基于通信系统的延迟时间的时间信号操纵与欺骗检测技术方案

技术编号:18465265 阅读:38 留言:0更新日期:2018-07-18 15:38
本公开涉及基于通信系统的延迟时间检测时间的操纵或欺骗。在一个实施例中,系统包括接收时间信号的时间输入端。该系统包括第一接口和第二接口,第一接口用于在第一时间接收第一位置处的第一状况的第一表示,第二接口用于接收第二位置处和第一时间处的第二状况的第二表示。延迟时间确定子系统可以基于第二测量结果的到达时间与第一时间的比较来确定延迟时间。阈值子系统可以生成延迟时间是否满足阈值的指示。异常状况子系统可以基于该指示来识别异常状况,并且可以基于异常状况来实施补救措施。

Time signal manipulation and deception detection based on delay time of communication system

The present disclosure relates to manipulation or deception based on the delay time detection time of a communication system. In one embodiment, the system includes a time input terminal for receiving time signals. The system comprises a first interface and a second interface, the first interface for first representation of the first situation at first position at the first time, and the second interface for receiving the second representation of the second situation at the second position and the first time. The delay time determination subsystem can determine the delay time based on the comparison between the arrival time of the second measurement result and the first time. The threshold subsystem can generate the indication whether the delay time meets the threshold. The anomaly subsystem can identify the abnormal situation based on this indication and implement remedial measures based on abnormal conditions.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于通信系统的延迟时间的时间信号操纵与欺骗检测
本公开涉及基于通信系统的延迟时间检测时间的操纵或欺骗。在各种实施例中,本文公开的技术可以用于利用可能被操纵或欺骗的高精度时间源的电力系统和其他系统。附图说明参照附图对本公开的非限制性和非详尽的实施例,包括本公开的各个实施例进行描述,在附图中:图1图示了与本公开的实施例一致的具有各种变电站的电力输送系统的简化单线图的实施例的示例。图2图示了与本公开的实施例一致的包括被配置为将精确时间参考分配到各个IED的通信IED的时间分配系统。图3图示了与本公开的实施例一致的使用确定性通信系统延迟时间来检测电力输送系统上的时间信号欺骗的系统的单线图。图4图示了与本公开的实施例一致的用于跟踪通信系统的延迟时间的方法的一个实施例的流程图。图5图示了与本公开的实施例一致的用于基于通信系统中的延迟时间测量结果来检测异常状况的方法的一个实施例的流程图。图6图示了与本公开的实施例一致的被配置为基于通信系统中的延迟时间测量结果来检测异常状况的系统的功能框图。在以下描述中,为了透彻理解本文中所公开的各个实施例提供了许多具体细节。然而,本领域中的这些技术人员将认识到,本文中所公开的系统和方法可在没有一个或更多个具体细节的情况下来实践,或用其他方法、部件、材料等来实践。另外,在一些情况下,众所周知的结构、材料或操作可不被显示或详细描述,以避免模糊本公开的多个方面。此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或更多个可选的实施例中。