基于自適應(yīng)Kalman濾波的智能電網(wǎng)信息攻擊檢測(cè)與定位研究
發(fā)布時(shí)間:2021-12-17 12:18
近年來,現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,導(dǎo)致傳統(tǒng)電網(wǎng)向著新型智能電網(wǎng)過渡,使其具有信息物理系統(tǒng)的一系列新特性。然而,由于信息物理系統(tǒng)具有復(fù)雜性、開放性等特征,存在許多潛在的針對(duì)廣域測(cè)量和數(shù)據(jù)采集的惡意信息攻擊,嚴(yán)重影響了智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行,促使人們加大對(duì)智能電網(wǎng)安全性的關(guān)注。因此,針對(duì)智能電網(wǎng)信息層容易被惡意攻擊的特點(diǎn),考慮通過設(shè)計(jì)自適應(yīng)Kalman濾波器,對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)可能遭受的惡意信息攻擊進(jìn)行檢測(cè)和定位研究,本文的主要工作如下:首先,針對(duì)智能電網(wǎng)遭受的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)問題,提出了基于自適應(yīng)Kalman濾波器的殘差檢測(cè)函數(shù)算法用于檢測(cè)該攻擊的存在;谌嚯妷旱臓顟B(tài)空間模型,給出并分析智能電網(wǎng)系統(tǒng)遭受的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊模型,進(jìn)而研究其隱蔽性,再依據(jù)虛假數(shù)據(jù)攻擊的注入會(huì)導(dǎo)致部分量測(cè)殘差發(fā)生異常變化,在此基礎(chǔ)上,通過設(shè)計(jì)自適應(yīng)Kalman濾波器來檢測(cè)虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的存在。其次,針對(duì)智能電網(wǎng)遭受的重放攻擊檢測(cè)問題,在用隨機(jī)非線性部分彌補(bǔ)間歇性網(wǎng)絡(luò)阻塞和非線性系統(tǒng)線性化帶來的影響前提下,設(shè)計(jì)了基于該優(yōu)化模型的自適應(yīng)Kalman濾波算法用來提高估計(jì)精度?紤]重放攻擊的攻擊特性,進(jìn)而對(duì)重放攻擊...
【文章來源】: 燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:77 頁
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 本課題的研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 電網(wǎng)安全性及信息攻擊研究現(xiàn)狀
1.2.2 攻擊檢測(cè)及定位研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究?jī)?nèi)容及安排
第2章 智能電網(wǎng)中虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)研究
2.1 引言
2.2 智能電網(wǎng)狀態(tài)空間模型
2.3 攻擊描述和問題提出
2.3.1 虛假數(shù)據(jù)注入攻擊模型
2.3.2 隱蔽性分析
2.4 自適應(yīng)Kalman濾波器
2.4.1 自適應(yīng)Kalman濾波器設(shè)計(jì)
2.4.2 濾波器穩(wěn)定性證明
2.5 虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)
2.5.1 χ2-檢測(cè)
2.5.2 檢測(cè)殘差函數(shù)法
2.6 仿真驗(yàn)證
2.6.1 自適應(yīng)Kalman濾波算法的有效性
2.6.2 χ2-檢測(cè)和歐幾里得檢測(cè)以及檢測(cè)殘差函數(shù)檢測(cè)
2.7 本章小結(jié)
第3章 智能電網(wǎng)中重放攻擊檢測(cè)研究
3.1 引言
3.2 智能電網(wǎng)狀態(tài)空間的優(yōu)化模型
3.3 攻擊描述和問題提出
3.3.1 重放攻擊模型
3.3.2 重放攻擊隱蔽性分析
3.4 自適應(yīng)Kalman濾波器
3.4.1 自適應(yīng)Kalman濾波器設(shè)計(jì)
3.4.2 估計(jì)誤差協(xié)方差的Pk+1|k+1有界性
3.5 仿真驗(yàn)證
3.5.1 自適應(yīng)Kalman濾波算法的有效性
3.5.2 χ2-檢測(cè)和檢測(cè)殘差函數(shù)檢測(cè)
3.6 本章小結(jié)
第4章 智能電網(wǎng)中隱蔽信息攻擊定位研究
4.1 引言
4.2 智能電網(wǎng)狀態(tài)空間的擴(kuò)充模型
4.3 自適應(yīng)Kalman濾波器組和邏輯決策矩陣
4.3.1 一對(duì)一的濾波器組
4.3.2 迭代濾波器組
4.3.3 邏輯決策矩陣
4.4 自適應(yīng)閾值的設(shè)計(jì)
4.4.1 殘差的生成
4.4.2 自適應(yīng)閾值的計(jì)算
4.5 仿真實(shí)驗(yàn)
4.5.1 自適應(yīng)閾值的有效性
4.5.2 攻擊定位
4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于自適應(yīng)多重漸消因子卡爾曼濾波的SINS初始對(duì)準(zhǔn)方法 [J]. 薛海建,郭曉松,周召發(fā). 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2017(03)
[2]智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)流式處理方法與狀態(tài)監(jiān)測(cè)異常檢測(cè) [J]. 王德文,楊力平. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2016(14)
[3]智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合的模式及其發(fā)展前景 [J]. 李立浧,張勇軍,陳澤興,蔡澤祥,韓永霞,楊蘋. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2016(11)
[4]電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展 [J]. 劉東,盛萬興,王云,陸一鳴,孫辰. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(14)
[5]基于運(yùn)行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)綜合脆弱性評(píng)估 [J]. 徐行,李華強(qiáng),趙祥云,黃昭蒙. 電網(wǎng)技術(shù). 2014(03)
