【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电网攻击检测，尤其涉及一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法、系统及设备。
技术介绍
1、电力系统是一个不断发展的网络物理系统，因此它越来越依赖信息和通信技术。能源管理系统中使用的状态估计和传统的错误数据检测器可以通过虚假数据注入(falsedata injection，fdi)攻击轻松欺骗和绕过。
2、负载重分配(load redistribution，lr)攻击是一种针对电力系统实施的fdi攻击方法，在实际电力系统运行中具有更现实的意义。lr攻击可以通过伪造电力系统总线注入测量值，这些错误测量会导致错误的系统状态估计结果，从而对电力系统造成物理或经济的损害。从运营商的角度来看，lr攻击使系统负载与实际值发生了偏差，但不改变系统净负载，因此被称为负载重分配攻击。因为控制中心直接与发电厂的控制室通信，发电机节点具有较高的安全性，因此，在研究中，一般假设攻击者发起负载重分配攻击时无法更改发电机节点的相关量测值。此外，为确保攻击隐蔽，攻击者不会选择攻击零注入节点的相关量测值。
3、通过lr攻击破坏电力系统的唯一方法是增加某些总线的负载值，并减少其他总线的负载，从而保持净负载不变。此外，攻击者应同时修改系统线路潮流测量值，以消除负载变化对系统潮流带来的影响，使攻击保持隐蔽，绕过坏数据检测器。此外，攻击者对可攻击节点负载的修改量不能超过预设的定值，否则，控制中心将标记该组负载测量值，因为负载偏差与短期负载预测值相差甚远。在攻击者成功发起无法被系统检测的lr攻击后，系统安全经济调度
4、由于电力系统中存在一些线路在正常工作情况下的潮流已经接近容量，或在用电高峰期线路潮流加大，攻击者可利用极少的攻击资源攻击这些线路，例如攻击者能够通过对两个节点负载的相互转移使目标线路过载，这种攻击情况给防御者带来更大的挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法、系统及设备，解决了现有技术中针对lr攻击存在检测不准确的缺陷。
2、为了达到上述目的，本专利技术在判断负载变化行为与攻击者行为相似度的基础上，引入基于最近邻的异常检测方法，结合两种检测方法实现对lr攻击的检测，采用的技术方案具体是：
3、本专利技术提供的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，包括以下步骤：
4、步骤1，采集待测电力系统的历史正常负载集、当前负载集和当前所有线路潮流；
5、步骤2，根据当前所有线路潮流判断待测电力系统中是否有异常线路，其中，若有异常线路进入步骤3，否则进入步骤8；
6、步骤3，计算该异常线路上各个负载节点的负载修改量；
7、步骤4，计算待测电力系统当前负载集与上一时刻负载集之间的负载变化量；
8、步骤5，根据负载变化量和负载修改量判断待测电力系统是否受到攻击，其中，若系统受到攻击进入步骤8，否则进入步骤6；
9、步骤6，计算待测电力系统当前负载集与历史正常负载集之间的最近邻值；
10、步骤7，利用得到的最近邻值判断待测电力系统是否受到攻击，其中，若受到攻击进入步骤8；
11、步骤8，根据步骤2、步骤5和步骤7的判断结果得到待测电力系统的负载重分配检测结果。
12、优选地，步骤2中，判断待测电力系统中是否有异常线路，具体方法是：
13、判断待测电力系统中所有线路的潮流是否超出线路容量或接近线路容量运行，其中，若某一条线路的潮流超出线路容量或接近线路容量运行，则该线路为异常线路。
14、优选地，步骤3中，计算该异常线路上各个负载节点的负载修改量，具体方法是：
15、
16、s.t.-αli≤hic≤αlii∈n,
17、
18、其中：hic表示攻击者所构造的攻击向量；h表示系统量测矩阵；c表示注入负载节点的攻击向量；α表示系统负载转移系数；li表示负载节点i处的负载大小；n为系统负载索引集合；pl,i表示线路l的线路潮流对负载节点i注入功率的线性敏感度。
19、优选地，步骤5中，根据负载变化量和负载修改量判断待测电力系统是否受到攻击，具体方法是：
20、将步骤4得到的负载变化量与步骤3中得到的各个负载节点的负载修改量进行相似度判断得到危险负载节点；
21、根据得到的危险负载节点判断待测电力系统是否受到攻击。
22、优选地，将步骤4得到的负载变化量与步骤3中得到的各个负载节点的负载修改量进行相似度判断得到危险负载节点，具体方法是：
23、依次比较当前负载集中每个负载节点的负载变化量与s03所得的对应负载节点的负载修改量的方向是否一致，若一致，则标记该负载节点，反之则跳过该负载节点继续比较下一负载节点；
24、对于负载变化量与负载修改量方向一致的负载节点，依次比较该类负载节点的负载变化量的大小是否达到负载修改量大小的50％，若超过，则标记该负载节点，反之跳过该负载节点继续比较下一负载节点；
