基于ＲＮＮ的智能電網(wǎng)拓撲變異型ＦＤＩ攻擊檢測方法

王海吉 胡健坤 田元

摘 要：針對近年來對智能電網(wǎng)運行狀態(tài)構(gòu)成嚴重安全威脅的虛假數(shù)據(jù)注入問題，提出一種基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能電網(wǎng)拓撲變異型虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測方法．通過分析電力系統(tǒng)狀態(tài)估計方法的不足和虛假數(shù)據(jù)注入攻擊繞過系統(tǒng)監(jiān)測與防御的入侵方式，引入循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析連續(xù)數(shù)據(jù)序列的時序變化，并在ＩＥＥＥ-３０節(jié)點系統(tǒng)上進行仿真驗證．仿真結(jié)果表明，提出的方法能夠高效、準確地檢測智能電網(wǎng)中產(chǎn)生的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊行為，其檢測準確率可達９９.９％，相比于其他檢測方法具有較大的優(yōu)勢．

關(guān) 鍵 詞：虛假數(shù)據(jù)注入；循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；智能電網(wǎng)；攻擊檢測方法；拓撲變異；時序變化；ＩＥＥＥ３０節(jié)點系統(tǒng)；潮流數(shù)據(jù)

中圖分類號：ＴＰ１３ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２３）０２－０１３９－０６

智能電網(wǎng)旨在持續(xù)供應(yīng)高質(zhì)量的電能，其核心部件主要為能量管理系統(tǒng)（ＥＭＳ）、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)（ＳＣＡＤＡ）．ＳＣＡＤＡ系統(tǒng)將電網(wǎng)測量值傳輸至ＥＭＳ系統(tǒng)進行分析，從而得到系統(tǒng)運行狀態(tài)的估計值，并上傳至調(diào)度控制中心并由中心發(fā)出調(diào)度指令確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行［１－３］．但隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的獨立網(wǎng)絡(luò)受到了較大沖擊，現(xiàn)有電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計模塊具有較大的安全隱患．虛假數(shù)據(jù)注入（ＦＤＩ）攻擊是近年來的新型系統(tǒng)攻擊方式，ＦＤＩ主要面向系統(tǒng)的狀態(tài)估計問題，能夠繞過系統(tǒng)的監(jiān)測防御實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)序列進行注入攻擊，從而使得系統(tǒng)運行狀態(tài)的估計結(jié)果出現(xiàn)偏差，影響控制中心而做出不利于系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的決策，嚴重威脅智能電網(wǎng)的安全與可靠性［４－５］．