CN111428200B - 一种跨空间连锁故障的评估方法、装置及设备 - Google Patents

一种跨空间连锁故障的评估方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种跨空间连锁故障的评估方法、装置及设备，该方法包括，构建跨空间连锁故障攻击图，跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；计算跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率；根据第一功率和第二功率，计算攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；根据总介数值和电力系统一次侧功率损失因子，计算得到跨空间连锁故障的危害性因子值；对危害性因子值进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。通过实施本发明，实现了精确全面地评估各类跨空间连锁故障的危害程度，保障了运行的稳定性。

Description

一种跨空间连锁故障的评估方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及电网信息物理系统领域，具体涉及一种跨空间连锁故障的评估方法、装置及设备。
背景技术
随着“互联网+”、大数据、人工智能等新技术的发展，电力行业的工作模式发生了极大的改变，而电网作为世界上最大、最复杂的人工系统，随着电网中信息空间与物理系统的不断融合，已形成电网信息物理系统的雏形。未来的电力系统将是充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网，因此，电网的信息空间对物理系统的影响不可忽视，信息空间的故障通常会引发电力系统的跨空间连锁故障。
由于跨空间连锁故障的源头在信息空间，其隐蔽性更高，危害性比传统电力系统故障更高。现有技术中采用的分析方法通常只能对电网信息物理系统中出现的跨空间连锁故障对系统的危害程度进行单独分析及评估，而不能对电网信息物理系统中各个跨空间连锁故障对系统的危害程度进行综合考量，无法对各个跨空间连锁故障对系统的危害性进行排序，进而无法准确评估并定位电网信息物理系统中需重点防护的信息和物理节点。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中无法准确评估并定位电网信息物理系统中需重点防护的信息和物理节点的缺陷，从而提供一种跨空间连锁故障的评估方法、装置及设备。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种跨空间连锁故障的评估方法，包括：构建跨空间连锁故障攻击图，所述跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；计算所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；获取发生所述跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生所述跨空间连锁故障之后的第二功率；根据所述第一功率和所述第二功率，计算所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；根据所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子，计算得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值；对所述危害性因子值进行排序，根据排序结果，对所述攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。
结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述构建跨空间连锁故障攻击图，所述跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径，包括：确定所述跨空间连锁故障攻击图的信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点；根据所述信息威胁节点、所述电力二次设备故障节点及所述电力一次侧扰动节点，形成攻击路径，所述攻击路径从所述信息威胁节点出发，途径所述电力二次设备故障节点，结束于所述电力一次侧扰动节点；根据所述攻击路径形成所述跨空间连锁故障攻击图。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第二实施方式中，所述计算所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值，包括：计算每个所述攻击路径的节点介数值；将所述节点介数值进行累乘，得到所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径对应的总介数值。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第三实施方式中，在获取发生所述跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生所述跨空间连锁故障之后的第二功率之前，所述方法还包括：采集历史运行数据，根据所述历史运行数据确定每种所述电力二次设备发生对应故障的第一概率；确定所述电力二次设备发生故障后，所述跨空间连锁故障引起电力一次侧扰动的第二概率；根据所述第一概率和所述第二概率，确定每种所述跨空间连锁故障在所述电力二次设备发生故障时触发所述电力一次侧扰动的条件概率。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述根据所述第一功率和所述第二功率，计算所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子，包括：根据所述第一功率和所述第二功率计算功率损失比例；将所述条件概率与所述功率损失比例相乘，得到所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子。
