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flyrathabu新蟲 (初入文壇)
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[交流]
【求助】關(guān)于智能電網(wǎng)防御注入惡意攻擊的疑問
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背景交代: 智能電網(wǎng)SCADA以及AMI對(duì)于惡意攻擊的識(shí)別和防御是近年來在能源領(lǐng)域的一個(gè)重要話題,智能電網(wǎng)在控制上涉及到的東西與其說是電力方向上的一個(gè)研究,更確切的說是一個(gè)關(guān)于控制概念在電力系統(tǒng)上的一個(gè)應(yīng)用。 一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)被表示成測(cè)量量----通過AMI測(cè)量得到的電網(wǎng)當(dāng)中的電壓幅值(近年來關(guān)于電流以及電壓幅角度也有談及),有償功率以及無償功率數(shù)值。通過功率與電壓的函數(shù)關(guān)系,來估計(jì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值以及角度(狀態(tài)量)。從而了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)并進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制。它們的關(guān)系可以表示為 X:狀態(tài)量 Y:測(cè)量量 U:干擾與錯(cuò)誤 X(Ableitung)=AX+BU Y= CX+DU。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(1) 這里,A,B,C,D是線性化后的矩陣,U在仿真模擬中被看成輸入量 或者可以表示為 Y = HX+He。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(2) 其中H是這個(gè)不連續(xù)函數(shù)h(X)的雅可比矩陣,h(X)可以堪看成Y和X的關(guān)系函數(shù),H則可以看成(1)的傳遞矩陣 在智能化的電網(wǎng)中,測(cè)量量的重要性顯得越來越重要。因?yàn)闋顟B(tài)估計(jì)的算法從某種意義上已經(jīng)相對(duì)比較完善,所以保證測(cè)量量的正確性和以及識(shí)別錯(cuò)誤的狀態(tài)量和人為惡意攻擊設(shè)置的虛假狀態(tài)量就顯得尤為重要。傳統(tǒng)方法上,一般是利用殘差的方式來識(shí)別不可利用的狀態(tài)量,這類識(shí)別方法基本上都是基于方程(2)的延伸: ||X(estimation估計(jì)量差值)-X(test測(cè)量量差值)||<t。。。。。。。。。。。。。。。(3) 當(dāng)估計(jì)量和測(cè)量量的模制小于給定的t閥值的時(shí)候,可以認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)是可信的(這里(3)主要涉及的是發(fā)現(xiàn)不良數(shù)據(jù),檢測(cè)出哪個(gè)是不良數(shù)據(jù)不展開說明)。 更為關(guān)鍵的地方在于如何識(shí)別人為的惡意攻擊,即人為惡意篡改后的測(cè)量量 這時(shí)候?qū)表述為 X(test)=X(real)+a。。。。。。。。。。。。。。。(4) a是錯(cuò)誤信息 一般而言,人為的惡意攻擊也可以通過(3)的方法來識(shí)別,但是近年來有人通過數(shù)學(xué)的方式,發(fā)現(xiàn)了一種新型的惡意攻擊模式,這種方式對(duì)于傳統(tǒng)電網(wǎng)的危害比較有限,但是對(duì)于強(qiáng)烈依賴于AMI的智能電網(wǎng)則危害極大。這種惡意攻擊的關(guān)鍵在于 a=Hc。。。。。。。。。。。。。。(5) c是一個(gè)非零的向量 通過這種方式合成的惡意攻擊無法通過傳統(tǒng)基于(3)的識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別,從而導(dǎo)致惡意數(shù)據(jù)進(jìn)入到了控制中心環(huán)節(jié)。(在這里惡意攻擊還有其他方式,這里主要考慮的是對(duì)于AMI端的攻擊) 更多的論文中對(duì)于這類攻擊有相當(dāng)數(shù)量的探索,在發(fā)現(xiàn)惡意攻擊上有了相對(duì)成熟的一些辦法,但是在檢測(cè)具體屬于哪一個(gè)AMI這個(gè)環(huán)節(jié)一直缺乏一種簡(jiǎn)單有效的手段。 主題: 正如我在背景交代開始所說的,智能網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)的問題與其說是能源領(lǐng)域的一個(gè)問題,不如說是一個(gè)控制系統(tǒng)上的問題。我的疑問是,整個(gè)系統(tǒng)可以表述成 Y=HX+Hc+He Y是測(cè)量量(其中Y和X是有部分重合的,具體的說Y包括電壓幅值,有償功率和無償功率,而X則是部分電壓幅值和電壓角度) X是待估計(jì)量 Hc是惡意攻擊,假設(shè)為定值 U是干擾,可以簡(jiǎn)單的極為一個(gè)高斯干擾,服從正態(tài)分布 (表述為A B C D方式的傳遞函數(shù)因?yàn)榇嬖诠裟J降牟煌胁煌暮瘮?shù)表述,所以暫時(shí)不展開) 補(bǔ)充: 或者從另一個(gè)角度去考慮 惡意攻擊首先確切的來自于改變測(cè)量量 那么可以叫Y表述成 Y(test)=Y(real)+b b是惡意攻擊 這時(shí)候傳遞函數(shù)就成為了 X(Ableitung)=AX+BU Y=CX+DU-b 是否有辦法從控制角度得到Y(jié)的值 是否可以從控制論的角度,通過反饋的方式來中和掉其中的b甚至是U?如果有思路,能否請(qǐng)您給與一個(gè)大致的解決方向的說明。有請(qǐng)各位大牛給與指點(diǎn)。 |
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