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龙图腾网获悉山东省计算中心(国家超级计算济南中心);国网山东省电力公司电力科学研究院申请的专利基于拓扑切换的电力系统网络攻击多阶段检测方法及装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120896781B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511395968.3，技术领域涉及：H04L9/40；该发明授权基于拓扑切换的电力系统网络攻击多阶段检测方法及装置是由刘臣胜;朱鸿诚;杨明;张兴友;孙运涛;王鑫;吴晓明设计研发完成，并于2025-09-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于拓扑切换的电力系统网络攻击多阶段检测方法及装置在说明书摘要公布了：本发明属于攻击检测的技术领域，更具体地，涉及基于拓扑切换的电力系统网络攻击多阶段检测方法及装置。所述方法包括：定义检测能力量化指标，推导检测能力评估矩阵；基于矩阵评估线路切换对于检测能力的影响；建立多阶段拓扑切换优化模型，最大化检测能力的同时降低发电成本；构建先进行电抗扰动再进行线路切换的拓扑切换‑D‑FACTS设备联合移动目标防御框架；求解优化模型确定各阶段断开的传输线路集合，根据优化结果执行拓扑切换操作，更新矩阵秩以实现攻击检测。本发明在最大化检测能力的同时最小化发电成本，并与基于D‑FACTS的移动目标防御协同突破单一方法的检测极限，在D‑FACTS设备未能全覆盖所需线路的系统中也能达到检测上界。

本发明授权基于拓扑切换的电力系统网络攻击多阶段检测方法及装置在权利要求书中公布了：1.基于拓扑切换的电力系统网络攻击多阶段检测方法，其特征在于，所述方法包括： S1、定义检测能力量化指标，基于测量矩阵列空间交集维度评估攻击空间，推导检测能力评估矩阵，具体步骤如下： 量测向量与状态变量之间的关系可表示为线性方程： 1 其中为量测向量，为由电网拓扑结构和线路导纳确定的量测矩阵，其维度为，为线路数，n为除参考节点以外的阶段数；为量测误差，且量测误差相互独立并服从高斯分布，是描述电力系统中各节点相角的状态向量； 矩阵可分解为： 2 其中，矩阵为对角矩阵，其对角元素为线路阻抗；矩阵为电网拓扑的关联矩阵；矩阵是去除参考母线对应行后得到的矩阵；上标T为转置操作； 给定具有量测矩阵的多阶段移动目标防御MTD及原始矩阵，将其列空间交集记为； 定义如下检测能力评估矩阵表征列空间交集的维度，即对应攻击空间大小，具体如下： 由矩阵的零空间基向量组成的矩阵为，则有：或等价地；因此，若攻击向量满足，为攻击者注入的状态该变量，则；对于具有t个量测矩阵的多阶段MTD，矩阵，其中表示由矩阵的零空间基向量组成的矩阵，同时矩阵需满足： 3 攻击空间维度通过矩阵的秩表征； S2、基于矩阵评估线路切换对于检测能力的影响； S3、建立多阶段拓扑切换优化模型，以最小化发电成本作为优化问题，最大化检测能力的同时降低发电成本；模型的约束条件包括，节点功率平衡约束，线路相角差约束，线路连通性约束，线路断开数量约束，线路潮流限值约束，发电机出力限值约束； S3中，所述建立多阶段拓扑切换优化模型，具体步骤如下： 针对时段典型负荷曲线，该优化模型以最小化发电成本作为优化问题，优化问题的目标函数如公式8： 8 其中为第阶段发电机的出力，和为成本系数，为连接的发电机集合； 各阶段母线功率平衡满足公式9： 9 其中为母线负荷，为线路潮流，为以母线为首端的线路集合，为以母线为末端的线路集合，为连接的负荷集合； 线路潮流与相角满足式10： 10 其中和分别为线路首末端相角，二元变量表示阶段线路状态：为连通，为断开；M为一足够大的正常数，以表征其不等式关系；表示t时刻线路上的潮流； 线路断开操作由不等式组描述，式11表示线路在阶段中至多断开一次，其余阶段保持连通；式12确保各母线至少连接一条线路以维持连通性，其中为连接母线的所有线路集合；式13限制断开线路数，表明断开线路数恰好达到检测上限所需量，具体如下： 11 12 13 式14和15分别表示线路热稳极限和发电机出力限制： 14 15 其中，为上下界常数；为连接的线路集合； 该优化模型使防御方能在各阶段调度线路断开，在给定时段典型负荷曲线下，最大化检测能力同时最小化发电成本，经过阶段后，除独立线路外，每条线路均断开一次，实现矩阵最大秩； S4、构建先进行电抗扰动再进行线路切换的拓扑切换-D-FACTS设备联合移动目标防御框架，具体步骤如下： S41、推导联合移动目标防御框架中D-FACTS设备与线路切换的关系： MTD的三个阶段分别为阶段1原始状态、阶段2线路阻抗变化以及阶段3拓扑变更，三阶段对应的量测矩阵分别为：原始状态、线路阻抗变化和拓扑变更，其数学表达式为： 16 其中为原始阻抗对角阵，阶段1中的阻抗对角阵仅将的位置阻抗修改为，为原始电网拓扑关联矩阵，阶段2中的电网拓扑关联矩阵列置零表示断开线路 MTD的三个阶段对应的零空间基向量矩阵为： 17 其中分别为的零空间矩阵； 根据以上内容进行推导得到：当中断开线路与中调节阻抗线路相同时，即，有，表明攻击空间未缩减； S42、基于D-FACTS设备与线路切换的关系实施联合移动目标防御框架： 基于D-FACTS设备的移动目标防御经阶段后达到D-FACTS设备与系统拓扑决定的检测极限，配备D-FACTS设备的传输线路集合为，如前所述，拓扑切换阶段切换线路应排除，因此修改拓扑切换约束，即在公式11和13的基础上，新增排除的约束，得到如下公式18和19： 18 19 基于D-FACTS设备的移动目标防御包含个连续阶段，其阶段实施电抗扰动MMTD，利用D-FACTS设备调整线路阻抗矩阵X以提升L矩阵秩； 后续阶段通过断路器实施拓扑切换，该操作基于修改后的拓扑切换约束18和19求解公式8的优化问题，从而解决D-FACTS设备数量限制导致的检测能力受限问题，使L矩阵达到理论上界秩； S5、求解优化模型确定各阶段断开的传输线路集合，根据优化结果执行拓扑切换操作，更新矩阵秩以实现攻击检测。

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