物理安全信息网络论文提纲

论文题目：增设虚拟信息节点的电力信息物理系统防护及攻防博弈

摘要：随着电力物理网络与电力信息网络的深入交互,电力信息物理系统（Cyber Physical Power System,CPPS）已逐步形成。CPPS中大量监视和控制设备的使用及信息的实时传输,能更精确地对电网的运行状态进行监视与控制。但也带来了新的问题,单一网络遭受攻击可能在CPPS的交互影响下引发大规模连锁故障,导致大停电事故的发生。因此,本文对提出电力物理网络重要节点识别方法,根据物理网重要节点耦合得到相应信息节点,建立信息网增设虚拟节点的主动安全防护策略,协同攻击下CPPS的攻防博弈分析角度进行研究。具体研究工作如下:为识别CPPS重要物理节点对应的信息节点,以针对性地增强其安全性,提出CPPS电力物理网络重要节点识别方法。综合考虑电力物理网络在度、介数和结构洞方面的结构特性,和基于电力网络等效阻抗的电能传输效率、电气介数、电气耦合连接特性,以泰勒熵系数和肯德尔系数为客观权重,以层次分析法的专家判断为主观依据,得到综合权重,结合改进TOPSIS算法对节点重要度进行评估。以IEEE-39系统为例,在拓扑上以最大连通子图为指标,电气特性以负荷损失比为指标分别进行抗毁性仿真,验证本章方法的准确性和有效性,为后续进行CPPS重要物理节点所耦合对应的信息节点增设虚拟节点进行安全防护打下基础。在电力物理网络重要节点评估的基础上,提出一种对物理重要节点相应的信息节点增设虚拟节点的CPPS主动安全防护方法。首先,将电力信息网络分为接入、骨干层和核心层,考虑调度中心具备后备电源的自治特性,基于电力网络与信息网络的对应关系采用“部分一对一”耦合方式,建立信息网络双星结构和网型网络两种相依网络模型。然后,建立CPPS网间节点交互影响下的连锁故障模型,针对不同虚拟节点防护方法,根据不同攻击方式（CPPS中信息网节点度排序、第二章电力物理网络重要节点耦合关系找到对应的信息节点）进行连锁故障仿真,对得到的停电事故序列进行幂律函数拟合,评估得出在恶意攻击下,最经济有效的虚拟节点防护方法是对物理网排序前十节点对应的信息节点、核心层、骨干层节点按照1:1增设虚拟节点。提出一种非合作博弈方式模拟协同攻击攻防博弈,并建立信息-物理协同攻击的CPPS攻防动态博弈模型。模型中采用最优减负荷方法,来衡量不同类型攻击对电力物理网络的影响。使用IEEE-14节点系统进行仿真分析,评估方法的有效性,并在不同的资源限制下推导出相应最优的防御资源分配策略,即纳什均衡策略。

关键词：电力信息物理系统;耦合网络;主动安全防护;连锁故障;协同攻击

学科专业：电气工程

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 电力信息物理系统建模研究现状

1.2.2 电力信息物理系统脆弱性研究现状

1.2.3 电力信息物理系统信息安全研究现状

1.3 论文研究的主要工作及章节安排

第2章 电力信息物理系统物理网重要节点评估

2.1 引言

2.2 基于改进TOPSIS的物理网重要节点评估

2.2.1 物理网节点重要度评估指标

2.2.2 改进TOPSIS算法的节点重要度评估

2.3 算例分析

2.3.1 指标权重确定与分析

2.3.2 评估结果与检验

2.4 本章小结

第3章 信息网增设虚拟节点的主动安全防护策略

3.1 引言

3.2 电力信息物理耦合网络模型

3.2.1 电力信息物理耦合网络拓扑模型

3.2.2 电力信息物理耦合网络构建流程

3.3 基于增设虚拟节点的电力信息节点主动安全防护方法

3.4 增设虚拟节点的CPPS信息攻击后连锁故障模型

3.4.1 CPPS节点交互影响过程

3.4.2 增设虚拟节点后电网N-1 状态下耦合网络连锁故障

3.5 算例分析

3.5.1 算例模型

3.5.2 不设虚拟节点防护下CPPS的脆弱性分析

3.5.3 增设虚拟节点防护下CPPS的脆弱性分析

3.5.4 各种情形下风险分析

3.6 本章小结

第4章 协同攻击下CPPS增设虚拟节点的动态博弈

4.1 引言

4.2 电力信息物理系统攻防博弈建模

4.3 电力信息物理系统攻防策略分析

4.3.1 协同攻击博弈状态分析

4.3.2 纳什均衡策略

4.3.3 防御策略选取算法

4.4 算例分析

4.4.1 算例介绍及参数设置

4.4.2 不增设虚拟防护和防御资源

4.4.3 设置不同防御资源不增设虚拟节点防护

4.4.4 设置不同防御资源并增设虚拟节点防护

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

一.个人简历