CN112016085A - 一种应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应对信息‑物理协同攻击的发输电系统规划方法，包括：建立基于发输电系统规划人员角度的上层模型；建立基于发输电系统攻击者角度的中层模型；建立基于发输电系统运行人员角度的下层模型；对上层模型、中层模型及下层模型进行求解，确定规划系统中候选发电机组是否为待修建发电机组，候选输电线路是否为待修建发电线路，得到规划系统建设方案。本发明基于鲁棒优化提出了防御协同攻击的三层优化模型，考虑到了防御策略应使得攻击导致的系统削负荷最小和避免线路真实潮流过载。采用本发明公开的方法能有效防御物理攻击，并且，通过发输电系统扩展规划，能够有效缓解虚假数据所导致的线路潮流过载问题。
Description
技术领域
本发明属于发输电系统防御性规划技术领域，具体涉及一种应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法。
背景技术
随着计算机、通讯技术等在电力系统中的大规模部署和应用，新一代电力系统正朝着成熟的信息物理融合系统迈进。在运行过程中，电力系统越来越容易遭受人为的信息或物理攻击。
因此，针对人为恶意攻击制定有效的防御措施以应对攻击，已成为现代电力系统亟待解决的重要问题之一。尽管线路加固、结构变换、测量信息保护等传统防御策略，能有效应对攻击，但却很难应对负荷持续增长、可再生能源波动等情形。合理进行发输电系统扩展防御性规划已成为解决上述问题的重要手段。随着新一代电力系统逐渐发展成为信息-物理系统，物理设备和网络信息系统之间的耦合关系越来越紧密，信息-物理协同攻击将更为普遍，且通常协同攻击相对于单独的信息或物理攻击而言危害更大。因此，基于发输电系统扩展规划对信息-物理协同攻击方式进行有效的防御意义重大。
发明内容
本发明实际解决的问题为：基于发输电系统扩展规划对信息-物理协同攻击方式进行有效的防御。
本发明采用了如下的技术方案：
一种应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法，包括：
S1、获取规划系统信息，规划系统由原有系统和候选系统组成，原有系统包括原有发电机组和候选输电机组，候选系统包括候选发电机组和候选输电线路；
S2、建立基于发输电系统规划人员角度的上层模型，上层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最小，上层模型的决策变量为候选发电机组是否为待修建发电机组，候选输电线路是否为待修建发电线路；
S3、建立基于发输电系统攻击者角度的中层模型，中层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最大，中层模型的决策变量为规划系统中的发电机组是否为被攻击发电机组，输电线路是否为被攻击输电线路，以及LR攻击的负荷测量值的改变量；
S4、建立基于发输电系统运行人员角度的下层模型，下层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最小，上层模型的决策变量为规划系统中各发电机组出力和各负荷点的负荷削减量；
S5、通过列约束生成方法对上层模型、中层模型及下层模型进行求解，确定规划系统中候选发电机组是否为待修建发电机组，候选输电线路是否为待修建发电线路，得到规划系统建设方案。
优选地，上层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合；
上层模型的约束条件包括：
投资费用约束：
式中，xL-l和xG-g分别表示候选输电线路l的修建判断值和候选发电机组g的修建判断值，xL-l和/或xG-g取值为1表示将候选输电线路l和/或候选发电机组g作为待修建输电线路和/或待修建发电机组，xL-l和/或xG-g取值为0表示不将候选输电线路l和/或候选发电机组g作为待修建输电线路和/或待修建发电机组；CL-l和CG-g分别表示候选输电线路l的投资成本和候选发电机组g的投资成本；Ctotal表示投资上限；Ω'L和Ω'G分别表示候选输电线路集合和候选发电机组集合；
上层节点功率平衡约束：
式中，ΩL和ΩG分别表示原有输电线路集合和原有发电机组集合；ΩB和ΩD分别表示原有系统节点集合和原有系统负荷点集合；ΩGb表示连接在节点b的原有发电机组和候选发电机组的集合；Pg表示发电机组g的出力；K(b,d)表示节点-负荷关联矩阵的第b行第d列的元素；，Ld表示负荷节点d的原始负荷，Fl表示线路有功潮流，S(l)表示线路l的起始节点编号，E(l)表示线路l的终止节点编号，l表示线路的角标；
