(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210896347.3 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 南京邮电大 学 地址 210000 江苏省南京市栖霞区文苑路9 号 (72)发明人 葛辉　周镇　赖向京　孙浩冉　 葛愿　林达　 (74)专利代理 机构 常州众慧之星知识产权代理 事务所(普通 合伙) 32458 专利代理师 郭云梅 (51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01) G06N 7/00(2006.01) G06N 5/04(2006.01) G06F 21/55(2013.01)G06F 21/56(2013.01) G06F 21/57(2013.01) H04L 9/40(2022.01) (54)发明名称 一种基于博弈论的有源配电网动态防御性 能优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于博弈论的有源配电 网动态防御性能优化方法， 目的是通过求解精炼 贝叶斯纳什均衡来优化有源配电网主动防御性 能。 有源配电网传统防御方法多为静态防御， 通 过本发明所提方法将有源配电网与不完全信息 动态博弈相结合， 将电网破坏者与电网管理者视 为博弈中的参与者， 构建攻防博弈模型， 由静态 防御转为动态防御， 更加贴近电网的实际运行情 况。 该方法结合电力系统模型利用状态故障诊断 矩阵对网络攻击进行检测， 同时， 将检测中发生 误判、 错判的情况考虑在内。 该发明可 以有效提 升有源配电网面对网络攻击的动态防御能力。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115102166 A 2022.09.23 CN 115102166 A 1.一种基于博 弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1： 构建有源配电网电力系统数 学模型； 步骤S2： 判断矩阵MF的迹是否发生变化： 利用状态故障诊断矩阵MF对网络攻击进行检 测； 若矩阵MF的迹没有发生变化， 进入步骤S3， 若矩阵MF的迹发生变化， 进入步骤S4； 步骤S3： 利用黑启动恢复电网运行； 步骤S4： 构建攻防博弈模型， 利用精炼贝叶斯纳什均衡策略， 实现有源配电网主动防御 性能优化目标。 2.根据权利要求1所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特征 在于， 所述构建有源配电网电力系统数 学模型为式(1)： xk+1＝Axk+Buk+wk+Ekhk  (1) 其中A和B是系数矩阵， xk是系统状态向量， 其中包含发电机母线处电压相角 、 发电机母 线处转子角频率偏差、 负载母线处电压相角等参数指标， uk为控制输入， 其中包含机械功率 输入和其它节点的潮流组成， wk是过程噪声， Ek表示网络攻击， hk表示故障信号。 3.根据权利要求1所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特征 在于， 所述状态故障诊断矩阵 其中Pk|k‑1表示协方差， 是考虑攻击信号和估计误差之间关系的一个 变量， 表示估计 过程噪声协方差， 此噪声为零均值的白噪声， η'k‑1表示估计误差， 可由系统状态向量xk减去 估计状态值 得到， 即 4.根据权利要求3所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特征 在于， 所述状态故障诊断矩阵MF， 主要实现的功能是能够迅速检测网络攻击并根据攻击信 号的影响表现在矩阵对角线元素上， 因此， 判断矩阵的迹trace(MF)是否发生变化， 可以对 网络攻击进行检测。 5.根据权利要求4所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特征 在于， 所述判断矩阵的迹trace(MF)是否发生变化， 若trace(MF)未发生任何变化， 则网络攻 击检测发生误判、 错判， 电网破坏者网络攻击成功， 造成电网中的物理设备发生故障， 进入 步骤S3； 若发生变 化， 网络攻击信号Ek的影响会直接反映在trace(MF)上， 即意味着电网 中的 某些节点处发生了网络攻击 。 进入步骤S4。 6.根据权利要求1所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特征 在于， 所述 步骤S3具体包括以下步骤： 步骤S31： 判断是否继续受到网络攻击， 其方法可以采用阈值划分的标准， 即用阈值代 表正常网络行为的边界， 而将超出阈值的行为判断为网络攻击， 若继续受到网络攻击， 导致 故障范围进一 步扩大， 则进入步骤S32； 否则， 进入步骤S3 3； 步骤S32： 采取网络安全阻断技术， 以物 理隔离为基础来实现协调通信， 保障网络安全， 进入步骤S3 3；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115102166 A 2步骤S33： 黑启动恢复： 设备故障停运后， 处于停电状态， 通过黑启动加速恢复电网中受 影响的物理设备， 电网恢复运行， 重新检测网络攻击 。 7.根据权利要求1所述基于博弈论的有源配电网动态防御性 能优化方法， 其特征在于， 所述步骤S4具体包括以下步骤： 步骤S41： 构建有源配电网攻防博弈模型： 基于检测结果正常的网络攻击， 结合不完全 信息动态博 弈构建有源配电网攻防博 弈模型G＝(P,T,Φ,B,U)； 步骤S42： 计算攻防双方期望收益 其中ΦAj， ΦDj分别表示攻击者所选策略 和防御者所选策略； 步骤S43： 基于贝叶斯法则计算后验概率B1＝P(TA|ΦA)， 其中TA， ΦA分别表示攻击者类 型和攻击者策略； 步骤S44： 基于非线性规划方法提出最优控制策略， 分别计算攻防双方最优策略 和 步骤S45： 计算精炼贝叶斯纳什均衡EQ， 实现有源配电网主动防御性能优化目标。 8.根据权利要求7所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特征 在于， 所述有源配电网攻防博弈模型G＝(P,T,Φ,B,U)， 其中P＝(PA,PD,PN)表示攻防双方参 与者集合， PA为攻击者， 即电网破坏者， PD为防御者， 即电网管 理者， PN表示自然， 假设攻击者 和防御者均为理性参与者， 均以自己收益最 大化的原则选取策略； T＝(TA,TD)表示攻防双方 类型集合， TA＝{TA1,TA2,…,TAn}表示攻击者类型集合， TA的类型对于攻击者是已知的， 而防 御者是不知道的， 但是防御者对其有一个概率分布， TD＝{TD1,TD2,…,TDm}表示防御者类型； Φ＝(ΦA,ΦD)表示攻防双方的策略集合， 其中ΦA＝{ΦA1,ΦA2,…,ΦAM}表示攻击者策略的 集合， ΦD＝{ΦD1,ΦD2,…,ΦDN}表示防御者策略集合； B＝(B0,B1)表示攻击者的信念集合， 其中B0＝P(TA)表示攻击者对防御者类型的初始信念， B1＝P(TA|ΦA)表示更新后的信念； U＝ (UA,UD)表示攻防双方收益函数集合， 其中UA＝fA(TA,ΦA,ΦD)表示攻击者收益函数， UD＝fD (TA,ΦA,ΦD)表示防御者收益 函数， 攻防双方选取不同的策略所对应的收益 值也不同。 9.根据权利要求7所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性能优化方法， 其特征 在于， 所述步骤S42具体为： 考虑到攻防双方无法掌握对方的全部信息的特性， 会存在随机 性， 而单纯 的策略性的纳什均衡解可能并不存在， 定义攻防双方策略集中策略对应的概率 分布分别为： 其中0≤pAi≤1， 0≤pDj≤1， i＝1,2, …,M， j＝1,2, …,N， 并且有 结 合电网管理者自己的策略， 以及电网破坏者的类型与策略选择， 计算攻防双方期望收益 10.根据权利要求7所述一种基于博弈论的有源配电网动态防御性 能优化方法， 其特征 在于， 所述步骤S43具体为： 基于初始信念推断， 利用贝叶斯法则计算后验概率B1＝P(TA| ΦA)， 调整对电网破坏者即攻击者类型的推断； 贝叶斯法则计算公式为式(2)：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115102166 A 3