结合第一方面，在第一方面的第五实施方式中，所述根据所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子，计算得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值，包括：将所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子相乘，得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面的第六实施方式中，所述信息威胁节点，包括：拒绝服务攻击类节点，直接利用型攻击类节点，信息设备可靠性故障类节点；所述电力二次设备故障节点，包括：控制信号装置误动、拒动、停运类节点，测量装置量测结果偏差类节点，保护装置误动、拒动、停运类节点。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种跨空间连锁故障的评估装置，包括：构建模块，用于构建跨空间连锁故障攻击图，所述跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；第一计算模块，用于计算所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；获取模块，用于获取发生所述跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生所述跨空间连锁故障之后的第二功率；第二计算模块，用于根据所述第一功率和所述第二功率，计算所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；第三计算模块，根据所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子，计算得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值；评估模块，用于对所述危害性因子值进行排序，根据排序结果，对所述攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的跨空间连锁故障的评估方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或第一方面任一实施方式所述的跨空间连锁故障的评估方法。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的跨空间连锁故障的评估方法、装置及设备，通过构建跨空间连锁故障攻击图，跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；计算跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率；根据第一功率和所述第二功率，计算攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；根据总介数值和电力系统一次侧功率损失因子，计算得到跨空间连锁故障的危害性因子值；对危害性因子值进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。通过实施本发明的跨空间连锁故障的评估方法可以明确各类由信息威胁引发的跨空间连锁故障对电力系统造成的危害并给出危害性排序，实现了精确全面地评估各类跨空间连锁故障的危害程度，从而准确定位电网信息物理系统中需重点防护的信息和物理节点，保障电网信息物理系统的安全性以及运行的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中CEPRI-36节点系统以及母线9的变电站自动化系统架构示意图；
图2为本发明实施例中跨空间连锁故障的评估方法的流程图；
图3为本发明实施例中攻击路径的结构示意图；
图4为本发明实施例中跨空间连锁故障的评估装置的原理框图；
图5为本发明实施例中计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种跨空间连锁故障的评估方法，应用于电网信息物理系统，本实施例以CEPRI-36节点系统及母线9的变电站自动化系统中的一个间隔组成的电网信息物理系统为例，如图1所示，该电网信息物理系统包括信息空间和电网物理系统，信息空间与电网物理系统之间通过跨空间联动接口连接，跨空间联动接口的CEPRI-36节点系统包括多个节点，本申请以母线9这一节点为例。如图2所示，该跨空间连锁故障的评估方法，包括：
S11，构建跨空间连锁故障攻击图，跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径。
示例性地，构建CEPRI-36节点系统及母线9的变电站自动化系统中的一个间隔组成的电网信息物理系统的跨空间连锁攻击图，该跨空间连锁攻击图由多条攻击路径构成，如图3所示。
作为本申请一个可选的实施方式，上述步骤S11，具体包括：
首先，确定跨空间连锁故障攻击图的信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点。
示例性地，信息威胁节点为产生跨空间连锁故障攻击路径的初始节点，电力二次设备为对电网信息物理系统内的电力一次设备进行监察、测量、控制、保护及调节的辅助设备，电力二次设备故障节点即监察、测量、控制、保护及调节电力一次设备的节点，电力一次侧扰动节点影响电力一次侧设备产生故障的节点。
作为本申请一个可选的实施方式，信息威胁节点可以包括：拒绝服务攻击类节点，直接利用型攻击类节点，信息设备可靠性故障类节点；电力二次设备故障节点可以包括：控制信号装置误动、拒动、停运类节点，测量装置量测结果偏差类节点，保护装置误动、拒动、停运类节点。本申请对此不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
其次，根据信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点，形成攻击路径，攻击路径从信息威胁节点出发，途径电力二次设备故障节点，结束于电力一次侧扰动节点。
