电力系统局部区域假数据注入攻击研究

2009年,Liu Yao等研究者率先提出了假数据注入攻击的概念,他们从攻击者的角度提出了针对电力系统状态估计的假数据注入攻击方法。该方法认为,通过有组织、有预谋的篡改若干个测量仪器的量测量,可以干扰状态估计的结果,且能躲避基于残差的不良数据检测模块,危及电力系统的安全经济运行。大部分学者为简化假数据注入攻击研究的复杂度,主要做两方面简化：1)假数据注入攻击的研究主要针对以直流潮流为基础的状态估计；2)攻击者具备掌握电力系统全部信息的能力。然而,以上简化是不切实际的,笔者将根据电力系统以及攻击者的实际情况,从攻击者的角度构建电力系统局部区域并考虑该区域结构参数和状态信息不确定的假数据注入攻击优化模型。基于以上分析,本文的主要内容如下：1.简单介绍电力系统状态估计基本原理,主要包括基于交流潮流的状态估计,基于直流潮流的状态估计,基于残差的不良数据检测等内容。2.构建电力系统局部区域并考虑局部区域结构参数和状态信息不确定的假数据注入攻击优化模型。首先,根据电力系统的实际情况,详细分析攻击者篡改测量仪器的量测量应遵循的约束条件；其次,构建电力系统局部区域的假数据注入攻击模型,并给出详细的推导过程；然后,根据构建的局部区域攻击模型,并根据电力系统以及攻击者的实际情况,对攻击模型的相关参数进行优化分析；接着,根据优化分析的内容,给出确定最优攻击区域的步骤和状态估计值偏差的计算方法；最后,通过MATLAB编程进行仿真实验。3.从理论分析和仿真实验两个方面探究了局部区域假数据注入攻击对电力系统的影响。理论分析方面主要包括：局部区域假数据注入攻击对电力系统运行状态、最优潮流以及基于最优潮流节点实时电价的影响；仿真实验方面：通过5-节点系统和IEEE-30节点系统对理论分析方面的合理性进行仿真实验并给出实验结果。