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基于自适应Kalman滤波的智能电网信息攻击检测与定位研究

基于自适应Kalman滤波的智能电网信息攻击检测与定位研究

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作者：朱鸣皋燕山大学

学位级别：硕士

近年来,现代社会科学技术的迅猛发展,导致传统电网向着新型智能电网过渡,使其具有信息物理系统的一系列新特性。然而,由于信息物理系统具有复杂性、开放性等特征,存在许多潜在的针对广域测量和数据采集的恶意信息攻击,严重影响了智能电... 详细信息

近年来,现代社会科学技术的迅猛发展,导致传统电网向着新型智能电网过渡,使其具有信息物理系统的一系列新特性。然而,由于信息物理系统具有复杂性、开放性等特征,存在许多潜在的针对广域测量和数据采集的恶意信息攻击,严重影响了智能电网的安全运行,促使人们加大对智能电网安全性的关注。因此,针对智能电网信息层容易被恶意攻击的特点,考虑通过设计自适应Kalman滤波器,对智能电网系统可能遭受的恶意信息攻击进行检测和定位研究,本文的主要工作如下:首先,针对智能电网遭受的虚假数据注入攻击检测问题,提出了基于自适应Kalman滤波器的残差检测函数算法用于检测该攻击的存在。基于三相电压的状态空间模型,给出并分析智能电网系统遭受的虚假数据注入攻击模型,进而研究其隐蔽性,再依据虚假数据攻击的注入会导致部分量测残差发生异常变化,在此基础上,通过设计自适应Kalman滤波器来检测虚假数据注入攻击的存在。其次,针对智能电网遭受的重放攻击检测问题,在用随机非线性部分弥补间歇性网络阻塞和非线性系统线性化带来的影响前提下,设计了基于该优化模型的自适应Kalman滤波算法用来提高估计精度。考虑重放攻击的攻击特性,进而对重放攻击的隐蔽性进行分析。设计基于该优化模型的自适应Kalman滤波器用来检测智能电网系统中重放攻击的存在。最后,针对智能电网系统中已检测到的网络信息攻击进行定位的问题,提出了基于自适应Kalman滤波器组的定位算法,并在此基础上,设计了一种逻辑决策矩阵用来缩短定位所需时间。在智能电网系统分区的基础上,对每一个子区域设计自适应Kalman滤波器用来检测其中恶意信息攻击的存在,进而采用逻辑决策矩阵,结合系统内部状态变化,实现恶意信息攻击的定位。

关键词：智能电网恶意信息攻击攻击检测与定位自适应Kalman滤波器逻辑决策矩阵

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