示例性地，跨空间连锁故障攻击图中包含若干条攻击路径，且攻击路径均是从信息威胁节点出发，途径电力二次设备故障节点，终于电力一次侧扰动节点。以信息威胁节点为拒绝服务攻击类节点和直接利用型攻击类节点；电力二次设备故障节点为控制信号装置误动、拒动、停运类节点，保护装置误动、拒动、停运类节点；电力一次侧扰动节点为电力系统N-1故障为例，其中，控制信号装置误动可以为控制与信号装置下发错误指令，控制信号装置拒动可以为控制与信号装置拒绝执行指令；保护装置误动可以为保护装置定值修改误动，保护装置拒动可以为保护装置定值修改拒动。根据信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点，可以形成多条攻击路径，比如“拒绝服务型攻击-控制信号装置拒绝执行指令-切/投负荷-电力系统N-1故障”。
再次，根据攻击路径形成跨空间连锁故障攻击图。
示例性地，根据信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点可以生成若干条攻击路径，若干条攻击路径交织形成如图3所示的跨空间连锁故障攻击图。
S12，计算跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值。
示例性地，根据形成的跨空间连锁故障攻击图，计算每条攻击路径所经过的各个节点的介数值，根据每条攻击路径途径的各个节点的介数值计算得到各攻击路径的总介数值。具体计算过程如下：
首先，计算每个攻击路径的节点介数值。
示例性地，由于攻击图包括若干条攻击路径，每条攻击路径均是从信息威胁节点出发，途径电力二次设备故障节点，结束于电力一次侧扰动节点，而信息威胁节点和电力二次设备故障节点不同，每条攻击路径的节点介数值也不同。节点的介数值可以根据公式计算得到，其中，σ表示所有最短路径总数，σi表示全部最短路径中经过节点i的最短路径条数。以图3为例，其中“切/投负荷”节点的介数值为1，“控制与信号装置拒绝执行指令”、“控制与信号装置停运”、“保护设备停运”节点的介数值为2/9，“控制与信号装置下发错误指令”、“保护设备定值修改-误动”、“保护设备定值修改-拒动”节点的介数值为1/9。
其次，将节点介数值进行累乘，得到跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径对应的总介数值。
示例性地，将跨空间连锁故障攻击图中每条攻击路径途径的节点介数值进行相乘，得到所有跨空间连锁故障攻击图中各攻击路径的总介数值，其计算公式为：其中，BCk为跨空间连锁故障攻击图中第k条攻击路径的总介数值，nk为第k条攻击路径途径的节点个数，bci为该攻击路径上第i个节点的节点介数值。
以图3的攻击图为例，攻击路径“拒绝服务型攻击-控制与信号装置拒绝执行指令-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“拒绝服务型攻击-控制与信号装置停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“拒绝服务型攻击–保护设备停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击-控制与信号装置拒绝指令-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击-控制与信号装置停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击–保护设备停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”的总介数值为2/9，攻击路径“利用型攻击–控制与信息装置下发错误指令-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击–保护设备定值修改-误动-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击–保护设备定值修改-拒动-切/投负荷-电力系统N-1故障”的总介数值为1/9。
S13，获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率。
示例性地，由于电网信息物理系统中的跨空间连锁故障发生后，电网信息物理系统中的功率分布可能会发生改变，因此需要获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率。其中，第一功率和第二功率可以根据潮流方程计算得到。
S14，根据第一功率和第二功率，计算攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子。
示例性地，根据潮流计算方程得到第一功率P1和第二功率P2，确定电网信息物理系统的功率损失比例Prop功率损失，根据功率损失比例Prop功率损失和在电力二次设备发生故障时触发电力一次侧扰动的条件概率P，确定电力系统一次侧功率损失因子。具体计算过程如下：
首先，根据第一功率和第二功率计算功率损失比例。
示例性地，根据第一功率和第二功率计算功率损失比例的计算公式如下：
其中，P1为发生跨空间连锁故障之前的第一功率；P2为发生跨空间连锁故障之后的第二功率。
其次，将条件概率与功率损失比例相乘，得到攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子。
示例性地，将电力二次设备发生故障时触发电力一次侧扰动的条件概率P与功率损失比例Prop功率损失相乘，即得到攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子fk，计算公式如下：
fk＝Pk(电力一次侧产生扰动|电力二次设备发生故障)×Prop功率损失k
其中，k为跨空间连锁故障攻击图中攻击路径的编号。
S15，根据总介数值和电力系统一次侧功率损失因子，计算得到跨空间连锁故障的危害性因子值。
示例性地，根据计算得到的攻击路径的总介数值BCk以及电力系统一次侧功率损失因子fk，得到跨空间连锁故障的危害性因子值。
具有计算过程为：将攻击路径的总介数值BCk和电力系统一次侧功率损失因子相乘fk，得到跨空间连锁故障的危害性因子值Dank，计算公式如下：
Dank＝BCk×fk
S16，对危害性因子值进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。
示例性地，计算不同攻击路径的危害性因子值Dank，对各个攻击路径的危害性因子值由大到小进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。其中，攻击路径的危害性因子值越大，代表该攻击路径对跨空间连锁故障的危害程度越高，根据各跨空间连锁故障的危害性因子值的大小进行排序可以得到各攻击路径对跨空间连锁故障的危害程度排序，进而可以确定当前电网信息物理系统中风险较高的跨空间连锁故障类别及可能发生的位置。
