电网攻击风险感知防御方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种电网攻击风险感知防御方法及系统，包括：获取电网节点状态测量数据；对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，并基于所述状态特征检测受攻击电网节点；基于所检测到的受攻击电网节点建立攻击防御树，确定采用不同防御策略时对应的系统风险；基于采用不同防御策略时对应的系统风险，确定和执行防御策略。在处理高级多阶段攻击的挑战下，结合电网节点量化风险分析结果，确定和执行防御策略，保证电网运行安全。保证电网运行安全。保证电网运行安全。

【技术实现步骤摘要】
电网攻击风险感知防御方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统安全
，具体涉及一种电网攻击风险感知防御方法及系统。

技术介绍

[0002]随着配电网的日益普及，涉及的端用电用户范围越来越大，对电网故障感知的准确性和实时性有了更高的要求，其中，在配电网的规划里，用户网络端数据信息是一个全新未挖掘的领域，为此积极探索挖掘用户侧海量外部数据资源价值，与电网自身采集信息相配合，成为广泛研究的重点。然而，引入大量的跨域信息，避免不了电网和互联网之间的信息双向流动，无线通信的发展、自治水平的提高以及日益增长的软件化和虚拟化趋势扩大了电网的攻击敏感性和威胁面。积极探索挖掘用户侧海量外部数据资源价值，与电网自身采集信息相配合，能经济高效提升配电网整体感知水平，然而，电网部门中信息和运营商网络数据之间的融合探索将导致新威胁格局的出现，从而带来了新的网络安全挑战。
[0003]对于主动和数字化的电网运营，这种新的威胁形势带来了新的事件风险，可能导致严重的破坏性后果。为了适应这种新的威胁情况，缓解和对策必须在一个整体的安全概念中实施，即一套完整的电网安全自动化系统，不仅包括预防性安全设计方法，还要包括检测和反应措施。在传统电网中的一般的安全措施，大部分以通信数据加密以及简单的访问权限控制来避免电网外部攻击的发生，用以增强网络网络安全的预防性安全概念，例如安全设计原则，包括加密、访问控制和网络分段，而在不同的研究角度来解决大量网络威胁数据的挑战，其中检测性防御措施是必不可少的。
[0004]同时由于智能电网的攻击方式越来越多样化和智能化，因此需要综合对策，智能电网环境中对电力系统的攻击主要分为结构攻击、物理攻击和外部攻击。结构性攻击是利用系统架构设计中的漏洞进行的攻击，例如使用协议、身份验证过程和系统模块化中的弱点进行攻击；物理攻击是对电力变压器、断路器、智能电表和电缆等物理资产的攻击。而电力系统需要详细和动态的风险量化来区分应对这些攻击。
[0005]相关技术中，申请公布号为CN114493338A的中国专利技术专利申请文献公开了一种基于大数据的电力信息威胁情景感知和防御系统中，通过电网大数据信息采集模块、电网大数据存储模块收集到电网数据后；通过信息威胁特征提取模块和情景感知模块对所有的电网状态提取威胁特征并且计算风险；最后通过防护监测模块以及响应处置模块来防御，而且全程为传统机器学习计算方法，进行单状态单阶段的研判，缺乏一定的准确性。
[0006]申请公布号为CN112666920A的中国专利技术专利申请文献公开了一种电力信息物理系统攻击监测及危害评估方法中，通过面向控制的动力学模型来对信息物理系统受到的攻击进行检检测，所采用的基于机器学习的动力学模型，需要根据不同的环境大量调整模型的参数，才能适用。
[0007]申请公布号为CN109150872A的中国专利技术专利申请文献公开了一种智能电网从信息层到物理层进行跨层攻击的动态的路径探测方法中通过对信息和物理节点集进行向前
向后双向探测，来对比检测发现存在风险的节点，并且进行防御攻击，在大电网庞大节点数的情况下，进行双向路径对比探测，将负担极大的计算量；并且未在漏洞检测方面有具体的措施，也会将错误的将大量安全节点放入节点集，更进一步进行大量无效的路径探索消耗；另外该方案仅通过攻击概率来判断风险度，判断结果并不准确。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于面对大量跨域信息和关联各种网络情报，如何正确评估攻击风险并防御。
[0009]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0010]一方面，本专利技术提出了一种电网攻击风险感知防御方法，所述方法包括：
[0011]获取电网节点状态测量数据；
[0012]对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，并基于所述状态特征检测受攻击电网节点；
[0013]基于所检测到的受攻击电网节点建立攻击防御树，确定采用不同防御策略时对应的系统风险；
[0014]基于采用不同防御策略时对应的系统风险，确定和执行防御策略。
[0015]进一步地，所述状态测量数据包括测量向量和状态向量，所述获取电网节点状态测量数据，包括：
[0016]利用传感器采集电网主控系统的测量数据作为电网节点测量向量；
[0017]对所述传感器采集的测量数据进行状态估计，得到电网节点状态向量。
[0018]进一步地，所述对所述传感器采集的测量数据进行状态估计，得到电网节点的状态向量，公式表示为：
[0019][0020]式中：为电网节点的状态向量，j为电网节点的测量向量，H为定义状态向量和测量向量之间关系的雅可比矩阵，D为对角矩阵，T为矩阵转置。
[0021]进一步地，在所述对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，并基于所述状态特征检测受攻击电网节点之前，所述方法还包括：