[6]基于搜索矢量擬態(tài)物理學(xué)算法的微電網(wǎng)脆弱性評(píng)估及重構(gòu) [J]. 詹昕,向鐵元,陳紅坤,余揚(yáng)波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(02)
[7]智能電網(wǎng)中信息網(wǎng)與物理電網(wǎng)間連鎖故障的防御策略 [J]. 李穩(wěn)國,鄧曙光,李加升,肖衛(wèi)初. 高電壓技術(shù). 2013(11)
[8]智能電網(wǎng)中的若干數(shù)學(xué)與控制科學(xué)問題及其展望 [J]. 梅生偉,朱建全. 自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(02)
[9]智能電網(wǎng)信息安全及其對(duì)電力系統(tǒng)生存性的影響 [J]. 陳來軍,梅生偉,陳穎. 控制理論與應(yīng)用. 2012(02)
[10]電力CPS的架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)與挑戰(zhàn) [J]. 趙俊華,文福拴,薛禹勝,李雪,董朝陽. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2010(16)
本文編號(hào):3540105
【文章來源】: 燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:77 頁
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 本課題的研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 電網(wǎng)安全性及信息攻擊研究現(xiàn)狀
1.2.2 攻擊檢測(cè)及定位研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究?jī)?nèi)容及安排
第2章 智能電網(wǎng)中虛假數(shù)據(jù)注入攻擊檢測(cè)研究
2.1 引言
2.2 智能電網(wǎng)狀態(tài)空間模型
2.3 攻擊描述和問題提出
2.3.1 虛假數(shù)據(jù)注入攻擊模型
2.3.2 隱蔽性分析
2.4 自適應(yīng)Kalman濾波器
2.4.1 自適應(yīng)Kalman濾波器設(shè)計(jì)
2.4.2 濾波器穩(wěn)定性證明
2.5 虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的檢測(cè)
2.5.1 χ2-檢測(cè)
2.5.2 檢測(cè)殘差函數(shù)法
2.6 仿真驗(yàn)證
2.6.1 自適應(yīng)Kalman濾波算法的有效性
2.6.2 χ2-檢測(cè)和歐幾里得檢測(cè)以及檢測(cè)殘差函數(shù)檢測(cè)
2.7 本章小結(jié)
第3章 智能電網(wǎng)中重放攻擊檢測(cè)研究
3.1 引言
3.2 智能電網(wǎng)狀態(tài)空間的優(yōu)化模型
3.3 攻擊描述和問題提出
3.3.1 重放攻擊模型
3.3.2 重放攻擊隱蔽性分析
3.4 自適應(yīng)Kalman濾波器
3.4.1 自適應(yīng)Kalman濾波器設(shè)計(jì)
3.4.2 估計(jì)誤差協(xié)方差的Pk+1|k+1有界性
3.5 仿真驗(yàn)證
3.5.1 自適應(yīng)Kalman濾波算法的有效性
3.5.2 χ2-檢測(cè)和檢測(cè)殘差函數(shù)檢測(cè)
3.6 本章小結(jié)
第4章 智能電網(wǎng)中隱蔽信息攻擊定位研究
4.1 引言
4.2 智能電網(wǎng)狀態(tài)空間的擴(kuò)充模型
4.3 自適應(yīng)Kalman濾波器組和邏輯決策矩陣
4.3.1 一對(duì)一的濾波器組
4.3.2 迭代濾波器組
4.3.3 邏輯決策矩陣
4.4 自適應(yīng)閾值的設(shè)計(jì)
4.4.1 殘差的生成
4.4.2 自適應(yīng)閾值的計(jì)算
4.5 仿真實(shí)驗(yàn)
4.5.1 自適應(yīng)閾值的有效性
4.5.2 攻擊定位
4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于自適應(yīng)多重漸消因子卡爾曼濾波的SINS初始對(duì)準(zhǔn)方法 [J]. 薛海建,郭曉松,周召發(fā). 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2017(03)
[2]智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)流式處理方法與狀態(tài)監(jiān)測(cè)異常檢測(cè) [J]. 王德文,楊力平. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2016(14)
[3]智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合的模式及其發(fā)展前景 [J]. 李立浧,張勇軍,陳澤興,蔡澤祥,韓永霞,楊蘋. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2016(11)
[4]電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及其進(jìn)展 [J]. 劉東,盛萬興,王云,陸一鳴,孫辰. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2015(14)
[5]基于運(yùn)行狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)綜合脆弱性評(píng)估 [J]. 徐行,李華強(qiáng),趙祥云,黃昭蒙. 電網(wǎng)技術(shù). 2014(03)
[6]基于搜索矢量擬態(tài)物理學(xué)算法的微電網(wǎng)脆弱性評(píng)估及重構(gòu) [J]. 詹昕,向鐵元,陳紅坤,余揚(yáng)波. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(02)
[7]智能電網(wǎng)中信息網(wǎng)與物理電網(wǎng)間連鎖故障的防御策略 [J]. 李穩(wěn)國,鄧曙光,李加升,肖衛(wèi)初. 高電壓技術(shù). 2013(11)
[8]智能電網(wǎng)中的若干數(shù)學(xué)與控制科學(xué)問題及其展望 [J]. 梅生偉,朱建全. 自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2013(02)
[9]智能電網(wǎng)信息安全及其對(duì)電力系統(tǒng)生存性的影響 [J]. 陳來軍,梅生偉,陳穎. 控制理論與應(yīng)用. 2012(02)
[10]電力CPS的架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)與挑戰(zhàn) [J]. 趙俊華,文福拴,薛禹勝,李雪,董朝陽. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2010(16)
本文編號(hào):3540105
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