电力系统薄弱状态下的自动攻击策略及其风险

随着信息通信技术的快速发展，电力系统正经历一场深刻的变革，由传统的工业系统转变为高度集成的电力信息物理系统(CPPS)，即电力网络与信息技术的高度融合。这一转变带来了显著的运行效率提升，例如通过PMU等量测感知单元实时监控电力系统的运行状况，支持高效管理与控制。然而，这种融合同时也暴露了系统的新脆弱性，如信息层、物理层及耦合层的漏洞，为网络攻击创造了机会。 分布式终端、新能源设备的接入和多样化的通信方式增添了复杂性和潜在风险。攻击者可以针对发电、输电、配电、变电和用电等多个环节，利用网络攻击破坏CPPS的三个核心属性——保密性、完整性和可用性，从而对整个电力系统构成威胁。国际上已经发生了一系列针对电力系统的攻击事件，如乌克兰的大停电和委内瑞拉的地区停电，甚至包括伊朗核设施的破坏，显示出网络攻击对电力基础设施的重大影响。 尽管电力系统通常配备有稳定控制系统以维护其安全性，但当系统处于薄弱状态，比如因为人为错误或自然灾害，攻击者有机会以较小的成本取得更大的破坏效果。在这种情况下，攻击者不再受限于单一的攻击手段，而是能利用电网的薄弱环节，引发连锁反应，降低N-1准则的裕度，消耗防御资源。例如，文献[16]通过静态安全域分析，强调关键线路在大面积停电中的关键作用，而文献[17]则从攻击者的角度出发，提出了基于攻击收益原则的策略，旨在选择最有效的攻击路径，以最小的代价造成最大的影响。 因此，针对电力系统薄弱状态的自动攻击策略研究变得至关重要，它不仅关注如何发现并利用系统弱点，还涉及如何设计防御机制，防止攻击者利用这些弱点放大电力系统的脆弱性。为了保障电力系统的安全与稳定，必须加强网络安全防护技术的研发，实施多层次、立体化的防御体系，同时提高应急响应能力，以便在攻击发生时能够迅速恢复服务，减少损失。未来的研究将聚焦于实时监控、预测性分析、智能防御和快速恢复等方面，以期在信息物理融合的背景下，构建更加安全、可靠的电力系统。