[发明专利]基于影响图的光伏信息物理系统安全风险评估方法

说明书

本发明是一种基于影响图的光伏信息物理系统安全风险评估方法，其特点是，包括：典型光伏发电并网系统结构的分级、影响图模型的构建、安全风险评估三个步骤，该方法能够实现通过对攻击者的攻击过程及光伏信息物理系统本身进行分析，得出节点及支路的安全风险值。本发明所提出的模型与传统的模型相比的优点体现在，综合考虑了系统本身与攻击者的特性，能够得出节点及支路的安全风险值，且无需对系统和不同种攻击方式分别建模。具有方法科学合理，适用性强等优点。

技术领域

本发明属于电力系统网络安全技术领域，涉及一种基于影响图的光伏信息物理系统安全风险评估方法。

背景技术

信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)将计算、通信和物理过程紧密融合，充分实现分布式传感、信息传输、智能信息处理、实时反馈和控制。通过对CPS的风险评估，能够从偶然发生的概率层面对系统的薄弱环节进行预判，有助决策者对系统进行针对性的改进，能够起到增强系统安全性的作用。影响图是决策分析的一种图形建模语言。它适用于描述决策问题，且适用于正规化分析求解决策问题。对决策者而言，影响图是一种自然直观的图形表示，符合决策者思维逻辑，是决策分析者、决策者和计算机工作者相互交流的有效工具。现有光伏信息物理系统安全风险评估方法存在以下问题：

(1)现有的光伏信息物理系统安全风险评估方法需要对攻击和网络分别建模，其复杂度较高；

(2)现有的光伏信息物理系统安全风险评估方法缺少对攻击者和光伏信息物理系统本身的综合考虑；

(3)现有的光伏信息物理系统安全风险评估方法对不同种类的攻击需要分别建模，其普适性较差。

发明内容

本发明的目的是，对现有光伏信息物理系统安全风险评估方法进行实质性改进和创新，提出一种科学合理，适用性强的基于影响图的光伏信息物理系统安全风险评估方法。该方法能够通过对系统进行影响图建模，实现在CPS遭受恶意攻击前对CPS各节点及线路的安全风险评估，帮助决策者做出有关线路被攻击成功可能性及后果的评估，从而为相关线路设置保护措施提供依据。

实现本发明目的采用的技术方案是，一种基于影响图的光伏信息物理系统安全风险评估方法，其特征在于，它包括：典型光伏发电并网系统结构的分级、影响图模型的构建和安全风险评估，具体步骤为：

1)典型光伏发电并网系统结构的分级

典型光伏发电并网系统结构为：光伏电池板将太阳能转化为电能，电能经过升压逆变环节并入微电网母线，在公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)处完成微电网并网，按照分层控制分为：总工程师站级、馈线工程师站级、数据服务器级和单元控制器级四个层次，其中，总工程师站级接收来自微电网内各馈线级的数据，控制微电网是否并网操作；馈线工程师站级控制接收馈线上数据服务器的数据，控制该条馈线是否参与供电；数据服务器级接收各光伏单元运行数据，控制该光伏单元是否参与供电；单元控制器级实现逆变电路开关DC/AC器件的通断控制；

2)影响图模型的构建

电力CPS网络中可被利用的安全漏洞主要存在于控制算法、感知信息、控制信息、监视信息、遥控信息及访问权限方面，根据安全漏洞模式，定义影响图中各节点的含义如下：

①包括状态节点和观察节点的随机节点