CN112865085B - 一种用于电力信息物理系统的攻击模拟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于电力信息物理系统的攻击模拟方法及系统，该方法步骤包括：S1.获取目标电力系统的拓扑结构特征信息；S2.根据拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型；S3.计算电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值，按照计算得到的重要度值筛选出具有隐蔽性的目标线路；S4.以筛选出的目标线路作为攻击对象，对电力信息物理网络拓扑模型中目标线路进行多次的协同攻击，得到攻击模拟结果以用于电网进行优化调度。本发明能够实现高隐蔽性线路的攻击模拟，提升电力信息物理系统抵御攻击能力。

Description

一种用于电力信息物理系统的攻击模拟方法及系统

技术领域

本发明涉及电力信息物理系统技术领域，尤其涉及一种用于电力信息物理系统的攻击模拟方法及系统。

背景技术

随着智能电网建设的不断推进，现代电网已经发展成为物理电网与信息网深度融合的电力信息物理系统。近年来电力系统遭受攻击引发故障的事件层出不穷，如攻击者对电力系统中的某个环节、某条线路进行攻击。而电力信息物理系统的拓扑结构庞大而复杂，如对电力系统攻击中重要或关键线路展开攻击而引发故障，所引发的故障不仅会影响本层网络，同时还可能会通过物理电网与信息网的耦合关系进行交替传播，进而引发连锁故障，最终甚至造成严重的大停电事故，严重破坏电力系统的稳定运行。电力系统作为现代社会最重要的基础设施之一，其安全稳定运行已逐渐成为关注的焦点。

为消除电力系统中上述故障风险，一种有效的方案即是对电力系统进行攻击模拟，即通过构建针对电力信息物理系统的攻击场景，然后模拟攻击者的攻击行为进行攻击模拟，以降低系统故障风险，实现电网的安全防护。针对电力信息物理系统的攻击模拟，由于电力信息物理系统的拓扑结构庞大而复杂，为避免处理庞大的数据量，以及传统调度策略也均是侧重于重要线路的保护与控制，现有技术中攻击模拟方法中均是相适应的通过获取电力系统中重要或关键的线路、忽略相对重要程度较低的线路来构建出攻击场景，再针对该重要或关键线路构建的攻击场景进行攻击模拟。

但是实际上电力系统中除重要或关键线路外，还存在非常多会对电网运行产生不可忽视影响的线路，针对该类线路的单次攻击可能对电网运行的影响较小，而通过协同攻击该类线路又可能会引发大停电等事故，也因此该类线路在攻击模拟中极易于被忽视，攻击该类线路具有高隐蔽性而不易被察觉。因此实际上采用上述传统电力系统的攻击模拟方法时，即便完成攻击模拟后，仍然可能会存在非常多的高隐蔽性线路故障风险，致使系统的安全稳定性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现操作简单、成本低、攻击模拟效果好且安全可靠的用于电力信息物理系统的攻击模拟方法及系统，能够实现高隐蔽性线路的攻击模拟，提升电力信息物理系统系统抵御攻击能力。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于电力信息物理系统的攻击模拟方法，步骤包括：

S1.特征信息获取：获取目标电力系统的拓扑结构特征信息；

S2.拓扑模型构建：根据所述拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型；

S3.隐蔽线路筛选：计算所述电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值，按照计算得到的所述重要度值筛选出具有隐蔽性的目标线路；

S4.攻击模拟：以筛选出的目标线路作为攻击对象，对所述电力信息物理网络拓扑模型中目标线路进行多次的协同攻击，得到攻击模拟结果以用于电网进行优化调度。

进一步的，所述步骤S2的步骤包括：根据实际电网信息物理系统的拓扑结构，将物理电网中的发电厂、变电站与信息网的通信站抽象为电力节点，将物理电网中的输电线路及信息网中的通信线路抽象为电力边，并将物理电网建模为由所述电力边与所述电力节点形成的无向加权连通图G_p＝(V,E,W)，以及将信息网建模为由信息边与信息节点组成的无向无权连通图G_c＝(V,E)，构建得到所述电力信息物理网络拓扑模型，其中V＝{1,2,3....N}表示电力节点集合，E＝{1,2,3....M}表示电力边集，W＝{W₁,W₂......W_M}表示所述电力边的权重集合，N为所述电力节点的数量，M为所述电力边的数量。

