电力信息物理系统需求操控攻击策略及防护分析

严康; 陆艺丹; 白晓清; 李滨

doi:10.7500/AEPS20240116004

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电力信息物理系统需求操控攻击策略及防护分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 电力信息物理系统需求操控攻击策略及防护分析
- 暂无标题
- 电力系统自动化 2025年49卷第8期页码：178-188
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084
  2.广西电网有限责任公司电力科学研究院，广西壮族自治区南宁市 530023
  3.湖南大学电气与信息学院，湖南省长沙市 410082
  4.广西电力系统最优化与节能技术重点实验室（广西大学），广西壮族自治区南宁市 530004
- 作者简介：
  
  严康(1993—)，男，通信作者，博士，主要研究方向：电力系统信息物理安全。E-mail：yankang124@163.com
  陆艺丹(1993—)，女，博士，主要研究方向：新型电力系统规划与运行。E-mail：lyd112@hnu.edu.cn
  白晓清(1969—)，女，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统最优化等。E-mail：baixq@gxu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家资助博士后研究人员计划项目(GZC20240788);国家自然科学基金资助项目(51967001)
- DOI：10.7500/AEPS20240116004
  中图分类号：
- 收稿：2024-01-16，
  
  修回：2024-12-16，
  
  网络出版：2025-01-20，
  
  纸质出版：2025-04-25
- 稿件说明：
移动端阅览
严康,陆艺丹,白晓清等.电力信息物理系统需求操控攻击策略及防护分析[J].电力系统自动化,2025,49(8):178-188.

YAN Kang,LU Yidan,BAI Xiaoqing,et al.Manipulation of Demand Attack Strategy and Analysis of Its Defence for Cyber-Physical Power System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):178-188.
严康,陆艺丹,白晓清等.电力信息物理系统需求操控攻击策略及防护分析[J].电力系统自动化,2025,49(8):178-188. DOI： 10.7500/AEPS20240116004.

YAN Kang,LU Yidan,BAI Xiaoqing,et al.Manipulation of Demand Attack Strategy and Analysis of Its Defence for Cyber-Physical Power System[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):178-188. DOI： 10.7500/AEPS20240116004.

摘要

随着大规模配电网用户侧电力异构物联设备（简称配电网用户侧物联设备）接入电力系统，互联网中用户负荷控制业务的主导地位愈加明显。由此，电力系统存在一条跨越信息物理空间的攻击路径——需求操控攻击，致使电力系统面临一种新型的网络安全威胁。在此背景下，研究需求操控攻击策略对于电力系统抵御该类网络攻击具有重要的指导意义。首先，文中阐述了黑客如何利用配电网用户侧物联设备实施需求操控攻击以及其特点，并基于负荷特征和电力设备运行特征制定电力系统中异常负荷规模约束。然后，以低攻击代价诱导传输线路故障为目的探讨需求操控攻击策略，分析了在该类需求操控攻击情景下传输线路的脆弱性。最后，通过多场景下的多个IEEE标准系统仿真验证了需求操控攻击可以低代价地影响电力系统运行安全。

Abstract

With large-scale distribution network user-side heterogeneous power Internet of Things (IoT) devices (referred to as distribution network user-side IoT devices

UPIDs) integrated into power systems

the dominance of load control service for users on the Internet is becoming increasingly obvious. Thus

there is a attack path across cyber-physical domain in power systems—manipulation of demand (MAD) attacks

which causes the power system to face a new type of cybersecurity threat. In this background

the research on MAD attack strategy has important guiding significance for power systems to resist such type of cyber attack. Firstly

this paper describes how hackers use distribution network UPIDs to carry out MAD attacks and their characteristics

and further gives constraints of abnormal loads in the power system based on the operation characteristics of loads and power devices. Then

the MAD attack strategy for inducing transmission line fault under the low-cost condition is proposed

pointing out the vulnerability of transmission lines in power systems under this type of MAD attack scenario. Finally

multiple IEEE standard system simulations under multiple scenarios verify that MAD attacks can affect power system operation security at a low cost.

关键词

Keywords

references

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