以图3所示的攻击图为例，若各跨空间连锁故障攻击图中攻击路径的功率损失因子Prop功率损失相同，则将各攻击路径的总介数值与电力系统一次侧功率损失因子相乘得到跨空间连锁故障的危害性因子值，其中“拒绝服务型攻击-控制与信号装置拒绝指令-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“拒绝服务型攻击-控制与信号装置停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“拒绝服务型攻击–保护设备停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击-控制与信息装置拒绝指令-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击-控制与信息装置停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”、“利用型攻击–保护设备停运-切/投负荷-电力系统N-1故障”六条跨空间连锁故障攻击图中的攻击路径所对应的跨空间连锁故障的危害性最高，进而可以重点防护当前电网信息物理系统中对应上述六条攻击路径的信息和物理节点，保障电网信息物理系统的安全性以及运行的稳定性。
本实施例提供的跨空间连锁故障的评估方法，通过构建跨空间连锁故障攻击图，跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；计算跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率；根据第一功率和所述第二功率，计算攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；根据总介数值和电力系统一次侧功率损失因子，计算得到跨空间连锁故障的危害性因子值；对危害性因子值进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。通过实施本发明的跨空间连锁故障的评估方法可以明确各类由信息威胁引发的跨空间连锁故障对电力系统造成的危害并给出危害性排序，实现了精确全面地评估各类跨空间连锁故障的危害程度，从而准确定位电网信息物理系统中需重点防护的信息和物理节点，保障电网信息物理系统的安全性以及运行的稳定性。
作为本申请一个可选的实施方式，在步骤S13之前，该方法还包括：
首先，采集历史运行数据，根据历史运行数据确定每种电力二次设备发生对应故障的第一概率。
示例性地，历史运行数据为电网信息物理系统正常运行数据或故障数据，统计历史运行数据中每种电力二次设备发生故障的个数，根据每种电力二次设备发生故障的历史运行数据个数以及历史运行数据的总个数，得到每种电力二次设备发生对应故障的第一概率。比如，电力二次设备1发生故障A的第一概率为：
其次，确定电力二次设备发生故障后，跨空间连锁故障引起电力一次侧扰动的第二概率。
示例性地，在采集的历史运行数据中获取因电力二次设备发生故障而引起电力一次侧扰动的历史运行数据个数，根据因电力二次设备发生故障而引起电力一次侧扰动的历史运行数据个数以及历史运行数据的总个数，得到第二概率。比如，电力二次设备1发生故障A后电力一次侧产生扰动B的概率为：
再次，根据第一概率和第二概率，确定每种跨空间连锁故障在电力二次设备发生故障时触发电力一次侧扰动的条件概率。
示例性地，根据第一概率和第二概率，利用条件概率公式可以确定每种跨空间连锁故障在电力二次设备发生故障时触发电力一次侧扰动的条件概率。比如，在电力二次设备发生故障A的条件下，电力一次侧产生扰动B的条件概率为：
实施例2
本施例提供一种跨空间连锁故障的评估装置，可应用于电网信息物理系统，如图4所示，包括：
构建模块21，用于构建跨空间连锁故障攻击图，跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S11的相关描述，在此不再赘述。
第一计算模块22，用于计算跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S12的相关描述，在此不再赘述。
获取模块23，用于获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S13的相关描述，在此不再赘述。
第二计算模块24，用于根据第一功率和第二功率，计算攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S14的相关描述，在此不再赘述。
第三计算模块25，根据总介数值和电力系统一次侧功率损失因子，计算得到跨空间连锁故障的危害性因子值。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S15的相关描述，在此不再赘述。
评估模块26，用于对危害性因子值进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S16的相关描述，在此不再赘述。
本实施例提供的跨空间连锁故障的评估装置，通过构建模块构建跨空间连锁故障攻击图，跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；由第一计算模块计算跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；获取模块获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率；第二计算模块可以根据第一功率和所述第二功率，计算攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；第三计算模块可以根据总介数值和电力系统一次侧功率损失因子，计算得到跨空间连锁故障的危害性因子值；评估模块则对危害性因子值进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。该跨空间连锁故障的评估装置可以明确各类由信息威胁引发的跨空间连锁故障对电力系统造成的危害并给出危害性排序，实现了精确全面地评估各类跨空间连锁故障的危害程度，从而准确定位电网信息物理系统中需重点防护的信息和物理节点，保障电网信息物理系统的安全性以及运行的稳定性。
作为本申请一个可选的实施方式，构建模块21，包括：
