攻击监测及危害评估方法。本发明包括：建立混合攻击下信息物理系统面向控制的动力学模型，对信息物理系统受到的攻击进行数学表征；通过构建辅助状态变量，将量测信息扩张为系统状态变量，构造增广系统；针对增广系统，设计攻击观测器对数据传输层攻击实时估计，求解攻击观测器增益；根据信息物理耦合事件驱动事件链生成电力信息物理系统的故障危害信息进行评估。本发明制订了针对性防御策略,增强系统安全防护能力。解决了对抗环境下，信息物理系统的感知执行层受到范数有界干扰的攻击和数据传输层受可建模干扰的攻击的问题，具有攻击监测能力强、危害评估准确的显著优点。

技术领域

本发明属于电力信息物理系统技术领域，尤其涉及一种电力信息物理系统攻击监测及危害评估方法。

背景技术

随着能源供应压力不断增大和大量多种类型分布式能源不断接入给电力系统的经济运行、安全管理和应用服务提出了前所未有的挑战。

国家电网有限公司提出了打造配电网信息物理系统构想，拟通过物联网技术赋予电力系统灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类型能源之间的互动能力，将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。

信息物理系统不可避免地会涉及到电力系统和信息系统的交互，交互过程中若受到攻击会对整个系统的运行产生较大危害，因此对信息物理系统的攻击监测和危害评估研究是很有必要的。

抵御信息网络攻击的能力是衡量信息物理系统性能的一项重要指标。近年来的安全事件显示，信息物理系统面临的攻击手段在不断更新,其多样性和隐蔽性极大地增加了防御代价与成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种电力信息物理系统攻击监测及危害评估方法。其目的是为了解决针对对抗环境下，信息物理系统的感知执行层受到范数有界干扰的攻击和数据传输层受可建模干扰的攻击问题的发明目的。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种电力信息物理系统攻击监测及危害评估方法，包括以下步骤：

步骤1.建立混合攻击下信息物理系统面向控制的动力学模型，并对信息物理系统受到的攻击进行数学表征；

步骤2.通过构建辅助状态变量，将量测信息扩张为系统状态变量，构造增广系统；

步骤3.针对增广系统，设计攻击观测器对数据传输层攻击实时估计，并求解攻击观测器增益，为信息物理耦合事件驱动事件链评估提供初值；

步骤4.根据信息物理耦合事件驱动事件链生成电力信息物理系统的故障危害信息进行评估。

所述建立混合攻击下信息物理系统面向控制的动力学模型，包括：

其中，t表示时间，x(t)为信息物理系统状态变量，为系统状态变量的时间导数，y(t)为信息物理系统量测信息，u(t)为控制输入；为信息物理系统感知执行层攻击，为范数有界攻击，γ(t)为信息物理系统数据传输层攻击，由外部模型描述；A、B、B 1为适维的已知常值系数矩阵；

信息物理系统数据传输层攻击γ(t)由如下外部模型描述：

其中，ω(t)为外部模型的状态，为外部模型状态的时间导数，W、V表示状态变量。

所述通过构建辅助状态变量，将量测信息扩张为系统状态变量，构造增广系统，是针对攻击下的信息物理系统面向控制的动力学模型A₁中的量测信息y(t)，设计如下输出滤波器：