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光伏发电技术
★ 5.0
考虑分布式光伏特性的配电网虚假数据注入攻击
False Data Injection Attacks in Power Distribution Systems Considering the Characteristics of Distributed Photovoltaic
| 作者 | Yang Liu · Mi Wen · Hong Wen · Ruilong Deng · Sha Peng · Naiwang Guo |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2024年12月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 分布式光伏 虚假数据注入攻击 无功优化 条件生成对抗网络 配电网 |
语言:
中文摘要
随着碳中和及新型电力系统建设的推进,大量信息设备不断接入配电系统,逐渐打破了配电系统原有的不可观测状态,使其更易遭受虚假数据注入攻击(FDIA)。与大多数现有聚焦于不平衡网络的研究不同,目前较少关注分布式光伏(PV)的随机性和波动性对配电系统中实施FDIA的影响。本文针对高比例分布式光伏接入的配电系统场景,同时提出了FDIA的失效机制和改进的FDIA方法。具体而言,基于无功优化过程,利用分布式光伏的随机性和波动性显著降低FDIA的隐蔽性。随后,提出一种基于时变损耗条件生成对抗网络的改进FDIA方法,以提高攻击的隐蔽性和有效性。最后,基于改进的IEEE 33节点测试系统的数值结果验证了失效机制和改进的FDIA方法的有效性。研究结果有助于针对高比例分布式光伏接入的配电系统实施应对措施,解决高比例分布式光伏接入场景下配电系统面临的严峻且紧迫的安全问题。
English Abstract
With the advancement of carbon-neutral and new power system construction, numerous information devices are continuously connected to power distribution systems, gradually breaking the original unobservable state of power distribution systems and making them more vulnerable to false data injection attacks (FDIAs). Contrary to most existing research focusing on the unbalanced network, less attention has been paid to the influence of randomness and fluctuation of distributed photovoltaic (PV) to perform FDIAs in the power distribution system. In this article, the failure mechanism of FDIAs and the improved FDIAs method are proposed simultaneously for the distribution system with a high penetration of distributed PV scenarios. Specifically, based on the reactive power optimization process, the randomness and fluctuation of distributed PV are applied to decrease significantly the stealthiness of the FDIAs. Subsequently, an improved FDIA method, based on time-dependent loss conditional generative adversarial networks, is proposed to enhance the stealth and effectiveness of the attack. Finally, numerical results based on the modified IEEE 33 bus test systems demonstrate the effectiveness of the failure mechanism and the improved FDIAs. Research results can facilitate the execution of countermeasures for distribution systems with a high penetration of distributed PV, posing serious and pressing security concerns in power distribution systems with a high penetration of distributed PV scenarios.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,本文揭示了高渗透率分布式光伏系统面临的网络安全隐患,这对我司光伏逆变器和智慧能源管理系统的安全性设计具有重要指导意义。
论文指出分布式光伏的随机性和波动性会影响虚假数据注入攻击(FDIAs)的隐蔽性,这为我司产品的安全防护提供了新思路。一方面,光伏出力的自然波动特性可作为异常检测的重要参考基准,我司可在逆变器和能量管理系统中集成基于功率波动特征的入侵检测算法,通过对比实际光伏出力曲线与攻击伪造数据的差异性来识别潜在威胁。另一方面,论文提出的基于生成对抗网络的改进攻击方法,恰恰说明了传统静态安全防护机制的局限性,促使我司必须开发动态自适应的安全防护体系。
从技术成熟度看,该研究仍处于理论验证阶段,但其揭示的安全威胁具有现实紧迫性。随着我司SG8.0RT、SG250HX等大功率逆变器在配电网的广泛部署,以及智慧能源管理平台对海量设备的集中监控,系统的攻击面确实在扩大。这要求我司在产品设计中强化端到端加密、多维度数据交叉验证、以及区块链等防篡改技术的应用。
技术挑战在于如何在保证实时性的前提下实现复杂的安全算法,特别是边缘侧计算资源受限的场景。但这同时也是差异化竞争的机遇——率先构建"本质安全"的新能源设备和系统解决方案,将成为我司在全球市场的重要竞争优势,特别是在欧美等网络安全法规严格的区域市场。