进一步的，所述线路的重要度值根据所述电力信息物理网络拓扑模型的拓扑结构中对应线路的权重计算得到。

进一步的，所述步骤S3中计算线路的重要度值的步骤包括：

S31.根据目标线路l两端节点i,j的类型确定目标线路两端节点电压等级的修正系数λ(i,j)，以及根据目标线路l的节点参数计算目标线路l对应的权重w_lij；

S32.根据所述修正系数λ(i,j)以及权重w_lij计算目标线路l的综合重要度值W_l；

S33.使用所述综合重要度值W_l最终计算得到目标线路l的重要度值P_l。

进一步的，所述目标线路l的重要度值P_l具体按照下式计算得到：

W_l＝w_lij*λ(i,j)

w_lij＝μ(k_i*k_j)+(1-μ)(B_i*B_j)

其中，W_l为目标线路l对应的综合重要度；w_lij为目标线路l拓扑结构层面的重要度，λ(i,j)为目标线路l两端节点电压等级的修正系数；μ表示比重系数，且0≤μ≤1；k_i和k_j分别为目标线路l两端节点i、j的度数；B_i和B_j分别为目标线路l两端节点i、j的介数；α、β分别为指定的220kV及以上电压等级电网中220kV与500kV的线路传输容量，V_i220为指定的220kV电压等级厂站节点集，V_i500为指定的500kV电压等级厂站节点集。

进一步的，所述步骤S3中，具体计算出所述电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值后，按照从小到大的顺序进行排序，对排序后结果取指定比例的前部分线路作为筛选出的目标线路。

进一步的，所述步骤S4的步骤包括：

S41.启动一次攻击，随机选取一个目标线路作为攻击对象并断开选取的目标线路以模拟攻击行为；

S42.计算选取的目标线路断开引起电网潮流重载后潮流的重新分布；

S43.判断线路是否过载引发保护装置动作而故障，并模拟线路连锁故障；

S44.向调度中心发送电网实时运行参数与状态信息，并按照路由规则完成信息传递；

S45.获取电网实时运行状态信息后进行分析计算，生成决策控制命令以对电网进行优化调度；

S46.判断当前是否达到预设攻击次数，如果是获取当前攻击对系统造成的影响并退出攻击模拟，否则返回步骤S41以再次进行攻击模拟。

进一步的，所述步骤S43采用概率模型按照下式模拟线路连锁故障：

其中，F_l、F_lmax分别为目标线路l的直流潮流与运行容量，S_l为目标线路l的极限运行容量。

一种用于电力信息物理系统的攻击模拟系统，包括：

特征信息获取模块，用于获取目标电力系统的拓扑结构特征信息；

拓扑模型构建模块，用于根据所述拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型；

隐蔽线路筛选模块，用于计算所述电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值，取重要度值最低的部分线路作为筛选出的目标线路；

攻击模拟模块，用于以筛选出的目标线路作为攻击对象，对所述电力信息物理网络拓扑模型中目标线路进行多次的协同攻击，得到攻击模拟结果以用于电网进行优化调度。

一种用于电力信息物理系统的攻击模拟系统，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，以执行上述方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明考虑电网中隐蔽性线路对系统攻击模拟的影响以及隐蔽性线路的特性，通过构建出电力信息物理网络拓扑模型后，计算电力系统中的所有线路的重要度值，按照重要度值来筛选出隐蔽线路作为攻击对象，从攻击者的视角建立高隐蔽性多阶段攻击场景，再针对该攻击场景模拟攻击者针对电网中筛选出的线路的攻击行为，能够实现电力系统中隐蔽性线路的攻击模拟，确保攻击模拟的效果，利用该攻击模拟效果可以利于电网实现优化调度，有效提升电力信息物理系统防御攻击能力，从而提升抵御大停电等故障风险的能力。