上层原有输电线路潮流约束：
Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))vL-l l∈ΩL
式中，Bl表示线路l的电纳，θS(l)表示线路l起始节点的相角，θE(l)表示线路l终止节点的相角，vL-l表示已有输电线路l是否被选择为物理攻击对象的二进制变量，0表示被攻击，1表示不被攻击；
上层候选输电线路潮流约束：
Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))xL-ll∈Ω'L
式中，xL-l表示候选输电线路l建设与否的二进制变量；
上层节点相角约束：
θr＝0
式中，
表示节点b的最小允许相角，θb表示节点b的相角，
表示节点b的最大允许相角，θr表示参考节点的相角；
规划系统输电线路真实有功潮流约束：
式中，
表示线路l的最大允许有功潮流。
优选地，中层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合，所述规划系统包括新增的部分和原有的部分；
中层模型的约束条件包括：
LR攻击约束:
-τ·Ld≤ΔLd≤τ·Ldd∈ΩD
式中，ΔLd表示示LR攻击后负荷节点d的负荷测量值篡改量，设负荷测量值增大为正，减小为负，τ表示负荷数据篡改量相对于原负荷值的比值上限；
物理攻击约束：
式中，rL-l表示攻击原有输电线路l消耗的物理攻击资源，vG-g表示原有机组g是否被选择为物理攻击对象的二进制变量，0表示被攻击，1表示不被攻击，rG-g表示攻击原有发电机组g消耗的物理攻击资源，Rmax表示物理攻击资源上限；
协同攻击约束：
-(NB-1)·vL-l≤fl≤(NB-1)·vL-ll∈ΩL
NB表示系统节点数，fl表示第l条线路的虚拟SC潮流，A和(b,l)分别表示电力系统节点-线路关联矩阵和节点-线路关联矩阵的第b行第l列元素。
优选地，下层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合；
下层模型的约束条件包括：
下层原有输电线路潮流约束：
下层候选输电线路潮流约束：
下层节点功率平衡约束：
下层节点相角约束：
式中，
和
分别表示系统遭受LR攻击后，运行人员基于所测量的虚假负荷数据进行分析后所确定的节点相角、参考节点相角；
规划系统输电线路虚假潮流约束：
式中，
表示线路l的最大允许有功潮流；
原有系统发电机组出力约束：
候选机组出力约束：
规划系统削负荷量约束：
0≤Sd≤Ld+ΔLdd∈ΩD。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明基于鲁棒优化提出了防御协同攻击的三层优化模型，分别从规划人员、攻击人员和运行人员视角建立三层模型。考虑到了防御策略应使得攻击导致的系统削负荷最小和避免线路真实潮流过载。采用本发明公开的方法能有效防御物理攻击，并且，通过发输电系统扩展规划，能够有效缓解虚假数据所导致的线路潮流过载问题。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1是本发明公开的一种应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法的流程图；
图2是本发明中求解模型的流程图；
图3是本发明算例分析过程中所用的发输电系统的拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法，包括：
S1、获取规划系统信息，规划系统由原有系统和候选系统组成，原有系统包括原有发电机组和候选输电机组，候选系统包括候选发电机组和候选输电线路；
S2、建立基于发输电系统规划人员角度的上层模型，上层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最小，上层模型的决策变量为候选发电机组是否为待修建发电机组，候选输电线路是否为待修建发电线路；
S3、建立基于发输电系统攻击者角度的中层模型，中层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最大，中层模型的决策变量为规划系统中的发电机组是否为被攻击发电机组，输电线路是否为被攻击输电线路，以及LR攻击的负荷测量值的改变量；
S4、建立基于发输电系统运行人员角度的下层模型，下层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最小，上层模型的决策变量为规划系统中各发电机组出力和各负荷点的负荷削减量；
