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专利号: 2021106665916
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于备选量的直流微电网集群虚假数据注入攻击检测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、基于直流微电网集群全局三次控制的通信网络设计欺骗攻击向量,攻击向量的要求如下:其中,βi∈β=[β1...βN]表示包含N个节点的全局三次控制的通信网络对应拉普拉斯矩阵的最小特征值λ=0对应的左特征向量包含元素, 表示全局三次控制通信网络对应攻击向量中的元素;

构建虚假数据注入攻击向量,其设计流程如下:当系统通信量受到虚假数据注入攻击后,其值为:其中,xi为直流微电网i的三次控制通信量, 为虚假数据注入攻击量, 表示受到攻击后的通信量;

在全局通信受到攻击后,基于拉普拉斯矩阵的误差方程可表示为:N×N

其中:L∈R 表示全局三次控制通信拓扑的拉普拉斯矩阵, 表示受到攻击后的三次N×1控制通信值,Da∈R 表示攻击向量;

当通信系统受到欺骗攻击时,误差方程仍然收敛于零:因此得到了攻击矩阵与基于通信拓扑所产生的拉普拉斯矩阵的关系表达式:对于无向图所产生的拉普拉斯矩阵为半正定矩阵,最小特征值为λ=0,因此,定义对于N×1特征值λ的左特征向量β∈R ,可以得到:βL=λβ                 (6)基于式(5)与(6),可以得到攻击列向量与特征值的关系:βDa=0                  (7)因此,可以得到欺骗攻击的设计要求:

S2、根据直流微电网节点内的全局三次控制所生成的电压参考值是否变化判断是否开启检测流程,若全局电压参考值改变,则判断有虚假数据注入,并开启检测流程;反之则无,不开启检测流程;

1)直流微电网k内n个变换器通过本地三次控制所生成的参考电压为公式如下:其中, 为集群内直流微电网k内n个的三次控制电压参n×n

考值,LL∈R 为包含n个节点的直流微电网k的本地三次控制通信拓扑的拉普拉斯矩阵,Gn×n∈R 表示直流微电网k内变换器节点是否接受全局三次控制信息, 为全局三次控制产生的直流微电网k电压参考值;

2)直流微电网k内n个变换器通过三次控制所生成的全局参考电压的解为:S3、检测流程开启后,判断基于全局通信拓扑拉普拉斯矩阵的全局误差方程是否收敛于零,当全局误差长时间不收敛于零时,判断集群通信系统受到攻击;当误差收敛于零时,进行下一步的检测;

全局误差方程为:

E=‑LIpu               (10)N×1 N×1

其中,E∈R 为全局通信网络中各直流微电网的全局误差,Ipu∈R 全局三次控制的通信量;

其判断条件如下:

当全局误差长时间不收敛于零时,判断集群通信系统受到攻击;当误差收敛于零时,进行下一步的检测;

S4、下一步检测时,判断备选通信检测量是否收敛于零,当输出为零时判断系统正常运行,非零时判断受到攻击;

备选通信检测量的计算公式为:

其中,DAk表示检测输出值,Iref,k表示直流微电网k领导节点变换器中控制回路产生的电流参考值,Ck表示Iref,k与直流微电网k全局三次控制通信量Ipu,k的比例关系;

其判断条件如下:

其中,其中:t∈R表示时间变量,ΔT∈R为直流微电网集群三次控制生效时间,当输出为零时判断系统正常运行,非零时判断受到攻击。