2、本发明进一步考虑重要程度低线路的特性，通过按照重要度值筛选出重要度值最低的部分线路，可以快速筛选出高隐蔽性的线路进行针对性的攻击场景构建，实现高隐蔽性线路的攻击模拟，提升电力信息物理系统防御攻击能力，同时能够避免不必要的大量攻击模拟过程，减少实现复杂程度以及实现成本。

3、本发明进一步能够实现对筛选出的高隐蔽性线路进行多次协同攻击模拟，基于多次的协同攻击模拟，能够精准的确定出会影响电网运行故障的隐蔽性线路，从而有效优化电网调度，确保电力系统的安全稳定性。

附图说明

图1为本实施例用于电力信息物理系统的攻击模拟方法的实现流程示意图。

图2为本实施例中攻击模拟的实现流程图。

图3为在具体应用实施例中采用的220kV及以上电压等级电网拓扑结构示意图。

图4为在具体应用实施例中采用的220kV及以上电压等级信息网拓扑结构示意图。

图5为在具体应用实施例中得到的电网剩余负荷互补累积概率分布图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例用于电力信息物理系统的攻击模拟方法的步骤包括：

S1.特征信息获取：获取目标电力系统的拓扑结构特征信息；

S2.拓扑模型构建：根据拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型；

S3.隐蔽线路筛选：计算电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值，按照重要度值筛选出具有隐蔽性的目标线路；

S4.攻击模拟：以筛选出的目标线路作为攻击对象，对电力信息物理网络拓扑模型中目标线路进行多次的协同攻击，得到攻击模拟结果以用于电网进行优化调度。

本实施例考虑电网中隐蔽性线路对系统攻击模拟的影响以及隐蔽性线路的特性，通过构建出电力信息物理网络拓扑模型后，计算电力系统中的所有线路的重要度值，按照重要度值来筛选出隐蔽线路作为攻击对象，从攻击者的视角建立高隐蔽性多阶段攻击场景，再针对该攻击场景模拟攻击者针对电网中筛选出的线路的攻击行为，能够实现电力系统中隐蔽性线路的攻击模拟，确保攻击模拟的效果，利用该攻击模拟效果可以利于电网实现优化调度，有效提升电力信息物理系统防御攻击能力，从而提升抵御大停电等故障风险的能力。

本实施例基于系统数据获取系统拓扑结构特征信息后，根据拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型。本实施例中步骤S2的具体步骤包括：根据实际电网信息物理系统的拓扑结构，将物理电网中的发电厂、变电站与信息网的通信站抽象为电力节点，将物理电网中的输电线路及信息网中的通信线路抽象为电力边，并将物理电网建模为由电力边与电力节点形成的无向加权连通图G_p＝(V,E,W)，以及将信息网建模为由信息边与信息节点组成的无向无权连通图G_c＝(V,E)，构建得到电力信息物理网络拓扑模型，其中V＝{1,2,3....N}表示电力节点集合，E＝{1,2,3....M}表示电力边集，W＝{W₁,W₂......W_M}表示电力边的权重集合，N为电力节点的数量，M为电力边的数量。

本实施例中，线路的重要度值具体根据电力信息物理网络拓扑模型的拓扑结果中对应线路的权重计算得到。依据系统拓扑结构特征信息按照上述方式构建出电力信息物理网络拓扑模型后，由模型中拓扑结构以及节点参数即可以得到对应各线路的权重，各条线路的权重即可表征线路的重要程度，重要程度高的线路对应的权重值大，相反的，重要程度低的线路对应的权重值小；确定出各条线路的权重值后即可确定出网络拓扑模型中哪些线路为重要程度高的线路，哪些为重要程度低的线路，从而便于查找出隐蔽性高的线路。

