Vulnerability Assessment Against Cyber Attacks for Microgrid Cyber Physical System with Wind Power Integration

YAN Minrui; YU Miao; WAN Keting; QI Donglian

doi:10.7500/AEPS20230815010

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Vulnerability Assessment Against Cyber Attacks for Microgrid Cyber Physical System with Wind Power Integration

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Vulnerability Assessment Against Cyber Attacks for Microgrid Cyber Physical System with Wind Power Integration
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 24, Pages: 88-100(2024)
- 作者机构：
  
  浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U1909201)
- DOI：10.7500/AEPS20230815010
  CLC：
- Received：15 August 2023，
  
  Revised：2024-03-15，
  
  Published Online：08 July 2024，
  
  Published：25 December 2024
- 稿件说明：
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闫旻睿,于淼,万克厅等.针对信息攻击的含风电接入微电网信息物理系统脆弱性评估[J].电力系统自动化,2024,48(24):88-100.

YAN Minrui,YU Miao,WAN Keting,et al.Vulnerability Assessment Against Cyber Attacks for Microgrid Cyber Physical System with Wind Power Integration[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):88-100.
闫旻睿,于淼,万克厅等.针对信息攻击的含风电接入微电网信息物理系统脆弱性评估[J].电力系统自动化,2024,48(24):88-100. DOI： 10.7500/AEPS20230815010.

YAN Minrui,YU Miao,WAN Keting,et al.Vulnerability Assessment Against Cyber Attacks for Microgrid Cyber Physical System with Wind Power Integration[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(24):88-100. DOI： 10.7500/AEPS20230815010.

摘要

随着微电网信息化和智能化水平提升，恶意信息攻击对微电网安全稳定运行的威胁也更加严重。相比于配电网，微电网系统规模小，可再生能源渗透率高、调节能力弱，故面对信息攻击时也更加脆弱。为针对信息攻击分析微电网信息物理系统的脆弱性，首先，建立了考虑控制策略与可再生能源出力不确定性的微电网物理侧模型和基于数据流的考虑信息攻击的信息侧模型。其次，为分析信息攻击，建立了攻击方法-攻击对象关联矩阵和考虑攻击者和调度中心行为的双层规划模型。然后，基于负荷重分配特性和Shapley值法，提出了基于攻击后果的脆弱性指标计算方法和脆弱性评估流程。最后，对38节点算例进行仿真，针对信息攻击评估了微电网信息物理系统的脆弱性情况，并分析验证了所提方法的有效性以及对制定防御策略的指导意义。

Abstract

With the evolution of the informatization and intelligence level of microgrids

malicious cyber attacks are becoming more serious threats to the safe and stable operation of microgrids. Compared with the distribution network

the microgrid has smaller scale

higher renewable energy penetration

and weaker adjustment capacity

and is more vulnerable to cyber attacks. In order to analyze the vulnerability of microgrid cyber physical system against cyber attacks

first

a physical-side model of microgrid considering control strategy and renewable energy output uncertainty

and a data flow based cyber-side model considering cyber attacks are formulated. Secondly

in order to analyze cyber attacks

the correlation matrix of attack method and attack target and a bi-level programming model considering the behavior of the attacker and the dispatching center are established. Then

based on the characteristics of load redistribution and Shapley value method

a vulnerability index calculation method based on attack consequences and vulnerability assessment process are proposed. Finally

the simulation is carried out on a 38-bus system to assess the vulnerability of the microgrid cyber physical system against cyber attacks

and the effectiveness of the proposed method and its guiding significance for formulating defense strategy are analyzed and verified.

关键词

Keywords

references

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