S5、通过列约束生成方法对上层模型、中层模型及下层模型进行求解，确定规划系统中候选发电机组是否为待修建发电机组，候选输电线路是否为待修建发电线路，得到规划系统建设方案。
LR攻击是一种特殊的虚假数据注入(False Data Injection,FDI)攻击方式。FDI攻击是一种通过篡改测控数据以破坏电网信息“完整性”的攻击方式，具有较强的可达性、隐蔽性与干扰性。FDI攻击通过恶意篡改电网中的计量装置的测量数据，使得状态估计结果相对正常运行状态发生偏移。并根据状态估计机制合理设计篡改数据量而成功避开不良数据检测，从而对电力系统运行控制带来不利后果。LR攻击是攻击人员通过恶意修改信息物理系统中的负荷、潮流等测量数据以误导运行人员做出错误调度，进而使得系统遭受较大损失的一种攻击形式。在实际电力系统中，不法分子向SCADA系统添加错误数据和篡改初始真实数据，进而造成运行人员与电气设备丧失了对系统的可观可控性，从而对电网运行造成严重影响，故研究该类攻击具有重要的现实意义。
本发明基于鲁棒优化提出了防御协同攻击的三层优化模型，分别从规划人员、攻击人员和运行人员视角建立三层模型。考虑到了防御策略应使得攻击导致的系统削负荷最小和避免线路真实潮流过载。采用本发明公开的方法能有效防御物理攻击，并且，通过发输电系统扩展规划，能够有效缓解虚假数据所导致的线路潮流过载问题。
具体实施时，上层模型是整数优化模型，其站在规划人员的角度，目标是使规划系统遭受攻击后的削负荷量最小。决策变量是候选输电线路和候选发电机组是否修建，通过二进制变量描述。
在建立上层模型时，应该确保防御性规划方案实施后，规划系统遭受中层模型的信息-物理协同攻击以及进一步经历下层模型的最优调度后，线路真实潮流不越限。
上层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合；
上层模型的约束条件包括：
投资费用约束：
式中，xL-l和xG-g分别表示候选输电线路l的修建判断值和候选发电机组g的修建判断值，xL-l和/或xG-g取值为1表示将候选输电线路l和/或候选发电机组g作为待修建输电线路和/或待修建发电机组，xL-l和/或xG-g取值为0表示不将候选输电线路l和/或候选发电机组g作为待修建输电线路和/或待修建发电机组；CL-l和CG-g分别表示候选输电线路l的投资成本和候选发电机组g的投资成本；Ctotal表示投资上限；Ω'L和Ω'G分别表示候选输电线路集合和候选发电机组集合；
投资费用约束用于限制待修建输电线路和待修建发电机组的总投资费用。
上层节点功率平衡约束：
式中，ΩL和ΩG分别表示原有输电线路集合和原有发电机组集合；ΩB和ΩD分别表示原有系统节点集合和原有系统负荷点集合；ΩGb表示连接在节点b的原有发电机组和候选发电机组的集合；Pg表示发电机组g的出力；K(b,d)表示节点-负荷关联矩阵的第b行第d列的元素；，Ld表示负荷节点d的原始负荷，Fl表示线路有功潮流，S(l)表示线路l的起始节点编号，E(l)表示线路l的终止节点编号，l表示线路的角标；
上层原有输电线路潮流约束：
Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))vL-l l∈ΩL
式中，Bl表示线路l的电纳，θS(l)表示线路l起始节点的相角，θE(l)表示线路l终止节点的相角，vL-l表示已有输电线路l是否被选择为物理攻击对象的二进制变量，0表示被攻击，1表示不被攻击；
上层候选输电线路潮流约束：
Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))xL-l l∈Ω'L
式中，xL-l表示候选输电线路l建设与否的二进制变量；
上层节点相角约束：
θr＝0
式中，
表示节点b的最小允许相角，θb表示节点b的相角，
表示节点b的最大允许相角，θr表示参考节点的相角；
规划系统输电线路真实有功潮流约束：
式中，
表示线路l的最大允许有功潮流。
规划系统输电线路真实有功潮流约束表明在规划人员视角下，规划系统遭受协同攻击和经历运行人员最优调度后，候选输电线路和原有输电线路输送的真实有功潮流不越限，主要是为了避免出现由于线路过载可能导致的系统连锁停运故障问题。
具体实施时，中层模型站在攻击者的角度，针对上层模型确定的规划方案，通过优化筛选出最严重的信息-物理协同攻击方案。目标函数是使协同攻击导致的系统削负荷量最大，决策变量为：是否对机组、线路展开物理攻击(通过二进制变量描述)以及LR攻击的负荷测量值的改变量(通过连续变量描述)。
