新型電力系統中跨域連鎖故障的演化機理與主動防御探索

劉依晗，王宇飛

(1. 中國農業大學 信息與電氣工程學院，北京 100083；2. 國網智能電網研究院有限公司，北京 102209)

0 引言

當前中國處于能源轉型的關鍵時期，建設以新能源為供給主體、各類電力節點廣泛互聯與靈活調控的新型電力系統可為現代社會提供持續可靠的電能供給[1-2]。但新能源電源與多元負荷廣泛接入的系統架構以及信息物理融合的運行方式，亦給新型電力系統運行帶來嚴重安全威脅[3]。由于新型電力系統中信息流與能量流的動態交互，信息風險與電力風險可相互疊加并在信息域與電力域交叉傳播[4-5]，而新能源出力與多元負荷的隨機波動特性進一步增加了系統運行脆弱性并暴露出更多薄弱節點[6-7]。基于安全風險的跨域傳播，攻擊者針對多個薄弱節點發動協同網絡攻擊可造成一系列時空協同的電力故障，形成跨越信息域與電力域的連鎖故障（cross-domain cascading failures，CDCF）[8-10]，甚至引發大范圍停電。如2009年美國國土安全部組織的極光演習模擬網絡攻擊導致多個發電機組退出運行、2015年烏克蘭電網遭受網絡攻擊引起大停電[11]、2015年出現的Windpoison惡意軟件可通過地址解析協議（ARP）緩存中毒攻擊控制風力渦輪機并偽造其正常工況信號[12]、2018年中國某風電場因站內風功率預測服務器違規外聯造成省級電力調度中心被網絡攻擊[13]、2019年委內瑞拉電網遭受網絡攻擊而大停電等。研究跨域連鎖故障演化機理與主動防御機制可提升新型電力系統抵御惡意攻擊的能力并增強其運行韌性。……