第一确定子模块，用于确定跨空间连锁故障攻击图的信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S11的相关描述，在此不再赘述。
路径形成子模块，用于根据信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点，形成攻击路径，攻击路径从信息威胁节点出发，途径电力二次设备故障节点，结束于电力一次侧扰动节点。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S11的相关描述，在此不再赘述。
攻击图形成子模块，用于根据攻击路径形成跨空间连锁故障攻击图。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S11的相关描述，在此不再赘述。
作为本申请一个可选的实施方式，第一计算模块22，包括：
第一计算子模块，用于计算每个攻击路径的节点介数值。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S12的相关描述，在此不再赘述。
确定子模块，用于将节点介数值进行累乘，得到跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径对应的总介数值。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S12的相关描述，在此不再赘述。
作为本申请一个可选的实施方式，获取模块23之前，包括：
采集子模块，用于采集历史运行数据，根据历史运行数据确定每种电力二次设备发生对应故障的第一概率。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S13的相关描述，在此不再赘述。
第二确定子模块，用于确定电力二次设备发生故障后，跨空间连锁故障引起电力一次侧扰动的第二概率。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S13的相关描述，在此不再赘述。
第三确定子模块，用于根据第一概率和所述第二概率，确定每种跨空间连锁故障在电力二次设备发生故障时触发电力一次侧扰动的条件概率。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S13的相关描述，在此不再赘述。
作为本申请一个可选的实施方式，第二计算模块24，包括：
第二计算子模块，用于根据第一功率和第二功率计算功率损失比例。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S14的相关描述，在此不再赘述。
第一相乘子模块，用于将条件概率与所述功率损失比例相乘，得到攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S14的相关描述，在此不再赘述。
作为本申请一个可选的实施方式，第三计算模块25，包括：
第二相乘子模块，用于将总介数值和电力系统一次侧功率损失因子相乘，得到跨空间连锁故障的危害性因子值。详细内容请参见上述任意方法实施例的步骤S15的相关描述，在此不再赘述。
实施例3
本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图5所示，该设备包括处理器31和存储器32，其中处理器31和存储器32可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线30连接为例。
处理器31可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器31还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、嵌入式神经网络处理器(Neural-network ProcessingUnit，NPU)或者其他专用的深度学习协处理器、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器32作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的跨空间连锁故障的评估方法对应的程序指令/模块(例如，图4所示的构建模块21、第一计算模块22、获取模块23、第二计算模块24、第三计算模块25和评估模块26)。处理器31通过运行存储在存储器32中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的跨空间连锁故障的评估方法。
存储器32可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器31所创建的数据等。此外，存储器32可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器32可选包括相对于处理器31远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器31。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器32中，当被所述处理器31执行时，执行如图1-图3所示实施例中的跨空间连锁故障的评估方法。
通过构建跨空间连锁故障攻击图，跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；计算跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；获取发生跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生跨空间连锁故障之后的第二功率；根据第一功率和所述第二功率，计算攻击路径对应的跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；根据总介数值和电力系统一次侧功率损失因子，计算得到跨空间连锁故障的危害性因子值；对危害性因子值进行排序，根据排序结果，对攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。通过实施本发明的跨空间连锁故障的评估方法可以明确各类由信息威胁引发的跨空间连锁故障对电力系统造成的危害并给出危害性排序，实现了精确全面地评估各类跨空间连锁故障的危害程度，从而准确定位电网信息物理系统中需重点防护的信息和物理节点，保障电网信息物理系统的安全性以及运行的稳定性。
