考虑双向协调负荷重分配攻击的集成气电网络物理系统可靠性评估方法

《RELIABILITY ENGINEERING & SYSTEM SAFETY》：Reliability Evaluation Method for Integrated Gas-Electric Cyber-Physical Energy Systems Considering Bilateral Coordinated Load Redistribution Attacks

　　

天雷藏|司婷莉|石晨

摘要

在网络物理电力系统中，负载重分配（LR）攻击是一种典型的虚假数据注入攻击形式，通过篡改测量或状态信息来误导调度和保护决策，可能导致组件过载和供电中断。随着电力系统与天然气系统之间的耦合日益加深，跨越气电边界的LR攻击可能通过燃气轮机输出和调度响应等途径放大故障，从而引发更复杂的级联效应和连锁故障风险。基于此，本研究探讨了LR攻击对集成气电网络物理能源系统长期供电可靠性的影响。首先，在现有电力系统攻击半马尔可夫模型的基础上，本研究开发了针对天然气系统和双边协调LR攻击的半马尔可夫模型，并计算了攻击成功概率。其次，建立了一个双层优化模型来描述攻击者与调度员响应策略之间的相互作用。然后引入了修正因子以反映网络系统的影响。最后，基于改进后的IEEE 30节点电力系统和比利时20节点天然气系统的耦合系统进行了案例研究，评估了不同攻击情景下的系统可靠性，证明了所提出方法的有效性。