由于信息-物理协同攻击发生后，调度运行人员会结合测量得到的错误负荷数据(LR攻击导致)以及机组和线路停运(物理攻击导致)情况进行优化调度，确定需要削减的负荷量，所以中层模型目标函数对应的削负荷量受制于调度运行人员的优化决策。
中层模型的目标函数为：
中层模型的目标函数表明最优攻击方案应使得规划系统遭受协同攻击后产生的削负荷最大，以使规划系统遭受最大损失。
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合，所述规划系统包括新增的部分和原有的部分；
中层模型的约束条件包括：
LR攻击约束:
-τ·Ld≤ΔLd≤τ·Ldd∈ΩD
式中，ΔLd表示示LR攻击后负荷节点d的负荷测量值篡改量，设负荷测量值增大为正，减小为负，τ表示负荷数据篡改量相对于原负荷值的比值上限；
LR攻击约束用于限制所有被修改的负荷测量值改变量之和为0，确保LR攻击后规划系统的有功平衡，避免由于频率大幅波动造成虚假数据被探测发现，且用于限制负荷测量值恶意篡改量，以免改变幅度过大被运行人员发现。
物理攻击约束：
式中，rL-l表示攻击原有输电线路l消耗的物理攻击资源，vG-g表示原有机组g是否被选择为物理攻击对象的二进制变量，0表示被攻击，1表示不被攻击，rG-g表示攻击原有发电机组g消耗的物理攻击资源，Rmax表示物理攻击资源上限；
物理攻击约束考虑了实际情况，限制了物理攻击的设备数量上限。
协同攻击约束：
-(NB-1)·vL-l≤fl≤(NB-1)·vL-ll∈ΩL
NB表示系统节点数，fl表示第l条线路的虚拟SC潮流，A和A(b,l)分别表示电力系统节点-线路关联矩阵和节点-线路关联矩阵的第b行第l列元素。
协同攻击约束采用SC潮流方法表明被攻击后的电力系统不应产生孤岛，否则会使得LR攻击设计的虚假数据被探测发现，协同攻击将退变为单纯的物理攻击，使得攻击效果下降。
具体实施时，经过运行人员的调度后，节点d的实际负荷为Ld-Sd。此外，机组出力Pg、负荷削减量Sd为系统遭受规划协同攻击后下层运行人员被错误数据误导而得到的调度方案，故为下层优化模型的决策变量。
下层模型用于优化当上层规划策略和中层攻击方案给定且实施后，系统运行人员基于信息系统测量得到的负荷数据(受LR攻击的负荷数据会被改变)和拓扑数据所进行的机组调度和负荷削减。目标函数是使规划系统遭受攻击后的削负荷量最小，决策变量为：各机组出力和各负荷点负荷削减量。
下层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合；
下层模型的目标函数表明调度方案应使得规划系统遭受协同攻击后产生的削负荷最小，以最小化规划系统遭受的损失。
下层模型的约束条件包括：
下层原有输电线路潮流约束：
下层原有输电线路潮流约束中被攻击的原有线路输送有功潮流为0。
下层候选输电线路潮流约束：
下层候选输电线路潮流约束中未建设的候选线路输送有功潮流为0。
下层节点功率平衡约束：
运行人员测量到的节点d的负荷为Ld+ΔLd。因此，该约束对应的线路潮流
为虚假潮流。
下层节点相角约束：
式中，
和
分别表示系统遭受LR攻击后，运行人员基于所测量的虚假负荷数据进行分析后所确定的节点相角、参考节点相角；
规划系统输电线路虚假潮流约束：
式中，
表示线路l的最大允许有功潮流；
规划系统输电线路虚假潮流约束在运行人员视角下保证候选输电线路和原有输电线路的潮流不过载。
原有系统发电机组出力约束：
被攻击的原有发电机组容量为0。
候选机组出力约束：
非待修建候选发电机组容量为0。
规划系统削负荷量约束：
0≤Sd≤Ld+ΔLdd∈ΩD。
运行人员视角下负荷节点d的负荷为Ld+ΔLd。
本发明中求解上层模型、中层模型及下层模型实际是一个三层混合整数优化问题。一般地，这种模型很难求解，因为其多层优化结构往往会导致NP难问题。目前，求解三层优化问题运用较多的是Benders方法和C&CG方法。相比于Benders方法，C&CG算法在每次迭代中使用割平面策略生成一组新的约束，只涉及原始决策变量。此外，C&CG算法通常不要求问题的可微性，所以它通常比基于对偶信息的Benders算法对应的计算性能更优，故采用C&CG算法来求解该三层优化模型，将该模型转化为主问题模型和子问题模型。
本发明模型对应主问题的意义是：为了在给定的多种攻击方案下确定电力系统的最优防御性规划方案。因此，主问题的决策变量是：第k次迭代求解的发输电系统扩展规划方案
和
主问题模型公式描述如下：
min α
m＝1,…,k
式中，上标(k)表示迭代次数k，上标(m)表示对应物理量的第m次迭代，η表示中间变量，
和
为已知量，它们是通过迭代时求解子问题而获得，其余变量均需要优化求解。