详细描述高精度时间源可用于各种应用,例如电信、航空航天、自动化、发电和配电、雷达和科学应用等。可以使用各种系统、协议和/或技术来同步设备和/或允许多个设备使用共同的高精度时间源。例如,高精度时间信号可使用靶场间仪器组(IRIG)协议、全球导航卫星系统(GNSS)(诸如例如,全球定位系统(GPS)、GLONASS等等)、无线电广播(诸如美国国家科学与技术研究所(NIST)广播(例如,无线电台WWV、WWVB和WWVH))、IEEE1588协议、编码在RFC1305中的网络时间协议(NTP)、RFC2030中的简单网络时间协议(SNTP)和/或另外的时间传输协议或系统来接收。用于分配时间信息的协议和系统在可实现的精确度级别上有所不同,并且在易于操纵或欺骗的方面变化。例如,NTP和SNTP的精确度限制在毫秒范围,因此对于亚毫秒的时间分配应用是不适当的。此外,该两个协议均缺乏安全性,并且容易受到恶意网络攻击。IEEE1588标准包括硬件辅助的时间戳,其允许纳秒范围内的时间准确度。这样的精确度可足够用于要求更高的应用(例如,采样电力线上的正弦电流和电压以计算“同步相量”,或使用行波、时域或增量数量原则)。它非常适合于在通信网络外围处或在网络内的单个设备之中的时间分配。GNSS时间信号提供了准确和鲁棒的时间测量,但是GNSS信号容易受到欺骗。因此,有益的是提供用于检测高精度时间信号的操纵或故障的系统和方法,使得最佳可用的时间信号可被提供给时间相关的设备。与本公开一致的系统和方法可以结合各种应用和技术来利用以检测被欺骗或操纵的时间信号。本地测量时间和来自远程设备的通信之间的时间差可以与关于由本地设备和远程设备使用的通信信道的延迟时间的置信区间进行比较。当差异在置信区间之外或超过指定阈值时,与本公开一致的系统和方法可确定信号已被操纵或欺骗。时间信号的操纵可能以各种方式发生。例如,操纵可以包括生成提供给时间相关设备的欺骗信号。欺骗信号可以模仿由高精度时间提供的时间信号,但该时间信号可能不准确或改变。本文公开的系统和方法也可以用于检测信号的操纵的其他形式。例如,监视通信信道的延迟时间还可以允许检测附加的联网硬件和/或路由改变。硬件的增加将增加与通信信道相关的传输时间。此外,对网络路由的改变可以增加或减少通信信道的延迟时间。无论延迟时间是由于网络改变还是时间信号的操纵而增加或减少,延迟时间可以被测量,与特定度量相比较,并用于检测变化。在与本公开一致的各种实施例和应用中,可以使用确定性通信系统。确定性通信系统可以帮助确保通信信道的延迟时间的相对较低的变化。这种系统的延迟时间的低变化可以允许在相对窄的范围内选择用于检测信号或网络的操纵的阈值。确定性通信的这种相对较低的变化可以对网络信道的修改或对时间信号的操纵产生更大的灵敏度。本文公开的原理也可以应用于非确定性通信系统。虽然延迟时间可能在非确定性系统中表现出较大的变化,但增加的变化可以使用各种技术来解决。例如,与确定性系统相比,阈值可以包括更大的范围。此外,这样的系统可以使在指定的时间窗口上的值平均并且将平均的值与指定的阈值进行比较以减少归因于瞬态状况的延迟时间的变化。各种系统可用于精确时间信息的分配。根据本文中所公开的各个实施例,电力系统可包括使用同步光网络(SONET)连接的部件。在这样的实施例中,使用同步传输协议和同步传输模块(STM)可分配精确时间信息。根据一个实施例,精确时间参考可在SONET传输的帧内被传输。在另一实施例中,精确时间参考可被并入到SONETSTM帧的头部或开销部分中。类似地,电力系统可包括使用同步数字系列(SDH)协议连接的部件。虽然本文中的几个实施例在SONET方面进行了描述,但应认识到,SDH协议可代替SONET来使用,除非另有规定。本文公开的几个具体示例具体涉及电力传输和分配系统;然而,本公开宽泛地适用于利用高精度时间同步的任何应用。例如,电信应用(例如蜂窝电话基础状态)、雷达、金融和科学应用也可以使用高精度时间源。电力传输和分配系统可利用时间同步的测量结果来执行各种监视、保护和通信任务。关于某些应用,智能电子设备(IED)和/或网络通信设备可利用超过毫秒范围准确的时间信息。在电力系统内的IED可被配置为执行在一个或更多个IED之间需要特定等级的时间精确度和准确度的计量、控制和保护功能。例如,IED可被配置为计算和传递时间同步的相量(同步向量),这可要求IED和网络设备在彼此的几纳秒内同步。电力系统中的IED、网络设备和其他设备可包括本地振荡器或可接收多个时间源的信号。由于高精度时间源的成本以及分布在大面积区域的应用需求,常见的外部时间源可能会被多个设备使用。诸如全球定位系统(“GPS”)、GLObal导航卫星系统(“GLONASS”)或伽利略卫星系统的全球导航卫星系统(“GNSS”)是高精度时间源的示例,其可以被地理上分开的多个设备使用。