针对时间序列相量测量单元数据的不可检测 GPS 欺骗攻击
系统与控制
2023-09-14 v2 系统与控制
摘要
相量测量单元（PMU）是智能电网的重要计量设备。像其他智能电子设备（IED）一样，PMU 易受各类网络攻击。然而，有一种攻击是 PMU 特有的，即 GPS 欺骗攻击，其中实现时间同步的时间和/或一秒脉冲（1 PPS）被篡改，且测量使用被修改的时间参考计算。本文利用 PMU 在其 GPS 时间同步信号中的脆弱性。首先，论文提出一种不可检测的渐进式 GPS 欺骗攻击，其角度偏差随时间微小递增。该角度偏差改变电网支路中的功率流计算，而在非高峰时段不告警系统操作员（SO）。攻击者在长时间内 relentless 地持续引发由 GPS 欺骗引起的功率流计算缓慢递增变化，旨在使峰值时段功率流计算突破支路 MVA 限制。该攻击通过定期求解凸优化准则施加，使得经过特定时间段后攻击向量导致 PMU 传输的角度测量显著变化。其次，当攻击以 GPS 欺骗攻击修改角度测量时，通过使攻击向量小于攻击检测阈值来确保相角变化不可检测。所提攻击模型用加权最小二乘误差（WLSE）、卡尔曼滤波和基于 Hankel 矩阵的 GPS 欺骗攻击检测模型进行测试。最后，我们提出一种基于 Hankel 矩阵低秩近似梯度的检测方法，以检测此类 relentless 的小递增 GPS 欺骗攻击。
引用
@article{arxiv.2206.12440,
title = {Undetectable GPS-Spoofing Attack on Time Series Phasor Measurement Unit Data},
author = {Imtiaj Khan and Virgilio Centeno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12440},
year = {2023}
}