本实施例步骤S3中计算线路的重要度值的具体步骤包括：

S31.根据目标线路l两端节点i,j的类型确定目标线路两端节点电压等级的修正系数λ(i,j)，以及根据目标线路l的节点参数计算目标线路l对应的权重w_lij；

S32.根据修正系数λ(i,j)以及权重w_lij计算目标线路l的综合重要度值W_l；

S33.使用综合重要度值W_l计算目标线路l的重要度值P_l。

本实施例通过综合线路两端节点的类型以及节点权重来共同确定综合重要度值，由综合重要度值最终确定重要度值，能够更为准确的表征不同类型线路的重要程度，从而进一步提高攻击模拟的效果。

本实施例中，目标线路l的重要度值P_l具体按照下式计算得到：

其中：

W_l＝w_lij*λ(i,j) (2)

w_lij＝μ(k_i*k_j)+(1-μ)(B_i*B_j) (3)

其中，W_l为目标线路l对应的综合重要度；w_lij为目标线路l拓扑结构层面的重要度，λ(i,j)为目标线路l两端节点电压等级的修正系数；μ表示比重系数，且0≤μ≤1；k_i和k_j分别为目标线路l两端节点i、j的度数；B_i和B_j分别为目标线路l两端节点i、j的介数；α、β分别为指定的220kV及以上电压等级电网中220kV与500kV的线路传输容量，V_i220为指定的220kV电压等级厂站节点集，V_i500为指定的500kV电压等级厂站节点集。

可以理解的是，除上述重要度值计算方式外，也可以根据实际需求采用其他方法来计算重要度值，以进一步提高隐蔽性线路的查找精度或效率。

本实施例步骤S3中，具体计算出电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值后，按照从小到大的顺序进行排序，对排序后结果取指定比例的前部分线路作为筛选出的目标线路。如可以在计算电网中所有线路的重要度值并按照升序进行排序后，为选取排序前30％的线路作为攻击对象，以提升攻击的隐蔽性，当然也可以根据实际需求，取排序后其他比例的部分线路作为攻击对象，甚至还可以取重要程度值小于预设阈值的部分线路作为攻击对象。

相比于重要或关键线路，电力系统中重要程度低的线路更具有高隐蔽性，最易于被忽视，但是对重要程度低的线路进行多次协同攻击仍然可能造成系统较大故障。本实施例考虑重要程度低线路的特性，通过按照重要度值筛选出重要度值最低的部分线路，可以快速筛选出高隐蔽性的线路进行针对性的攻击场景构建，实现高隐蔽性线路的攻击模拟，提升电力信息物理系统防御攻击能力，同时能够避免不必要的大量攻击模拟过程，减少实现复杂程度以及实现成本。

本实施例中步骤S4的步骤包括：

S41.启动一次攻击，攻击次数t＝1，随机选取一个目标线路作为攻击对象并断开选取的目标线路以模拟攻击行为；

S42.计算选取的目标线路断开引起电网潮流重载后潮流的重新分布；

S43.判断目标线路断开后是否过载引发保护装置动作而故障，并模拟线路连锁故障；

S44.向调度中心发送电网实时运行参数与状态信息，并按照路由规则完成信息传递；

S45.获取电网实时运行状态信息后进行分析计算，生成决策控制命令以对电网进行优化调度；

S46.判断当前是否达到预设攻击次数，如果是获取当前攻击对系统造成的影响并退出攻击模拟，否则t＝t+1，返回步骤S41以再次进行攻击模拟。

经过上述步骤后，可实现对筛选出的高隐蔽性线路的多次协同攻击模拟，基于多次的协同攻击模拟，能够精准的确定出会影响电网运行故障的隐蔽性线路，从而有利用准确优化电网调度，确保电力系统的安全稳定性。

上述步骤S4具体采用概率模型按照下式模拟线路连锁故障：

其中，F_l、F_lmax分别为目标线路l的直流潮流与运行容量，S_l为目标线路l的极限运行容量。

本实施例进一步定义剩余负荷百分比Load为：

式中，L表示电网初始负荷量；Z表示攻击引发故障解列的子系统集合。Load越小表示负荷损失越多，攻击造成的影响越恶劣。当攻击终止时统计系统剩余负荷百分比Load，由系统剩余负荷百分比Load确定攻击造成的影响，得到最终的攻击模拟结果。

