【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统，具体涉及一种频率控制电力系统网络攻击检测方法、装置及设备。
技术介绍
1、智能电网电力系统广泛融合了信息通信技术，成为网络攻击的重点关注对象，其网络安全被认为是一个关键问题。负荷频率控制是利用信息通信技术实现电力系统自动化的一个重要控制回路，它通过适当调整发电机的设定值，将电力系统频率维持在其允许的运行范围内，并将互联区域之间的电力交换维持在预定水平。一旦负荷频率控制系统遭到网络攻击，对电机系统来说是个巨大的隐患。
2、虚假数据注入攻击是针对负荷频率控制最具挑战性的网络攻击类型。例如在电动汽车负载频率控制系统中隐蔽网络攻击的检测方法中，通过建立隐蔽网络攻击的模型状态方程，设计h无穷滑模观测器，并且设计双边时变编码机制加密传输信号，对隐蔽网络攻击进行检测。然而现有攻击检测方法很少考虑网络攻击与外部系统干扰解耦，也没有考虑系统干扰、非线性和不同电力区域之间不同类型的传输链路，在同时存在系统非线性、干扰以及网络攻击的情况下，难以检测出网络攻击。
3、现在亟需一种频率控制电力系统网络攻击检测方法、装置及设备，从而解决现有技术在攻击检测方法很少考虑网络攻击与外部系统干扰解耦，也没有考虑系统干扰、非线性和不同电力区域之间不同类型的传输链路的问题。
技术实现思路
1、为解决现有技术中攻击检测方法很少考虑网络攻击与外部系统干扰解耦，也没有考虑系统干扰、非线性和不同电力区域之间不同类型的传输链路的问题，本说明书实施例提供一种频率控制电力系统网络攻击检测
2、为了解决上述技术问题，本说明书的具体技术方案如下：
3、一方面，本说明书实施例提供了一种频率控制电力系统网络攻击检测方法，所述方法包括，
4、构建多区域频率控制的电力系统模型；
5、根据所述电力系统模型，计算多区域频率控制电力系统状态的空间表达式；
6、根据所述空间表达式以及虚假注入攻击，建立频率控制电力系统状态空间模型；
7、将所述电力系统状态空间模型通过矩阵变换方法进行解耦，生成只含有系统干扰的第一子系统和只含有网络攻击的第二子系统；
8、基于所述第一子系统和所述第二子系统，构建系统综合观测器，用于检测网络攻击。
9、进一步地，构建多区域频率控制电力系统模型进一步包括，
10、将电力系统区域内所有发电机的综合动态性能通过一个由负载、发电机、调速器、输电线路组成的等效频率控制电力系统模型表示为：
11、，
12、式中，对于有n个区域的电力系统，为第 i个区域的频率偏差导数；惯性常数为 h i；发电机输出功率偏差为；可再生能源发电量变化偏差为；负载扰动偏差为；输电线路功率偏差为；阻尼常数为 d i；系统频率偏差为△ f i;
13、其中第 i个区域输电线路的功率偏差表示为：
14、，
15、其中，为交流线路的电力交换偏差；为高压直流线路的电力交换偏差。
16、进一步地，其中发电机和调速器的动力学模型为：
17、，
18、，
19、式中，为发电机动力学模型；为发电机额度时间常数；△ x i为调速器阀门位置偏差; 为发电机输出功率偏差；为调速器动力学模型；为调速器额度时间常数；为调速器变速位置偏差控制信号；△ f i为系统频率偏差； r i为下垂特性；
20、其中基于积分控制器的调速器变速位置偏差控制信号建模为:
21、，
22、式中，是积分增益系数； e i为第 i个控制区域的电力控制误差；
23、对于每个控制区域 i, e i定义为:
24、，
25、式中， β i是频率偏置系数；△ f i是系统频率偏差。
26、进一步地，根据所述电力系统模型，计算多区域频率控制电力系统状态的空间表达式进一步包括，
27、根据所述多区域频率控制电力系统模型，建立第 i个区域的状态空间局部状态向量为：
28、i=1,2…n，
29、上标 t为矩阵的转置；
30、包含n个区域的整个电力系统状态空间表达式如下：
31、，
32、为全局状态向量； θ( x, t)为建模非线性；为输入向量，设为m*1维矩阵；为扰动向量，设为 r*1维矩阵； p di为系统的扰动向量，； y( t)为输出向量，设为p*1维矩阵； a,b,c,e为已知系数矩阵，其中， m、r、p为矩阵的维度。
33、进一步地，根据所述空间表达式以及虚假注入攻击，建立频率控制电力系统状态空间模型进一步包括，根据所述空间表达式以及虚假注入攻击，建立频率控制电力系统状态空间模型进一步包括，根据虚假注入攻击建立的频率控制电力系统状态空间模型如下：
34、，
35、其中， d为p*q维攻击向量的系数矩阵，其中 p≥q+r； a s( t)为攻击向量，设为q*1维矩阵，q为矩阵的维度。
36、进一步地，所述攻击向量 a 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，所述方法包括，
2.根据权利要求1所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，构建多区域频率控制电力系统模型进一步包括，
3.根据权利要求2所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，其中发电机和调速器的动力学模型为：
4.根据权利要求2所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，根据所述电力系统模型，计算多区域频率控制电力系统状态的空间表达式进一步包括，
5.根据权利要求4所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，根据所述空间表达式以及虚假注入攻击，建立频率控制电力系统状态空间模型进一步包括，根据虚假注入攻击建立的频率控制电力系统状态空间模型如下：
6.根据权利要求5所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，所述攻击向量as(t)，在标准虚假注入攻击的情况下，as(t)为一个典型的攻击函数；
7.根据权利要求5所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，将所述电力系统状态空间模型通过矩阵变换方法进行解耦
8.根据权利要求7所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，基于所述第一子系统和所述第二子系统，构建系统综合观测器，用于检测虚假注入网络攻击进一步包括，
9.一种频率控制电力系统网络攻击检测装置，其特征在于，所述装置包括，
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器运行时，执行根据权利要求1至8任意一项所述方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，所述方法包括，
2.根据权利要求1所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，构建多区域频率控制电力系统模型进一步包括，
3.根据权利要求2所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，其中发电机和调速器的动力学模型为：
4.根据权利要求2所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，根据所述电力系统模型，计算多区域频率控制电力系统状态的空间表达式进一步包括，
5.根据权利要求4所述的频率控制电力系统网络攻击检测方法，其特征在于，根据所述空间表达式以及虚假注入攻击，建立频率控制电力系统状态空间模型进一步包括，根据虚假注入攻击建立的频率控制电力系统状态空间模型如下：
6.根据权利要求5所述的频率控制电力系统网络攻击检...
【专利技术属性】
技术研发人员：那琼澜，李信，邢宁哲，杨艺西，马跃，彭柏，邢海瀛，苏丹，邬小波，杨峰，许大卫，来骥，杨睿，张实君，李贤，李宇鹏，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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