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1至图4所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的跨空间连锁故障的评估方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(HardDisk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种跨空间连锁故障的评估方法，其特征在于，包括：
构建跨空间连锁故障攻击图，所述跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径，包括：确定所述跨空间连锁故障攻击图的信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点；根据所述信息威胁节点、所述电力二次设备故障节点及所述电力一次侧扰动节点，形成攻击路径，所述攻击路径从所述信息威胁节点出发，途径所述电力二次设备故障节点，结束于所述电力一次侧扰动节点；根据所述攻击路径形成所述跨空间连锁故障攻击图；
计算所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值，包括：
计算每个所述攻击路径的节点介数值；将所述节点介数值进行累乘，得到所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径对应的总介数值；
采集历史运行数据，根据所述历史运行数据确定每种所述电力二次设备发生对应故障的第一概率；
确定所述电力二次设备发生故障后，所述跨空间连锁故障引起电力一次侧扰动的第二概率；
根据所述第一概率和所述第二概率，确定每种所述跨空间连锁故障在所述电力二次设备发生故障时触发所述电力一次侧扰动的条件概率；
获取发生所述跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生所述跨空间连锁故障之后的第二功率；
根据所述第一功率和所述第二功率，计算所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子，包括：根据所述第一功率和所述第二功率计算功率损失比例；将所述条件概率与所述功率损失比例相乘，得到所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；
根据所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子，计算得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值；
对所述危害性因子值进行排序，根据排序结果，对所述攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子，计算得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值，包括：
将所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子相乘，得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息威胁节点，包括：拒绝服务攻击类节点，直接利用型攻击类节点，信息设备可靠性故障类节点；
所述电力二次设备故障节点，包括：控制信号装置误动、拒动、停运类节点，测量装置量测结果偏差类节点，保护装置误动、拒动、停运类节点。
4.一种跨空间连锁故障的评估装置，其特征在于，包括：
构建模块，用于构建跨空间连锁故障攻击图，所述跨空间连锁故障攻击图包括多个攻击路径；
第一计算模块，用于计算所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径的总介数值；
获取模块，用于获取发生所述跨空间连锁故障之前的第一功率以及发生所述跨空间连锁故障之后的第二功率；
第二计算模块，用于根据所述第一功率和所述第二功率，计算所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子；
第三计算模块，根据所述总介数值和所述电力系统一次侧功率损失因子，计算得到所述跨空间连锁故障的危害性因子值；
评估模块，用于对所述危害性因子值进行排序，根据排序结果，对所述攻击路径对应的跨空间连锁故障的危害程度进行评估；
其中，所述构建模块包括：第一确定子模块，用于确定所述跨空间连锁故障攻击图的信息威胁节点、电力二次设备故障节点及电力一次侧扰动节点；路径形成子模块，用于根据所述信息威胁节点、所述电力二次设备故障节点及所述电力一次侧扰动节点，形成攻击路径，所述攻击路径从所述信息威胁节点出发，途径所述电力二次设备故障节点，结束于所述电力一次侧扰动节点；攻击图形成子模块，用于根据所述攻击路径形成所述跨空间连锁故障攻击图；
其中，所述第一计算模块包括：第一计算子模块，用于计算每个所述攻击路径的节点介数值；确定子模块，用于将所述节点介数值进行累乘，得到所述跨空间连锁故障攻击图的各攻击路径对应的总介数值；
其中，所述跨空间连锁故障的评估装置还包括：采集子模块，用于采集历史运行数据，根据所述历史运行数据确定每种所述电力二次设备发生对应故障的第一概率；第二确定子模块，用于确定所述电力二次设备发生故障后，所述跨空间连锁故障引起电力一次侧扰动的第二概率；第三确定子模块，用于根据所述第一概率和所述第二概率，确定每种所述跨空间连锁故障在所述电力二次设备发生故障时触发所述电力一次侧扰动的条件概率；
相应地，所述第二计算模块包括：第二计算子模块，用于根据所述第一功率和所述第二功率计算功率损失比例；第一相乘子模块，用于将所述条件概率与所述功率损失比例相乘，得到所述攻击路径对应的所述跨空间连锁故障而引发的电力系统一次侧功率损失因子。
5.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-3中任一项所述的跨空间连锁故障的评估方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-3中任一项所述的跨空间连锁故障的评估方法。
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