[0022]判断所述电网节点状态测量数据是否满足其中，所述状态测量数据包括测量向量j和状态向量H为定义状态向量和测量向量之间关系的雅可比矩阵，λ为比较阈值；
[0023]若是，则确定所述电网节点状态测量数据未受虚假数据攻击；
[0024]若否，则确定所述电网节点状态测量数据受虚假数据攻击，并生成数据错误警报。
[0025]进一步地，所述对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，并基于所述状态特征检测受攻击电网节点，包括：
[0026]采用离散小波变换方法对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，得到状态特征；
[0027]基于预先训练好的神经网络模型对所述状态特征进行处理，检测受攻击的电网节点。
[0028]进一步地，所述采用离散小波变换方法对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，得到状态特征，包括：
[0029]采用所述离散小波变换方法对所述电网节点状态测量数据进行变换处理，公式表示为：
[0030][0031]式中：x(t)为所述电网节点状态测量数据，D
b
(t)为详细系数，A
F
(t)为近似系数；
[0032]将所述详细系数的标准差与均值及所述近似系数的标准差与均值作为所述状态特征。
[0033]进一步地，所述基于所检测到的受攻击电网节点建立攻击防御树，确定采用不同防御策略时对应的系统风险，包括：
[0034]基于所检测到的受攻击电网节点，构建代表电力系统攻击防御树，所述攻击防御树的根节点表示高级潜在威胁，所述根节点被分解为由子节点表示的低级威胁，叶节点表示攻击者的行为，采取的防御或保护措施被表示为与下层叶节点的攻击事件相关联；
[0035]将风险属性值设置到所述叶节点，确定采用不同防御策略时对应的系统风险。
[0036]进一步地，所述基于所检测到的受攻击电网节点，构建代表电力系统攻击防御树，还包括：
[0037]基于不同的攻击场景，分别构建单个的攻击防御树；
[0038]将各单个的攻击防御树进行集合成整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网攻击风险感知防御方法，其特征在于，所述方法包括：获取电网节点状态测量数据；对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，并基于所述状态特征检测受攻击电网节点；基于所检测到的受攻击电网节点建立攻击防御树，确定采用不同防御策略时对应的系统风险；基于采用不同防御策略时对应的系统风险，确定和执行防御策略。2.如权利要求1所述的电网攻击风险感知防御方法，其特征在于，所述状态测量数据包括测量向量和状态向量，所述获取电网节点状态测量数据，包括：利用传感器采集电网主控系统的测量数据作为电网节点测量向量；对所述传感器采集的测量数据进行状态估计，得到电网节点状态向量。3.如权利要求1所述的电网攻击风险感知防御方法，其特征在于，所述对所述传感器采集的测量数据进行状态估计，得到电网节点的状态向量，公式表示为：式中：为电网节点的状态向量，j为电网节点的测量向量，H为定义状态向量和测量向量之间关系的雅可比矩阵，D为对角矩阵，T为矩阵转置。4.如权利要求1所述的电网攻击风险感知防御方法，其特征在于，在所述对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，并基于所述状态特征检测受攻击电网节点之前，所述方法还包括：判断所述电网节点状态测量数据是否满足其中，所述状态测量数据包括测量向量j和状态向量H为定义状态向量和测量向量之间关系的雅可比矩阵，λ为比较阈值；若是，则确定所述电网节点状态测量数据未受虚假数据攻击；若否，则确定所述电网节点状态测量数据受虚假数据攻击，并生成数据错误警报。5.如权利要求1所述的电网攻击风险感知防御方法，其特征在于，所述对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，并基于所述状态特征检测受攻击电网节点，包括：采用离散小波变换方法对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，得到状态特征；基于预先训练好的神经网络模型对所述状态特征进行处理，检测受攻击的电网节点。6.如权利要求5所述的电网攻击风险感知防御方法，其特征在于，所述采用离散小波变换方法对所述电网节点状态测量数据进行状态特征提取，得到状态特征，包括：采用所述离散小波变换方法对所述电网节点状态测量数据进行变换处理，公式表示为：式中：x(t)为所述电网节点状态测量数据，D
b
(t)为详细系数，A
F
(t)为近似系数；将所述详细系数的标准差与均值及所述近似系数的标准差与均值作为所述状态特征。7.如权利要求1所述的电网攻击风险感知防御方法，其特征在于，所述基于所检测到的
受攻击电网节点建立攻击防御树，确定采用不同防御策略时对应的系统风险，包括：基于所检测到的受攻击电网节点，构建代表电力系统攻击防御树，所述攻击防御树的根节点表示高级潜在威胁，所述根节点被分解为由子节点表示的低级威胁，叶节点表示攻击者的行为，采取的防御或保护措施...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆晨，郭小东，汪柏松，冯玉，吴凯，吴少雷，周建军，陈振宁，胡钰杰，左宇翔，李博，邵珺伟，卞真旭，张晨晨，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司黄山供电公司国网安徽省电力有限公司安庆供电公司，
类型：发明
国别省市：