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基于貝葉斯攻擊圖的電力信息物理系統脆弱性評估

來源：電工電氣發布時間：2022-07-19 08:19 瀏覽次數：624

基于貝葉斯攻擊圖的電力信息物理系統脆弱性評估

吳義堯

(廣西大學電氣工程學院，廣西南寧 530004)

摘要：網絡攻擊可以通過信息層的通信漏洞進入電力信息物理系統中，因此需要對電力信息物理系統的脆弱性進行評估。提出了基于貝葉斯攻擊圖與繼電保護機制相融合的電力信息物理系統綜合脆弱性評估方法，即在信息層利用貝葉斯網絡、漏洞評分體系和聯合樹算法，對信息層配電子站節點的風險概率進行賦值，在物理層中使用交流級聯故障模型分析配電子站所控制的母線故障時，所觸發的繼電保護機制，計算繼電保護機制為了消除級聯故障所切除的負載占比。將信息層風險概率與物理層故障相結合，提出新的脆弱性評估指標負荷削減概率，以此來尋找脆弱性節點，對信息物理系統中的脆弱性進行評估。基于 IEEE 14 節點網絡進行分析，驗證了所提方法的有效性。

關鍵詞： 信息物理系統；脆弱性；攻擊圖；網絡攻擊；級聯故障；潮流計算

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3175(2022)07-0006-08

Vulnerability Assessment of the Cyber-Physical Power

System Based on the Bayesian Attack Graphs

WU Yi-yao

（School of Electrical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China）

Abstract: Network attacks could enter into the cyber-physical power system through the network security holes of the information layers and pose a threat to the power system operation. So it is necessary to evaluate the vulnerability of the cyber-physical power system. This paper proposed a comprehensive vulnerability assessment method of the cyber-physical power system based on the integration of Bayesian attack graphs and relay protection mechanism. This method could assign values to the risk probability of the distribution substation nodes by using the Bayesian network, vulnerability scoring system, and junction tree algorithm in the information layers. The AC cascading failure model was used to analyze the busbar fault in the physical layer and triggered the relay protection mechanism. It calculated the proportion of load removed by the relay protection mechanism to eliminate cascading faults. Combining the risk probability of information layers with the failure of the physical layer, it proposed a new load reduction probability of the vulnerability evaluation index to find the vulnerable node and evaluate the vulnerability in the cyber-physical system. The effectiveness of this method is verified by the analysis based on IEEE 14.

Key words: cyber-physical system; vulnerability; attack graph; network attack; cascading failure; power flow calculation

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