如图2所示，在具体应用实施例中执行攻击模拟时，按照上式(1)～(5)分别定义重要度值以及剩余负荷百分比，依次选取攻击对象进行攻击模拟，每次选取攻击对象进行攻击模拟时，依次按照上述步骤执行直流潮流分布计算、连锁故障模拟、信息传递以及信息网优化调度，直至完成所有次数的攻击，攻击停止时计算系统的剩余负荷百分比，以确定当前攻击对系统的影响，从而便于实现能够优化。攻击次数具体可以为5，当然也可以根据实际需求设置攻击次数。

为验证本发明的有效性，以某省220kV及以上电压等级电力信息物理系统为例，采用本发明方法进行攻击模拟仿真，具体该电网包含254个厂站节点、414条输电线路，信息网中包含230个信息节点、319条通信线路，电网与信息网的拓扑结构分别如图3和图4所示。利用python3.7为仿真工具进行仿真，仿真次数为1000次。得到的高隐蔽攻击场景下仿真1000次系统剩余负荷互补累积概率分布如图5所示。

为了便于分析与验证，表1给出了本实施例中得到的重要度按照升序排序前10位与最后10位的线路及其重要度结果。

表1重要度按照升序排序前十位与最后十位的线路及其重要度

排序	线路编号	重要度	排序	线路编号	重要度
						1	(64-175)	2.046e-2	405	(177-178)	3.134e-4
2	(32-104)	1.903e-2	406	(240-101)	2.765e-4
						3	(48-64)	1.732e-2	407	(81-226)	2.731e-4
4	(64-187)	1.731e-2	408	(130-243)	2.668e-4
						5	(104-127)	1.73e-2	409	(140-143)	2.511e-4
6	(64-79)	1.417e-2	410	(208-209)	2.502e-4
						7	(79-91)	1.416e-2	411	(248-217)	2.479e-4
8	(32-90)	1.386e-2	412	(254-195)	2.467e-4
						9	(5-90)	1.384e-2	413	(203-200)	2.366e-4
10	(105-104)	1.383e-2	414	(2-3)	2.326e-4

从表1可以看出，电网中重要度排序靠前与排序靠后的线路重要度差异十分明显，重要度高的线路对电网的安全稳定运行起到关键作用，而电网中重要度较低的线路对电网的影响也不可忽略。同时结合图4可以看出，针对电网中重要度低的线路构建高隐蔽性攻击场景，经过5次阶段性攻击后，对电网也可能造成较大的负荷损失，严重影响电力系统的安全稳定运行。即采用本发明方法，按照重要程度值筛选出重要程度低的隐蔽性线路构建攻击场景，能够实现电力系统中隐蔽性线路的攻击模拟，有效提升电力信息物理系统防御攻击能力。

本实施例用于电力信息物理系统的攻击模拟系统包括：

特征信息获取模块，用于获取目标电力系统的拓扑结构特征信息；

拓扑模型构建模块，用于根据拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型；

目标对象筛选模块，用于计算电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值，取重要度值最低的部分线路作为筛选出的目标线路；

攻击模拟模块，用于以筛选出的目标线路作为攻击对象，对电力信息物理网络拓扑模型中目标线路进行多次的协同攻击，得到攻击模拟结果以用于电网进行优化调度。

本实施例中，拓扑模型构建模块具体根据实际电网信息物理系统的拓扑结构，将物理电网中的发电厂、变电站与信息网的通信站抽象为电力节点，将物理电网中的输电线路及信息网中的通信线路抽象为电力边，并将物理电网建模为由所述电力边与所述电力节点形成的无向加权连通图G_p＝(V,E,W)，以及将信息网建模为由信息边与信息节点组成的无向无权连通图G_c＝(V,E)，构建得到所述电力信息物理网络拓扑模型，其中V＝{1,2,3....N}表示电力节点集合，E＝{1,2,3....M}表示电力边集，W＝{W₁,W₂......W_M}表示所述电力边的权重集合，N为所述电力节点的数量，M为所述电力边的数量。

