基于拓扑篡改的电力市场虚假数据注入攻击方案

王胜锋，丁 洲，吴劲松，邱爱兵

（南通大学 电气工程学院，江苏 南通 226019）

0 引言

随着电力系统通信智能化的快速发展，现代电力系统已发展成为由信息网和电力网深度融合而成的典型电力信息物理融合系统（CPPS）［1-2］。2019 年10月16日，《泛在电力物联网白皮书2019》的发布标志着我国CPPS 的建设正在加速推进［3］。与此同时，随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》的发布，我国电力体制改革稳步推进，逐步开始建设电力市场［4］。能量管理系统（EMS）、市场管理系统（MMS）是实现信息层（现场传感器测量和通信网络）与物理系统和市场运营深度融合的关键。网络拓扑处理器（NTP）和状态估计是EMS 的核心功能。NTP根据断路器／开关的状态数据构建系统拓扑，EMS使用NTP 生成的网络拓扑结构，根据传感器测量的节点注入功率和线路流过功率估计节点电压幅值以及电压相角，MMS 则使用EMS 估计所得数据进行电价计算以及运营决策等操作［5］。

电网拓扑的一致性、完整性是监控中心确保电力系统安全经济运行的基本前提［6］。然而，在上述融合过程中，由于通信网络具有开放性、脆弱性，会导致NTP 面临各种类型的网络攻击。此外，MMS 计算的节点边际价格（LMP）与电力系统的实际运行状态密切相关，这使得准确的状态估计至关重要。网络攻击者可通过修改量测值来改变拓扑结构及状态估计结果，进而影响电力市场，这给电力市场带来了隐患［7］。虚假数据注入攻击（FDIA）是典型的针对状态估计的网络攻击，此类攻击具有隐蔽性、复杂性、破坏性大等特点［8］。……