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《长沙理工大学》 2018年
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基于零行列式的实时电价攻击防御策略无极1登录

邹逢飞  
【摘要】:智能电网(SmartGrid,SG)是在传统电网基础上构建起来的集传感、通信、计算、决策与控制为一体的综合信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS),其重要特性之一是发-用电端的信息双向互动,该特性在提高电力供应商(Electricity Suppliers,ES)和电力用户经济效益的同时也给智能电网带来了诸多安全隐患。其中,实时电价攻击(Real-Time Price Attacks,RTPA)是近几年出现的一种针对用电侧的新型假数据注入攻击,其通过截获并篡改ES与电力用户之间的实时电价信息,使电力用户的总负荷需求增加,破坏电能的供需平衡,进而形成连锁故障。由于智能电网用电侧是一个复杂且安全性较低的环境,攻击者以较低攻击成本便可实施实时电价攻击,而零行列式策略是一种在博弈过程中可以忽略其它博弈方行为策略选择并主导性地控制博弈总收益的新型重复囚徒困境博弈策略,其在复杂环境下依然拥有较高的博弈收益。因此,无极1登录基于零行列式的实时电价攻击防御策略,可以有效地预防实时电价攻击,对构建稳定的电力系统,并实现电能的供需平衡具有重大意义。本文主要工作如下:本文提出了基于双人零行列式的实时电价攻击防御策略,首先,考虑ES与电力用户之间的双向互动关系,定义RTPA和户内能源管理系统(Home Energy Management System,HEMS)的行为特性。其次,基于电力用户负荷需求与实时电价的弹性关系,建立RTPA下的电力需求价格弹性模型,在单时段内,当RTPA和HEMS各处于不同行为状态时,分析RTPA对电力用户总负荷需求的影响。最后,提出双人零行列式防御策略,得出HEMS采取各行为状态的概率,分析RTPA对电力用户期望负荷需求的影响。本文提出了基于多人零行列式的实时电价攻击防御策略,从信息物理融合安全的角度出发,考虑RTPA对电力传输线路的影响,以及ES参与博弈时,其对HEMS行为策略选择的影响。在基于双人零行列式的实时电价攻击防御策略的基础上,进一步定义了电力传输线路模型和ES的行为特性,建立了由RTPA、HEMS和ES构成的多人重复囚徒困境博弈,提出多人零行列式防御策略,得出HEMS在不同博弈情形下的行为概率,分析RTPA对电力用户期望负荷需求和电力传输线路的影响。针对所提两种防御策略,本文以澳大利亚能源市场运营中心新南威尔士的实时电价和负荷需求数据为实验数据,实验平台为Eclipse with PyDev集成仿真工具和Matlab实验环境,验证防御策略的有效性和可行性。实验结果表明,基于双人零行列式的实时电价攻击防御策略中,HEMS结合双人零行列式策略可以有效地削减电力用户的期望负荷需求;基于多人零行列式的实时电价攻击防御策略中,ES参与博弈,可以优化HEMS的行为状态选择,使HEMS结合多人零行列式策略可以更有效地削减电力用户的期望负荷需求,且电力传输线路保护率比其它策略高。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TM76;F426.61;F726

【参考文献】
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