在各种应用中,多个IED可以获得电力系统的一部分中的电气状况的测量结果,并且可以将这些测量结果与从高精度时间源导出的时间戳相关联。有时间戳的测量结果可以是时间对准的并且用于分析整个电力系统的电气状况。外部时间源,例如GNSS,可能在更大范围内更精确和可用,因此可能比本地时间信号更受欢迎。通过参照附图将最好地理解本公开的实施例,其中通篇相似的部件由相似的数字来标记。将容易理解的是,如在本文的附图中一般性地描述和图示的,所公开的实施例的组件可以以各种各样不同的配置来布置和设计。因此,以下对本公开的系统和方法的实施例的详细描述不旨在限制本公开所要求保护的范围,而是仅代表本公开的可能实施例。另外,除非另有说明,方法的步骤不一定需要按照任何特定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统,包括:时间输入端,所述时间输入端被配置为接收时间信号;受监视的装备接口,其与第一位置处的电力系统电通信,所述受监视的装备接口被配置为基于所述时间信号在第一时间获得所述第一位置处的电气状况的第一测量结果;通信接口,其被配置为基于所述时间信号经由通信系统接收在所述第一时间在第二位置获得的电气条件的第二测量结果;延迟时间确定子系统,其与所述时间输入端、所述受监视的装备接口和所述通信接口通信,并且被配置为基于所述第二测量结果的到达时间与所述第一时间的比较来确定延迟时间;阈值子系统,其被配置为生成关于所述延迟时间是否满足第一阈值的指示;异常状况子系统,其被配置为基于所述指示识别异常状况;以及补救措施子系统,其被配置为基于所述异常状况来实施补救措施。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.30 US 62/272,889;2016.12.29 US 15/394,0971.一种系统,包括:时间输入端,所述时间输入端被配置为接收时间信号;受监视的装备接口,其与第一位置处的电力系统电通信,所述受监视的装备接口被配置为基于所述时间信号在第一时间获得所述第一位置处的电气状况的第一测量结果;通信接口,其被配置为基于所述时间信号经由通信系统接收在所述第一时间在第二位置获得的电气条件的第二测量结果;延迟时间确定子系统,其与所述时间输入端、所述受监视的装备接口和所述通信接口通信,并且被配置为基于所述第二测量结果的到达时间与所述第一时间的比较来确定延迟时间;阈值子系统,其被配置为生成关于所述延迟时间是否满足第一阈值的指示;异常状况子系统,其被配置为基于所述指示识别异常状况;以及补救措施子系统,其被配置为基于所述异常状况来实施补救措施。2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述异常状况包括在所述第一位置和所述第二位置中的一个处的所述时间信号的欺骗。3.根据权利要求1所述的系统,其中,所述异常状况包括所述通信系统中的配置改变。4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述时间系统输入端被配置为从全球导航卫星系统接收所述时间信号。5.根据权利要求1所述的系统,其中,所述延迟时间确定子系统被配置为基于在多个时间处的所述延迟时间生成数据集。6.根据权利要求5所述的系统,其中,所述阈值子系统还被配置为基于所述数据集生成所述第一阈值。7.根据权利要求5所述的系统,其中,所述补救措施包括从所述数据集中排除不满足所述第一阈值的延迟时间值。8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述补救措施包括抑制配置为重新配置所述电力系统的控制措施。9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述通信系统包括确定性通信系统。10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述阈值子系统还被配置为基于所述通信系统延迟时间是否小于所述第一阈值并且大于第二阈值来生成所述指示。11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述第一阈值包括第一乘数与所述通信系统的所述延迟时间的统计表示的第一乘积,并且所述第二阈值包括第二乘数与所述通信系统的所述延迟时间的所述统计表示...

【专利技术属性】
技术研发人员:埃德蒙德·O·施维泽三世科迪·W·特夫斯大卫·E·怀特黑德
申请(专利权)人:施瓦哲工程实验有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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