【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統網絡安全，具體為一種基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法。
技術介紹
1、在當今信息化時代，電力系統的穩定運行依賴于高度復雜的信息技術支持，網絡安全作為電力系統安全的重要組成部分，其態勢分析方法的研究一直是學術界和工業界關注的焦點，早期的電力系統網絡安全分析主要集中在物理層面的防護，如通過物理隔離和冗余設計來提高系統的可靠性，隨著網絡技術的發展，基于信息層的網絡安全分析方法逐漸興起，包括入侵檢測系統、安全漏洞掃描和風險評估，這些方法在一定程度上提高了電力系統的安全防護能力，但對于電網物理層與信息層的深度融合分析仍存在局限性。
2、然而，現有技術在實際應用中仍存在明顯不足，傳統電力系統網絡安全分析方法往往忽視電網物理層與信息層之間的緊密耦合關系，導致分析結果無法全面反映實際運行中的安全風險，盡管已有研究嘗試結合物理層和信息層模型，但由于缺乏有效的關聯矩陣，這些方法在建模過程中未能精確描述兩層之間的相互作用，從而影響了安全分析的準確性，現有技術在面對多樣化的網絡攻擊類型時，缺乏針對性的安全分析和恢復策略，導致在實際應用中難以實現對電網安全的快速響應和有效恢復，現有技術還未能有效整合大數據分析、云計算等先進技術，以提升網絡安全態勢感知的實時性和精確性，本專利技術提出的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，針對上述不足，通過建立更加精確的耦合模型，實現對電網安全態勢的全面分析和有效預測，提升電力系統的安全防護能力。
技術實現思路
1、鑒于上述存
2、因此，本專利技術解決的技術問題是：現有的電力系統網絡安全技術方法存在模型精確度低，信息層與物理層耦合分析不足，安全態勢評估性能差，以及如何實現高效、準確的網絡安全態勢評估與預警的問題。
3、為解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：一種基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，包括建立電網物理層模型，建立電網信息層模型；通過關聯矩陣，進行信息層物理層耦合建模；基于不同攻擊類型，進行電網安全分析和恢復策略的制定。
4、作為本專利技術所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的一種優選方案，其中：所述建立電網物理層模型包括建立輸電線路、變壓器、發電機和負荷的數學模型，建立電力系統的物理層模型p(x)，x＝[x1，x2，...，xn]為描述電力系統中各節點狀態的向量，包含電壓v、電流i、功率p，電力系統的動態行為，表示為：
5、
6、其中，矩陣a為系統狀態矩陣，描述物理層的動態特性，矩陣b為控制輸入矩陣，描述信息層信號對物理層狀態的影響。
7、作為本專利技術所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的一種優選方案，其中：所述建立電網信息層模型包括建立電力系統中的通信協議、數據傳輸路徑和控制信號傳遞的模型，構建電力系統的信息層模型i(u)，u＝[u1，u2，...，um]為信息層控制變量向量，包含控制信號c、通信延遲τ、數據傳輸率δ的信息參數，信息層模型通過節點-邊矩陣h建立，描述信息網絡的拓撲結構，表示為：
8、c＝h·u
9、其中，h為m×m的稀疏矩陣，元素hij描述信息信號uj在節點i和節點j之間的傳播關系，c＝[c1，c2，...，cm]為信息層的控制信號向量。
10、作為本專利技術所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的一種優選方案，其中：所述進行信息層物理層耦合建模包括定義電力通信耦合矩陣a，描述信息層變量uj對物理層變量xi的影響程度，物理層變量xi對信息層變量uj的反饋作用，關聯矩陣a的元素aii定義，表示為：
11、
12、其中，第一項表示信息層信號uj對物理層變量xi的直接影響，第二項表示物理層狀態xi對信息層信號uj的反饋效應，矩陣的維度為n×m，n為物理層狀態變量的數量，m為信息層控制變量的數量。
13、作為本專利技術所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的一種優選方案，其中：所述進行信息層物理層耦合建模還包括定義信息物理耦合模型，通過將物理層模型p(x)和信息層模型i(u)結合電力通信耦合矩陣a，建立信息物理耦合模型m(x，u)，模型描述信息層和物理層之間的相互作用，表示為：
14、m(x，u)＝p(x)+a·i(u)
15、其中，p(x)為物理層狀態向量的函數，a·i(u)為信息層對物理層的影響，耦合模型反映在不同的信息層信號控制和干擾下，電力系統物理層的響應行為。
16、作為本專利技術所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的一種優選方案，其中：所述電網安全分析和恢復策略的制定包括對耦合模型m(x，u)進行小信號穩定性分析，采用特征值分析方法評估電力系統的穩定性，分析在小擾動下系統的動態行為，表示為：
17、λi＝eig(a+δa)
18、其中，λi為系統特征值，δa為由于信息層攻擊或故障引起的關聯矩陣a的變化量，通過對特征值的實部和虛部分析，判斷系統的穩定性及響應特性。
19、作為本專利技術所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的一種優選方案，其中：所述電網安全分析和恢復策略的制定包括在仿真分析的基礎上，識別和預測潛在的安全風險，優化電力通信耦合矩陣a的配置，制定針對不同類型網絡威脅的應急響應策略。
20、當針對拒絕服務攻擊時，提出冗余設計或動態調整信息傳輸路徑的策略，提升信息層矩陣h中元素hij的連通性。
