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储能系统技术 储能系统 SiC器件 ★ 5.0

基于物理学习的针对可再生能源供电不确定电力系统的隐蔽虚假数据攻击

Physics Learning Based Stealthy False Data Attack Against Renewable Fed Uncertain Power System

作者 Jagendra Kumar Narang · Baidyanath Bag
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年8月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 SiC器件
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 虚假数据攻击 状态估计 可再生能源 深度学习框架 攻击数据生成
语言:

中文摘要

尽管现有无模型虚假数据攻击(MFFDA)方法成功率较高,但在大规模可再生能源接入的电力系统中,其针对状态估计(SE)的性能存疑。这些方法缺乏稀疏性,且未考虑发电机和零注入母线情况,容易被控制中心检测到。可再生能源带来的不确定性增加,进一步提高了被检测的风险。本文评估了状态估计在先进无模型虚假数据攻击下的安全性。我们提出了一种结合物理模型与深度学习的自编码器 - 生成对抗网络(AE - GAN)框架,用于捕捉测量数据的内在变异性并生成攻击数据。基于自编码器的代理状态估计模型考虑了不确定测量数据的时间复杂性。我们还提出了一种改进的训练数据算法,在稀疏攻击区域利用发电机和可再生能源功率等效性来提高攻击的隐蔽性。在IEEE 14和118节点系统上的验证以及分析研究表明,我们的方法有效且成功率较高。

English Abstract

Despite high success rates, the performance of existing model-free false data attack (MFFDA) methods against state estimation (SE) in power systems with huge renewable penetration is questionable. They lack sparsity and accountability for generator and zero bus injection, which can be detected by control centres. Increased uncertainty from renewable energy sources further heightens detection risks. This paper assesses SE security against an advanced MFFDA. We propose a hybrid physics-deep learning Autoencoder—Generative Adversarial Network (AE-GAN) framework to capture the inherent variability in measurement data and generate attack data. The AE-based proxy SE model incorporates the temporal complexities of uncertain measurements. We also present a refined training data algorithm, utilizing generator and renewable power equivalences in a sparse attack area to enhance stealth. Validation on the IEEE 14 and 118 bus systems and analytical studies indicate that our method is effective with a high success rate.
S

SunView 深度解读

该研究揭示的虚假数据攻击机制对阳光电源储能及光伏系统的网络安全防护具有重要警示价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统,需在iSolarCloud云平台中强化状态估计数据的物理一致性校验,建立基于功率平衡、电压约束的多维度异常检测机制。对于SG系列光伏逆变器的1500V系统,应在SCADA通信层增加物理模型验证模块,防范针对可再生能源出力波动特性的隐蔽攻击。建议在智能运维系统中融合深度学习与物理约束的混合检测算法,提升对低残差攻击的识别能力,保障大规模新能源并网系统的状态感知可信性与调度决策安全性。