基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法技术方案

本发明专利技术是一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法。针对受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击的电力信息物理系统，本发明专利技术设计了一种自适应滑模控制器，实现了受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击的电力信息物理系统的重新稳定运行。本发明专利技术依据电力信息物理系统模型设计自适应滑模控制器，通过自适应滑模控制器的补偿信号准确、快速的消去电力信息物理系统中动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号对电力信息物理系统造成的影响，使得电力信息物理系统重新运行在安全可信状态，具有方法科学合理，适用性强，效果佳等优点。效果佳等优点。效果佳等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法


[0001]本专利技术属于电力系统安全领域，涉及一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法。

技术介绍

[0002]电力信息物理系统攻击防御方法主要由电力系统、信息系统和防御方法三部分组成。电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统；信息系统是电力系统在各个环节和不同层次具有相应的信息与控制系统；防御方法是电力系统在遭受攻击信号或强干扰后所采用的调节、控制和保护的方法。综上，电力信息物理系统攻击防御方法可以依据电力信息物理系统模型采取相应的主动防御措施，进而避免或消除攻击信号对电力信息物理系统造成的影响，以保证电力信息物理系统在运行过程中的安全可信状态。201710226609.4号专利申请提出了一种电力系统中单点数据攻击的白盒检测方法，在研究电力信息物理系统攻击防御方法的问题时，依然存在下述问题：
[0003](1)现有的电力信息物理系统攻击防御方法需要提供相关的系统内部程序，在实际的攻击检测过程中,可实施性不强；
[0004](2)现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)，建立电力信息物理系统的数学模型；步骤(2)，引入动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号；步骤(3)，建立电力信息物理系统受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击时的数学模型；步骤(4)，建立电力信息物理系统受到动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号攻击时的自适应滑模控制器的数学模型，自适应滑模控制器由两部分组成，第一部分为线性部分，用于保证电力信息物理系统的稳态运行，第二部分为补偿信号，用于消除动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号对电力信息物理系统造成的影响；步骤(5)，求解自适应滑模控制器的自适应率，获得自适应滑模控制器的补偿信号；步骤(6)，通过自适应滑模控制器的补偿信号消除电力信息物理系统中动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号对电力信息物理系统造成的影响。2.如权利要求1所述的一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法，其特征在于，所述步骤(1)，采用经典的小信号模型法对电力信息物理系统的动态特性进行描述，建立电力信息物理系统的数学模型，如下式所示：其中，x(t)是电力信息物理系统的状态信号；y(t)是电力信息物理系统的输出信号；u(t)是电力信息物理系统的受控输入信号；是电力信息物理系统的状态信号的微分；A是电力信息物理系统的系统矩阵；B是电力信息物理系统的控制分布矩阵；C是电力信息物理系统的量测矩阵，C＝[I 0]。3.如权利要求2所述的一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法，其特征在于，所述步骤(1)中，首先，将电力信息物理系统的互联结构编码为导纳加权图，得到拉普拉斯对称矩阵进一步整理可得，如下式所示：其中，χ(t)＝[δ
T Δω
T θ
T
]，δ
T
是发电机转子角的转置，Δω
T
是发电机频率偏差的转置，θ
T
是节点电压角的转置；是χ(t)的微分；是χ(t)的微分；是节点输入功率的转置，是节点已知无源功率的转置；I是单位矩阵，M
g
是发电机的惯
性系数；D
g
是发电机的阻尼系数；L
gg
是电力信息物理系统发电机节点的导纳矩阵；L
gl
是电力信息物理系统发电机节点和负荷节点之间的互导纳矩阵；L
lg
是电力信息物理系统负荷节点和发电机节点之间的互导纳矩阵；L
ll
是电力信息物理系统负荷节点的导纳矩阵；然后，将矩阵E、矩阵N和P(t)带入公式(1)整理，得到电力信息物理系统物理量与系统参数之间的表达式，如下式所示：其中，u(t)是电力信息物理系统的受控输入信号，P
w
是节点的输入功率，P
θ
是节点的已知无源功率；δ是发电机的转子角；Δω是发电机频率偏差；最后，设定：得到电力信息物理系统的数学模型，如下式所示：其中，x(t)是电力信息物理系统的状态信号；y(t)是电力信息物理系统的输出信号；是电力信息物理系统的状态信号的微分；A是电力信息物理系统的系统矩阵；B是电力信息物理系统的控制分布矩阵；C是电力信息物理系统的量测矩阵，C＝[I 0]。4.如权利要求2或3所述的一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法，其特征在于，所述步骤(2)，引入动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号，如下式所示：其中，u
z
(t)是引入的动态负载攻击信号和虚假数据注入攻击信号；表示攻击者对选择攻击的执行器通道进行动态负载攻击信号的注入；是电力信息物理系统负载总线的动态负载攻击信号；ρ(t)是攻击者根据已有信息确定的动态负载攻击信号的分配矩阵；σ(t)f(t)表示攻击者对选择的执行器通道进行虚假数据注入攻击信号的注入；f(t)是虚假数据注入攻击信号；σ(t)是攻击者根据已有信息确定的虚假数据注入攻击信号的分配矩阵。5.如权利要求4所述的一种基于自适应滑模控制器的电力信息物理系统攻击防御方法，其特征在于，所述电力信息物理系统负载总线的动态负载攻击信号如下式所示：K
L
是攻击者确定的动态负载攻击的增益矩阵。
6.如权利要求4所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文婷，马强，关永昌，王昭璇，黄华，王磊，张津豪，聂其贵，刘鑫，赵晓红，赵洋，任天成，刘新，靳长岭，杨得福，李健，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：