考虑虚假数据注入的配电网安全防御研究
发布时间：2021-03-06 09:00
配电网在用户与变电系统之间起着至关重要的枢纽作用,其安全稳定地运行能够给国民经济发展、社会稳定以及人民的生活需要提供保障。现阶段飞速发展的信息技术,目前已广泛被应用到配电系统中,与配电网构成了配电信息物理系统（CPDS）,其面临的网络安全问题也日益严重。虚假数据攻击（FDA）是一种专门作用于系统状态估计结果的新型网络攻击,其对系统的安全稳定运行具有严重威胁,甚至会引起连锁的停电故障。因此,研究针对FDA的配电系统安全防御问题具有深远的实际意义。基于上述背景,本文主要以配电系统为研究对象,针对属于完整性攻击的FDA所产生的严峻威胁,通过分析FDA在系统中的作用机理,提出了基于自适应卡尔曼滤波算法的检测方法。与此同时,设计并实现了基于博弈论的配电网防御策略,为深度融合的CPDS能够避免FDA的威胁并安全稳定地运行提供可靠的理论支持。具体的研究内容概括为以下几个方面:第一,分析了现阶段配电网中FDA的现状。FDA是通过相量测量装置（PMU）、远程终端单元（RTU）等通讯环节的入侵成功进入到系统中,主要作用于不良数据检测的状态估计环节,诱导其估计值偏离正常状态导致工作人员做出错误的控制决策。通...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 配电信息物理系统
1.2.2 虚假数据攻击的研究现状
1.3 论文主要内容及章节安排
第二章 虚假数据攻击的相关理论及分析
2.1 电力系统状态估计基本理论
2.1.1 状态估计的基本模型
2.1.2 卡尔曼滤波的理论
2.1.3 系统直流模型
2.2 虚假数据攻击
2.2.1 虚假数据攻击的原理及方案
2.2.2 虚假数据攻击的模型
2.3 虚假数据攻击的案例分析及影响
2.4 博弈论的基本理论
2.4.1 博弈论的基本概念
2.4.2 纳什均衡
2.5 本章小结
第三章 基于自适应卡尔曼滤波的虚假数据攻击检测研究
3.1 虚假数据的检测方法
3.1.1 残差检测方法
3.1.2 欧几里德检测方法
3.2 基于非负定自适应卡尔曼滤波的虚假数据攻击检测
3.2.1 自适应卡尔曼滤波算法的分析
3.2.2 非负定自适应卡尔曼滤波算法
3.2.3 基于NAKF的虚假数据攻击检测结果分析
3.3 本章小结
第四章 基于博弈的多目标配电网防御策略
4.1 攻防博弈模型
4.1.1 博弈过程
4.1.2 上层博弈模型
4.1.3 下层博弈模型
4.2 求最优解
4.2.1 帕累托最优的多目标优化问题
4.2.2 求解思路
4.3 仿真验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源配电网信息物理系统混合仿真平台设计方法及其算例实现[J]. 付灿宇,王立志,齐冬莲,张建良. 中国电机工程学报. 2019(24)
[2]人工智能在配用电系统的应用研究[J]. 张东霞. 供用电. 2019(10)
[3]针对网络攻击的配电网信息物理系统风险量化评估[J]. 张宇航,倪明,孙永辉,李满礼. 电力系统自动化. 2019(21)
[4]主动配电信息物理系统可靠性建模与评估方法综述[J]. 郭经,刘文霞,张建华,马铁. 电网技术. 2019(07)
[5]电力信息物理系统网络攻击与防御研究综述(二)检测与保护[J]. 汤奕,李梦雅,王琦,倪明. 电力系统自动化. 2019(10)
[6]基于多阶段博弈的电力CPS虚假数据注入攻击防御方法[J]. 蔡星浦,王琦,邰伟,刘科研. 电力建设. 2019(05)
[7]考虑负荷虚假数据注入攻击的电力信息物理系统防御策略[J]. 王电钢,黄林,刘捷,吕磊,阮振,吕林. 电力系统保护与控制. 2019(01)
[8]网络攻击下基于贝叶斯图论的配电系统安全分析[J]. 黄校娟,付蓉,吴英俊,倪明,李满礼. 电力建设. 2019(01)
[9]面向电力信息物理系统的虚假数据注入攻击研究综述[J]. 王琦,邰伟,汤奕,倪明. 自动化学报. 2019(01)
[10]基于综合功率介数的主动配电网脆弱性分析[J]. 张家美,黎灿兵,彭敏放,彭泽武. 电力系统保护与控制. 2018(18)
