基于改进自注意力机制生成对抗网络的智能电网GPS欺骗攻击防御方法

李元诚，杨珊珊

（华北电力大学 控制与计算机工程学院，北京 102206）

0 引言

现代电力系统的规模不断扩大，互联程度不断加强，结构和运行方式日趋复杂，对状态估计［1］提出了更高的要求，传统的数据采集与监视控制SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统所采集量测值的精度已不能满足状态估计的要求。相量测量装置PMU（Phasor Measurement Unit）［2］能够对节点电压相量和支路电流相量等状态量进行高精度的同步量测，有效提高智能电网状态估计的精度［3］。但PMU成本高，经常采用基于PMU和SCADA系统混合量测的电力系统状态估计方法［4］。

PMU 在提高智能电网状态估计精度的同时，也带来了一系列的安全问题。PMU 的全球定位系统（GPS）接收机以射频方式接收来自不同卫星的GPS信号。GPS 信号包括未加密的C／A 码和加密的P（Y）码。PMU 接收到的GPS 信号为未加密的C／A码［5］。C／A 码的码结构是公开的，很容易被攻击者利用，通过伪造GPS信号欺骗接收机，所以未加密的GPS 信号容易受到欺骗攻击。研究人员已经对GPS欺骗攻击GSA（GPS Spoofing Attack）进行了现场测试，验证了其可行性［6］。此外，欺骗者可以成功地修改PMU 量测值的时间戳。当GPS 信号受到欺骗时，相应的PMU 量测值会变得不可靠，因此必须在检测到欺骗后立即通过删除或校正等方式对量测值进行修正，否则，基于欺骗数据的状态估计结果将是错误的，并可能误导控制中心发起不必要的、可能破坏稳定的补救控制措施。例如，基于欺骗数据的状态估计可能导致墨西哥当前运行系统的控制方案自动使发电机跳闸，这会导致整个电网发生级联故障，甚至崩溃［7］。……