标记的数 据汇总至roCXPhasor Data Concentrator);而FOC收集完成信息后进一步将信息汇总至更 高一级的sPDC(the super Phasor Data Concentrator)。整个过程中既可以通过有线网络 传输数据信息，也可以通过无线网络传输信息。而数据的时间标记由GPS同步。以IEEE14节 点电力网络为例，图2为IEEE14节点系统模型图。其中为了保证系统的可观性，初始布置的 PMU分别位于节点2，节点6，节点8与节点9。根据图3给出的考虑安全性的PMU配置方法流程， 可以如下实施该方法。
[0033] 步骤(1)获取电网模型的导纳矩阵Y，节点数N为14
[0034] 步骤(2)采用已有的考虑系统可观性的PMU优化配置方法（比如0-1整数规划法）， 得到满足系统可观的PMU初始配置，从而初始化PMU安装向量Po，得到PMU安装个数η，目标安 全系数ki。
[0035] 由于初始PMU布置位置分别为节点2,节点6,节点8与节点9;因此得Po=[0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0];节点数n = 4;安全系数不妨设为 1α = 2/3;1? = 1/2;1? = 1/3
[0036 ]步骤(3)根据PMU安装向量Ρο获取测量向量Mo与相关矩阵Ho，并设定加权矩阵W为单 位矩阵。
[0037] 步骤(4)根据线性最小二乘状态估计方法，计算得到不受攻击条件下状态估计的 结果向MXo
[0038] X〇=[(H0T)*ffHo]_1(H〇T)*ffMo (1)
[0039] 步骤(5)用信息篡改攻击遍历PMU获取的测量向量Mo中的数据元素，分别重新计算 状态估计结果X，并与X〇比较求得偏移量E。取偏移量最大的结果作为基准E〇
[0040] P)
[0041 ] 步骤(6)PMU安装个数η增1。设置控制变量i，并令i为l，$Emin max为10000000
[0042] 步骤(7)得到新的PMU安装向量P = Po,并令P第i个非零元素为1
[0043] 步骤⑶根据新的PMU安装向量P获取测量向量Μ与相关矩阵Η
[0044] 步骤（9)用信息篡改攻击遍历PMU获取的测量向量Μ中的数据元素，篡改量t = 10%;分别重新计算状态估计结果X，并与Xo比较求得偏移量E。取偏移量最大的结果记作 Emax
[0045]
[0046] (4；)
[0047] 步骤(10)若Emax<Emin max，则令Emi_x = Emax;否则直接进行下一步骤
[0048] 步骤(ll)gi<N_n，则令i增1，并返回执行步骤7;否则直接进行下一步骤
[0049] 步骤（12)令 Pq = P
[0050] 步骤（13 )若Eminmax > Εο X k，且11 < N，则返回执行步骤6 ;若Eminmax >E〇Xk，而n = N，则 无解;若Eminmax < Εο X k，则得到目标配置方案的配置向量Pi = P
[0051] 因此可得，为了达到安全性指标的要求，PMU配置结果如表1所示。当安全系数为2/ 3时，需要配置PMU的节点分别为:节点2，节点6，节点5，节点9与节点12 ;当安全系数为1/2 时，需要配置PMU的节点分别为:节点2,节点6,节点5,节点9与节点12,节点4,节点14;当安 全系数为1/3时，需要配置PMU的节点分别为:节点2,节点6,节点5,节点9与节点12,节点4， 节点14,节点10,节点7,节点5,节点11。
[0052] 表1 IEEE14节点系统考虑安全性PMU配置结果
[0053]
[0054] 考虑到安全系数可能根据实际需求所改变，给出IEEE14节点系统模型在该方法 下，状态估计偏移指标与安全性指标随配置PMU个数增加的变化曲线，分别如图4与图5所 不。
【主权项】
1. 计及信息安全约束的广域测量系统PMU优化配置方法，其特征在于，该方法具体包括 W下步骤： 步骤(1)获取电网模型的导纳矩阵Y，节点数N; 步骤(2)采用已有的考虑系统可观性的PMU优化配置方法，得到满足系统可观的PMU初 始配置，从而初始化PMU安装向量Po，得到PMU安装个数n，并设定不同的目标安全系数ki; 步骤(3)根据PMU安装向量Po获取测量向量Mo与相关矩阵化，并设定加权矩阵W; 步骤(4)计算得到不受攻击条件下状态估计的结果向量Xo; 步骤(5)用信息篡改攻击遍历PMU获取的测量向量Mo中的数据元素，篡改量为t，分别重 新计算状态估计结果X，并与Xo比较求得偏移量E。取偏移量最大的结果作为基准Eo(化 步骤(6 ) PMU安装个数n增1。设置控制变量i，并令i为1，令Emin max为大值； 步骤(7)得到新的PMU安装向量P = Po,并令P第i个非零元素为1; 步骤(8)根据新的PMU安装向量P获取测量向量M与相关矩阵H; 步骤(9)用信息篡改攻击遍历PMU获取的测量向量M中的数据元素，分别重新计算状态 估计结果X，并与Xo比较求得偏移量E。取偏移量最大的结果记作Emax X=[化了)*胖町1姐)*丽 (3)(旬； 步骤（10)若Emax<Emin max,则令Emin Hiax = Emax;否则直接进行下一步骤； 步骤(ll)若i<N-n，则令i增1，并返回执行步骤7;否则直接进行下一步骤； 步骤（12)令Po = P; 步骤（13 )右Emin max〉E〇 X k ,且!1 <N,则返回执化步骤6 ;右Emin max〉E〇 X k ,而n二N,则无 解;右Emin max ^ Eo X k ,则得到目柄;配置方案的配置向重Pl = P。2. 根据权利要求1所述的计及信息安全约束的广域测量系统PMU优化配置方法，其特征 在于:计算得到不受攻击条件下状态估计的结果向量Xo为根据线性最小二乘状态估计方 法； Xo = [ ( HqT )啼曲]-1 化〇T) *WM〇。
【专利摘要】本发明公开了一种计及信息安全约束的广域测量系统PMU优化配置方法，本发明通过对广域测量系统WAMS中PMU设备的合理优化配置，在保证系统可观性的前提下，使其在面对信息攻击时，可以将状态估计的计算结果偏差限定在设定的阈值之内。本方法在考虑系统安全性时，针对攻击者会考虑电力系统网络脆弱节点或攻击危害影响最大节点来实施信息篡改攻击的可能，保证了系统即使面对最极端的信息篡改攻击选点，也可以保证使其状态估计偏差控制在预设的可以接受的范围内。该方法能在保证系统可观性的前提下，降低系统在受到此类恶意信息篡改攻击时状态估计的偏移，使其控制在预设的可以接受的范围内，达到维护电力信息物理系统安全性的目的。
【IPC分类】H02J3/24
【公开号】CN105515017
【申请号】CN201510920820
【发明人】赵婷, 王宇飞, 李焕, 刘贺, 孙辰军, 王占魁, 李士林, 卢毅, 杨强, 林志赟, 徐文渊, 王轶楠, 张泰民, 徐昀
【申请人】国网智能电网研究院, 国家电网公司, 国网河北省电力公司, 浙江大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月11日