21、當針對數據篡改攻擊時，減小關鍵節點物理模型對信息信號的影響權重降低系統的量測脆弱性。
22、當針對惡意控制指令攻擊時，減小關鍵節點信息信號對物理層的影響權重增強物理層對信息層信號的抗干擾能力。
23、基于不同攻擊類型，自動調整控制信號路徑或信息物理模型參數。·
24、本專利技術的另外一個目的是提供一種基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析系統，其能通過通過關聯矩陣，進行信息層物理層耦合建模，解決了目前的電力系統網絡安全技術含有分析結果不精確的問題。
25、作為本專利技術所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析系統的一種優選方案，其中：包括模型建立模塊，耦合模塊，安全防御策略模塊；
26、所述模型建立模塊用于建立電網物理層模型，建立電網信息層模型；所述耦合模塊用于通過關聯矩陣，進行信息物理耦合建模；所述安全防御策略模塊用于基于不同攻擊類型，進行電網安全分析和恢復策略的制定。
27、一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序是實現基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的步驟。
28、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的步驟。
29、本專利技術的有益效果：本專利技術提供的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述建立電網物理層模型包括建立輸電線路、變壓器、發電機和負荷的數學模型，建立電力系統的物理層模型P(x)，x＝[x1,x2,...,xn]為描述電力系統中各節點狀態的向量，包含電壓V、電流I、功率P，電力系統的動態行為，表示為：
3.如權利要求2所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述建立電網信息層模型包括建立電力系統中的通信協議、數據傳輸路徑和控制信號傳遞的模型，構建電力系統的信息層模型I(u)，u＝[u1,u2,…,um]為信息層控制變量向量，包含控制信號C、通信延遲τ、數據傳輸率δ的信息參數，信息層模型通過節點-邊矩陣H建立，描述信息網絡的拓撲結構，表示為：
4.如權利要求3所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述進行信息層物理層耦合建模包括定義電力通信耦合矩陣A，描述信息層變量uj對物理層變量xi的影響程度，物理層變量xi對信息層變量uj
5.如權利要求4所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述進行信息層物理層耦合建模還包括定義信息物理耦合模型，通過將物理層模型P(x)和信息層模型I(u)結合電力通信耦合矩陣A，建立信息物理耦合模型M(x,u)，模型描述信息層和物理層之間的相互作用，表示為：
6.如權利要求5所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述電網安全分析和恢復策略的制定包括對耦合模型M(x,u)進行小信號穩定性分析，采用特征值分析方法評估電力系統的穩定性，分析在小擾動下系統的動態行為，表示為：
7.如權利要求6所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述電網安全分析和恢復策略的制定包括在仿真分析的基礎上，識別和預測潛在的安全風險，優化電力通信耦合矩陣A的配置，制定針對不同類型網絡威脅的應急響應策略；
8.一種采用如權利要求1～7任一所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的系統，其特征在于：包括模型建立模塊，耦合模塊，安全防御策略模塊；
9.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至7中任一項所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述建立電網物理層模型包括建立輸電線路、變壓器、發電機和負荷的數學模型，建立電力系統的物理層模型p(x)，x＝[x1,x2,...,xn]為描述電力系統中各節點狀態的向量，包含電壓v、電流i、功率p，電力系統的動態行為，表示為：
3.如權利要求2所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述建立電網信息層模型包括建立電力系統中的通信協議、數據傳輸路徑和控制信號傳遞的模型，構建電力系統的信息層模型i(u)，u＝[u1,u2,…,um]為信息層控制變量向量，包含控制信號c、通信延遲τ、數據傳輸率δ的信息參數，信息層模型通過節點-邊矩陣h建立，描述信息網絡的拓撲結構，表示為：
4.如權利要求3所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述進行信息層物理層耦合建模包括定義電力通信耦合矩陣a，描述信息層變量uj對物理層變量xi的影響程度，物理層變量xi對信息層變量uj的反饋作用，關聯矩陣a的元素aii定義，表示為：
5.如權利要求4所述的基于耦合矩陣的電力系統網絡安全態勢分析方法，其特征在于：所述進行信息層物理層耦合建模還包括定義信息物理耦合模型，通過...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴彬元，劉韌，劉俊榮，郭恒道，陶佳冶，朱益華，付鋆，常東旭，班秋成，涂亮，魏力鵬，洪超，周澤元，楊祎巍，張猛，畢樂宇，吳飛，
申請(專利權)人：貴州電網有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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