25、将所有负载变化量与负载修改量方向一致，且负载变化量的大小超过负载修改量大小的50％的被标记的负载节点作为危险负载节点。
26、优选地，根据得到的危险负载节点判断待测电力系统是否受到攻击，具体方法是：
27、若危险负载节点的数量超过当前系统所有负载节点数量的15％，则当前负载集为恶意负载集，判定系统受到攻击。
28、优选地，计算待测电力系统当前负载集与历史正常负载集之间的最近邻值，具体方法是：
29、根据下式计算当前负载集与历史正常负载集之间的最近邻值：
30、
31、其中，l表示当前负载集大小；ht表示历史t时刻的正常负载集大小，共选取nt个历史时刻；
32、设定检测阈值，若当前负载集与历史正常负载集之间的最近邻值超过检测阈值，则判定当前负载集为恶意负载集，系统遭受攻击。
33、优选地，根据步骤2、步骤5和步骤7的判断结果得到待测电力系统的负载重分配检测结果，具体方法是：
34、若系统线路潮流正常，则输出无异常；
35、若系统潮流异常但两次检测结果均正常，则输出潮流异常但未受到负载重分配攻击，输出系统未受到攻击但潮流异常的告警；
36、若系统潮流异常且存在检测结果异常，则输出异常节点。
37、一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测系统，包括：
38、数据采集单元，用于采集待测电力系统的历史正常负载集、当前负载集和当前所有线路潮流；
39、异常线路判断单元，用于根据当前所有线路潮流判断待测电力系统中是否有异常线路，其中，若有异常线路进入负载修改量计算单元，否则进入步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，步骤2中，判断待测电力系统中是否有异常线路，具体方法是：
3.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，步骤3中，计算该异常线路上各个负载节点的负载修改量，具体方法是：
4.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，步骤5中，根据负载变化量和负载修改量判断待测电力系统是否受到攻击，具体方法是：
5.根据权利要求4所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，将步骤4得到的负载变化量与步骤3中得到的各个负载节点的负载修改量进行相似度判断得到危险负载节点，具体方法是：
6.根据权利要求4所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，根据得到的危险负载节点判断待测电力系统是否受到攻
7.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，计算待测电力系统当前负载集与历史正常负载集之间的最近邻值，具体方法是：
8.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，根据步骤2、步骤5和步骤7的判断结果得到待测电力系统的负载重分配检测结果，具体方法是：
9.一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测系统，其特征在于，包括：
10.一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测设备，包括处理器、以及能够在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，步骤2中，判断待测电力系统中是否有异常线路，具体方法是：
3.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，步骤3中，计算该异常线路上各个负载节点的负载修改量，具体方法是：
4.根据权利要求1所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，步骤5中，根据负载变化量和负载修改量判断待测电力系统是否受到攻击，具体方法是：
5.根据权利要求4所述的一种基于负载行为相似度判断及最近邻结合的负载重分配检测方法，其特征在于，将步骤4得到的负载变化量与步骤3中得到的各个负载节点的负载修改量进行相似度判断得到危险负载节点，具体方法是：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，耶冰儿，刘烃，田决，周亚东，王稼舟，张桐，鲍远义，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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