本实施例中，目标对象筛选模块具体计算出电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值后，按照从小到大的顺序进行排序，对排序后结果取指定比例的前部分线路作为筛选出的目标线路。

本实施例中，攻击模拟模块包括：

模拟启动单元，用于启动一次攻击，随机选取一个目标线路作为攻击对象并断开选取的目标线路以模拟攻击行为；

潮流分布计算单元，用于计算选取的目标线路断开引起电网潮流重载后潮流的重新分布；

连锁故障模拟单元，用于判断线路是否过载引发保护装置动作而故障，并模拟线路连锁故障；

信息传递单元，用于向调度中心发送电网实时运行参数与状态信息，并按照路由规则完成信息传递；

优化调度单元，用于获取电网实时运行状态信息后进行分析计算，生成决策控制命令以对电网进行优化调度；

判断单元，用于判断当前是否达到预设攻击次数，如果是获取当前攻击对系统造成的影响并退出攻击模拟，否则返回模拟启动单元以再次进行攻击模拟。

本实施例用于电力信息物理系统的攻击模拟系统与上述用于电力信息物理系统的攻击模拟方法为一一对应，两者具有相同的实现原理以及技术效果，在此不再一一赘述。

在另一实施例中，本发明用于电力信息物理系统的攻击模拟系统还可以为：包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行计算机程序，处理器用于执行计算机程序，以执行如上述用于电力信息物理系统的攻击模拟方法。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种用于电力信息物理系统的攻击模拟方法，其特征在于，步骤包括：

S1.特征信息获取：获取目标电力系统的拓扑结构特征信息；

S2.拓扑模型构建：根据所述拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型；

S3.隐蔽线路筛选：计算所述电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值，按照计算得到的所述重要度值筛选出具有隐蔽性的目标线路；

S4.攻击模拟：以筛选出的目标线路作为攻击对象，对所述电力信息物理网络拓扑模型中目标线路进行多次的协同攻击，得到攻击模拟结果以用于电网进行优化调度；

所述线路的重要度值根据所述电力信息物理网络拓扑模型的拓扑结构中对应线路的权重计算得到；

所述步骤S3中计算线路的重要度值的步骤包括：

S31.根据目标线路l两端节点i,j的类型确定目标线路两端节点电压等级的修正系数λ(i,j)，以及根据目标线路l的节点参数计算目标线路l对应的权重w_lij；

S32.根据所述修正系数λ(i,j)以及权重w_lij计算目标线路l的综合重要度值W_l；

S33.使用所述综合重要度值W_l最终计算得到目标线路l的重要度值P_l；

所述目标线路l的重要度值P_l具体按照下式计算得到：

W_l＝w_lij*λ(i,j)

w_lij＝μ(k_i*k_j)+(1-μ)(B_i*B_j)

其中，W_l为目标线路l对应的综合重要度；w_lij为目标线路l拓扑结构层面的重要度，λ(i,j)为目标线路l两端节点电压等级的修正系数；μ表示比重系数，且0≤μ≤1；k_i和k_j分别为目标线路l两端节点i、j的度数；B_i和B_j分别为目标线路l两端节点i、j的介数；α、β分别为指定的220kV及以上电压等级电网中220kV与500kV的线路传输容量，V_i220为指定的220kV电压等级厂站节点集，V_i500为指定的500kV电压等级厂站节点集。