硕士论文
[1]智能电网中虚假数据注入攻击检测研究[D]. 薛东博.重庆邮电大学 2019
[2]基于机器学习的电网虚假数据注入攻击检测方法研究[D]. 王冠森.东北电力大学 2019
[3]面向SCADA业务的电力通信传输网安全性评估[D]. 刘柳.华北电力大学 2013
[4]脆弱性分析在电力系统安全防御中的应用研究[D]. 王乐.华北电力大学（北京） 2005
本文编号：3066810
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 配电信息物理系统
1.2.2 虚假数据攻击的研究现状
1.3 论文主要内容及章节安排
第二章 虚假数据攻击的相关理论及分析
2.1 电力系统状态估计基本理论
2.1.1 状态估计的基本模型
2.1.2 卡尔曼滤波的理论
2.1.3 系统直流模型
2.2 虚假数据攻击
2.2.1 虚假数据攻击的原理及方案
2.2.2 虚假数据攻击的模型
2.3 虚假数据攻击的案例分析及影响
2.4 博弈论的基本理论
2.4.1 博弈论的基本概念
2.4.2 纳什均衡
2.5 本章小结
第三章 基于自适应卡尔曼滤波的虚假数据攻击检测研究
3.1 虚假数据的检测方法
3.1.1 残差检测方法
3.1.2 欧几里德检测方法
3.2 基于非负定自适应卡尔曼滤波的虚假数据攻击检测
3.2.1 自适应卡尔曼滤波算法的分析
3.2.2 非负定自适应卡尔曼滤波算法
3.2.3 基于NAKF的虚假数据攻击检测结果分析
3.3 本章小结
第四章 基于博弈的多目标配电网防御策略
4.1 攻防博弈模型
4.1.1 博弈过程
4.1.2 上层博弈模型
4.1.3 下层博弈模型
4.2 求最优解
4.2.1 帕累托最优的多目标优化问题
4.2.2 求解思路
4.3 仿真验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
在读期间公开发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]有源配电网信息物理系统混合仿真平台设计方法及其算例实现[J]. 付灿宇,王立志,齐冬莲,张建良. 中国电机工程学报. 2019(24)
[2]人工智能在配用电系统的应用研究[J]. 张东霞. 供用电. 2019(10)
[3]针对网络攻击的配电网信息物理系统风险量化评估[J]. 张宇航,倪明,孙永辉,李满礼. 电力系统自动化. 2019(21)
[4]主动配电信息物理系统可靠性建模与评估方法综述[J]. 郭经,刘文霞,张建华,马铁. 电网技术. 2019(07)
[5]电力信息物理系统网络攻击与防御研究综述(二)检测与保护[J]. 汤奕,李梦雅,王琦,倪明. 电力系统自动化. 2019(10)
[6]基于多阶段博弈的电力CPS虚假数据注入攻击防御方法[J]. 蔡星浦,王琦,邰伟,刘科研. 电力建设. 2019(05)
[7]考虑负荷虚假数据注入攻击的电力信息物理系统防御策略[J]. 王电钢,黄林,刘捷,吕磊,阮振,吕林. 电力系统保护与控制. 2019(01)
[8]网络攻击下基于贝叶斯图论的配电系统安全分析[J]. 黄校娟,付蓉,吴英俊,倪明,李满礼. 电力建设. 2019(01)
[9]面向电力信息物理系统的虚假数据注入攻击研究综述[J]. 王琦,邰伟,汤奕,倪明. 自动化学报. 2019(01)
[10]基于综合功率介数的主动配电网脆弱性分析[J]. 张家美,黎灿兵,彭敏放,彭泽武. 电力系统保护与控制. 2018(18)
硕士论文
[1]智能电网中虚假数据注入攻击检测研究[D]. 薛东博.重庆邮电大学 2019
[2]基于机器学习的电网虚假数据注入攻击检测方法研究[D]. 王冠森.东北电力大学 2019
[3]面向SCADA业务的电力通信传输网安全性评估[D]. 刘柳.华北电力大学 2013
[4]脆弱性分析在电力系统安全防御中的应用研究[D]. 王乐.华北电力大学（北京） 2005
本文编号：3066810
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