本发明模型对应子问题意义是：在给定的单个规划策略下确定最严重的攻击方案。子问题的决策变量是：第k次迭代求解的协同攻击方案
和
子问题模型为一个双层优化模型，目标函数如下式所示：
上层约束如下式所示：
下层约束如下式所示：
子问题求解过程中，
和
为已知量，通过求解主问题得到。其余变量需要进行优化求解。
求解过程如图2所示，具体包括：
(1)输入数据(原有系统结构和候选系统结构)；
(2)设置k＝1；
(3)求解子问题模型(上层次求解子问题时初始条件为随机初始)，判断子问题的解是否收敛(判断UB-LB≤ε是否成立。如果是，则收敛)，若是，输出规划结果；若不是，执行步骤(4)
(4)基于子问题结果求解主问题得到新的规划结果，将k的值加1，将规划结果返回子问题。
以图3所示IEEE RTS-79测试系统进行算例分析，图中添加了对应的候选输电线路和候选发电机组(虚线以及用虚线连接表示)。
候选输电线路和候选发电机组的电气、经济参数分别如表1和表所示。其中，输电线路可建设为单回线或双回线，每种类型的发电机组在每个候选发电机组的节点最多可增装1台。
假设最大投资成本Ctotal为200M$。LR攻击负荷数据改变量相对于原负荷值的比值上限τ取0.5。C&CG算法中收敛系数ε设为10-6。
表1 IEEE RTS-79系统扩展方案候选线路
表2 IEEE RTS-79系统扩展方案候选机组
为了验证本发明公开的方法的有效性，分别对表3所示的14个防御场景进行了计算分析。这14个场景涵盖的攻击方式包括：LR攻击、线路物理攻击和机组物理攻击，涵盖的防御措施包括：基于扩展规划的防御性规划策略、针对机组或线路的传统加固策略，具体每个场景采用的攻击方式和防御方式详见表3。
表3防御场景
表4列出了14个防御场景的优化结果。其中，在第4列中，“L”表示加固的原系统的线路；“L'”表示新增的线路，后面的数字表示线路编号，编号顺序参考图2。第5列中“G”表示加固的原系统的机组，机组编号顺序参考表1。“G'”表示新增的机组，后面的数字表示机组类型编号，括号里面的数字表示机组连接的节点号。例如：“G'2(6,8)”表示在节点6和8各新增类型2机组1台。
表4各防御场景优化结果
分析表4，在发输电系统扩展规划策略和加固策略的防御效果方面，结论如下：
(1)14个防御场景下的规划系统遭受攻击后的削负荷量均大幅低于原始系统，说明发输电系统扩展规划和加固规划对七种攻击方式均有防御效果。
(2)场景13和场景14(或场景6和场景7)中原始系统遭受攻击后的负荷损失量虽然相同，但在相同的最大投资成本约束下，场景14(场景7)的最优防御策略实施后，攻击导致的负荷损失量比场景13(场景6)大，故场景14(场景7)需要更多的投资成本来防御攻击，这也说明由线路攻击、机组攻击和LR攻击组成的协同攻击方式导致的攻击后果较线路攻击和LR攻击组成的协同攻击方式更为严重。
(3)对比场景2和场景9(或场景4和场景11)可以发现，针对相同的物理攻击，不管是采用场景2中的加固策略还是场景9中的扩展规划策略，两种防御性措施实施后系统再次受到攻击时负荷损失量均为0，即针对物理攻击，两种防御策略的防御效果相同。
(4)分别对比场景3、5、6、7和场景10、12、13、14的结果可以发现：当攻击方式中包含LR攻击时，针对相同的攻击方案，扩展规划策略实施后再次应对恶意攻击时的削负荷量为0或接近于0，均大幅低于对应的机组或线路加固策略下的削负荷量，说明发输电系统扩展规划策略在防御LR攻击和协同攻击时优于加固机组和线路的策略。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (4)
1.一种应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法，其特征在于，包括：
S1、获取规划系统信息，规划系统由原有系统和候选系统组成，原有系统包括原有发电机组和候选输电机组，候选系统包括候选发电机组和候选输电线路；
S2、建立基于发输电系统规划人员角度的上层模型，上层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最小，上层模型的决策变量为候选发电机组是否为待修建发电机组，候选输电线路是否为待修建发电线路；
S3、建立基于发输电系统攻击者角度的中层模型，中层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最大，中层模型的决策变量为规划系统中的发电机组是否为被攻击发电机组，输电线路是否为被攻击输电线路，以及LR攻击的负荷测量值的改变量；