2.根据权利要求1所述的用于电力信息物理系统的攻击模拟方法，其特征在于，所述步骤S2的步骤包括：根据实际电网信息物理系统的拓扑结构，将物理电网中的发电厂、变电站与信息网的通信站抽象为电力节点，将物理电网中的输电线路及信息网中的通信线路抽象为电力边，并将物理电网建模为由所述电力边与所述电力节点形成的无向加权连通图G_p＝(V,E,W)，以及将信息网建模为由信息边与信息节点组成的无向无权连通图G_c＝(V,E)，构建得到所述电力信息物理网络拓扑模型，其中V＝{1,2,3....N}表示电力节点集合，E＝{1,2,3....M}表示电力边集，W＝{W₁,W₂......W_M}表示所述电力边的权重集合，N为所述电力节点的数量，M为所述电力边的数量。

3.根据权利要求1～2中任意一项所述的用于电力信息物理系统的攻击模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中，具体计算出所述电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值后，按照从小到大的顺序进行排序，对排序后结果取指定比例的前部分线路作为筛选出的目标线路。

4.根据权利要求1～2中任意一项所述的用于电力信息物理系统的攻击模拟方法，其特征在于，所述步骤S4的步骤包括：

S41.启动一次攻击，随机选取一个目标线路作为攻击对象并断开选取的目标线路以模拟攻击行为；

S42.计算选取的目标线路断开引起电网潮流重载后潮流的重新分布；

S43.判断线路是否过载引发保护装置动作而故障，并模拟线路连锁故障；

S44.向调度中心发送电网实时运行参数与状态信息，并按照路由规则完成信息传递；

S45.获取电网实时运行状态信息后进行分析计算，生成决策控制命令以对电网进行优化调度；

S46.判断当前是否达到预设攻击次数，如果是获取当前攻击对系统造成的影响并退出攻击模拟，否则返回步骤S41以再次进行攻击模拟。

5.根据权利要求4所述的用于电力信息物理系统的攻击模拟方法，其特征在于，所述步骤S43采用概率模型按照下式模拟线路连锁故障：

其中，F_l、F_lmax分别为目标线路l的直流潮流与运行容量，S_l为目标线路l的极限运行容量。

6.一种用于电力信息物理系统的攻击模拟系统，其特征在于，包括：

特征信息获取模块，用于获取目标电力系统的拓扑结构特征信息；

拓扑模型构建模块，用于根据所述拓扑结构特征信息构建电力信息物理网络拓扑模型；

隐蔽线路筛选模块，用于计算所述电力信息物理网络拓扑模型中所有线路的重要度值，取重要度值最低的部分线路作为筛选出的目标线路；

攻击模拟模块，用于以筛选出的目标线路作为攻击对象，对所述电力信息物理网络拓扑模型中目标线路进行多次的协同攻击，得到攻击模拟结果以用于电网进行优化调度；

所述线路的重要度值根据所述电力信息物理网络拓扑模型的拓扑结构中对应线路的权重计算得到；

所述隐蔽线路筛选模块中计算线路的重要度值包括：

根据目标线路l两端节点i,j的类型确定目标线路两端节点电压等级的修正系数λ(i,j)，以及根据目标线路l的节点参数计算目标线路l对应的权重w_lij；

根据所述修正系数λ(i,j)以及权重w_lij计算目标线路l的综合重要度值W_l；

使用所述综合重要度值W_l最终计算得到目标线路l的重要度值P_l；

所述目标线路l的重要度值P_l具体按照下式计算得到：

W_l＝w_lij*λ(i,j)

w_lij＝μ(k_i*k_j)+(1-μ)(B_i*B_j)

其中，W_l为目标线路l对应的综合重要度；w_lij为目标线路l拓扑结构层面的重要度，λ(i,j)为目标线路l两端节点电压等级的修正系数；μ表示比重系数，且0≤μ≤1；k_i和k_j分别为目标线路l两端节点i、j的度数；B_i和B_j分别为目标线路l两端节点i、j的介数；α、β分别为指定的220kV及以上电压等级电网中220kV与500kV的线路传输容量，V_i220为指定的220kV电压等级厂站节点集，V_i500为指定的500kV电压等级厂站节点集。

7.一种用于电力信息物理系统的攻击模拟系统，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述计算机程序，以执行如权利要求1～5中任意一项所述方法。

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