S4、建立基于发输电系统运行人员角度的下层模型，下层模型的目标为规划系统受攻击后的负荷削减量最小，上层模型的决策变量为规划系统中各发电机组出力和各负荷点的负荷削减量；
S5、通过列约束生成方法对上层模型、中层模型及下层模型进行求解，确定规划系统中候选发电机组是否为待修建发电机组，候选输电线路是否为待修建发电线路，得到规划系统建设方案。
2.如权利要求1所述的应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法，其特征在于，上层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合；
上层模型的约束条件包括：
投资费用约束：
式中，xL-l和xG-g分别表示候选输电线路l的修建判断值和候选发电机组g的修建判断值，xL-l和/或xG-g取值为1表示将候选输电线路l和/或候选发电机组g作为待修建输电线路和/或待修建发电机组，xL-l和/或xG-g取值为0表示不将候选输电线路l和/或候选发电机组g作为待修建输电线路和/或待修建发电机组；CL-l和CG-g分别表示候选输电线路l的投资成本和候选发电机组g的投资成本；Ctotal表示投资上限；Ω'L和Ω'G分别表示候选输电线路集合和候选发电机组集合；
上层节点功率平衡约束：
式中，ΩL和ΩG分别表示原有输电线路集合和原有发电机组集合；ΩB和ΩD分别表示原有系统节点集合和原有系统负荷点集合；
表示连接在节点b的原有发电机组和候选发电机组的集合；Pg表示发电机组g的出力；K(b,d)表示节点-负荷关联矩阵的第b行第d列的元素；，Ld表示负荷节点d的原始负荷，Fl表示线路有功潮流，S(l)表示线路l的起始节点编号，E(l)表示线路l的终止节点编号，l表示线路的角标；
上层原有输电线路潮流约束：
Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))vL-l l∈ΩL
式中，Bl表示线路l的电纳，θS(l)表示线路l起始节点的相角，θE(l)表示线路l终止节点的相角，vL-l表示已有输电线路l是否被选择为物理攻击对象的二进制变量，0表示被攻击，1表示不被攻击；
上层候选输电线路潮流约束：
Fl＝Bl(θS(l)-θE(l))xL-l l∈Ω'L
式中，xL-l表示候选输电线路l建设与否的二进制变量；
上层节点相角约束：
θr＝0
式中，
表示节点b的最小允许相角，θb表示节点b的相角，
表示节点b的最大允许相角，θr表示参考节点的相角；
规划系统输电线路真实有功潮流约束：
式中，
表示线路l的最大允许有功潮流。
3.如权利要求2所述的应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法，其特征在于，中层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合，所述规划系统包括新增的部分和原有的部分；
中层模型的约束条件包括：
LR攻击约束:
-τ·Ld≤ΔLd≤τ·Ld d∈ΩD
式中，ΔLd表示示LR攻击后负荷节点d的负荷测量值篡改量，设负荷测量值增大为正，减小为负，τ表示负荷数据篡改量相对于原负荷值的比值上限；
物理攻击约束：
式中，rL-l表示攻击原有输电线路l消耗的物理攻击资源，vG-g表示原有机组g是否被选择为物理攻击对象的二进制变量，0表示被攻击，1表示不被攻击，rG-g表示攻击原有发电机组g消耗的物理攻击资源，Rmax表示物理攻击资源上限；
协同攻击约束：
-(NB-1)·vL-l≤fl≤(NB-1)·vL-l l∈ΩL
NB表示系统节点数，fl表示第l条线路的虚拟SC潮流，A和A(b,l)分别表示电力系统节点-线路关联矩阵和节点-线路关联矩阵的第b行第l列元素。
4.如权利要求3所述的应对信息-物理协同攻击的发输电系统规划方法，其特征在于，下层模型的目标函数为：
式中，Sd表示规划系统遭受攻击后节点d的负荷削减量，ΩD表示规划系统中的节点的集合；
下层模型的约束条件包括：
下层原有输电线路潮流约束：
下层候选输电线路潮流约束：
下层节点功率平衡约束：
下层节点相角约束：
式中，
和
分别表示系统遭受LR攻击后，运行人员基于所测量的虚假负荷数据进行分析后所确定的节点相角、参考节点相角；
规划系统输电线路虚假潮流约束：
式中，
表示线路l的最大允许有功潮流；
原有系统发电机组出力约束：
候选机组出力约束：
规划系统削负荷量约束：
0≤Sd≤Ld+ΔLd d∈ΩD。
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