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信息物理系統 (Cyber-physical system, CPS) 這一概念是由美國科學家 Gill 于2006 年在美國國家科學基金委員會上提出的，被認為有望成為繼計算機、互聯網之后世界信息技術的第三次浪潮，其核心是 3Cs (Computation, communication, control) 的融合。智能電網是利用信息技術優化從供應者到消費者的電力傳輸和配電網絡。作為一種信息物理系統，智能電網由物理設備和負責數據計算與通信的網絡組成，將 3Cs 技術融合貫穿于發電、輸電、配電和用電四大環節，用以提升電網的各項性能指標，包括穩定性、有效性、可靠性、安全性等。

隨著新技術和更容易獲取的能源數據的使用，智能電網將受到多種攻擊的威脅，安全性變得尤為重要。智能電網的諸多安全問題會出現在通信網絡和物理設備這兩個層面，例如注入壞數據和收集客戶隱私信息的網絡攻擊，攻擊電網物理設備的物理攻擊等。網絡攻擊者通過攻擊智能電網的網絡系統，獲得未經授權的特權來控制物理過程的功能。物理攻擊者通過攻擊智能電網的物理設備，導致電網在發電、輸電、配電、用電等環節中斷以及電力系統拓撲結構的改變等。

目前，智能電網的網絡安全性研究已經取得了顯著成績，如孫秋野等^[1]指出，能源互聯網作為一個融合信息系統與物理能源系統的綜合復雜網絡，控制優化相對復雜，且因與互聯網的相似性，使得能源互聯網信息物理安全將成為網絡研究熱點問題之一。Luo 等^[2]研究了虛假數據注入攻擊下，大規模智能電網系統的網絡安全問題，提出了一種基于觀測器的算法，通過使用實時同步相量測量來檢測和隔離網絡攻擊。Hasan 等^[3]研究了資源受限的智能電網中的網絡安全規劃問題，為能源 SCADA 系統提出了一個基于中心的信任系統配置方案，利用中心性測量提升安全保護。近年來使用博弈論分析智能電網安全的研究越來越多。Hewett 等^[4]在攻擊者和安全管理者之間構建了雙人非零和的完全信息動態博弈，通過逆向歸納法求出納什均衡解。當系統遭遇攻擊時，防護者根據納什均衡解能夠及時地做出準確的決策。Maharjan等^[5]提出了一種公用事業公司和終端用戶之間的斯塔克伯格博弈方法，分析了智能電網的需求響應管理，最大化事業公司的收入和每個用戶的收益。Ma 等^[6]利用多動態博弈策略分析電力市場中的擁塞攻擊。攻擊者通過擁塞攻擊減少攜帶測量信息的信道數量來操縱區域邊際價格，從而獲得盈利。防護者能夠保證采用有限數量的信道就可以進行信息交付。

其次，考慮了攻擊者和防護者之間的序貫博弈模型，能夠有效地幫助防護者進行決策分析。利用逆向歸納法分別對兩種類型的攻擊者和防護者之間的序貫博弈樹進行分析，根據均衡路徑選擇最優策略。通過貝葉斯博弈和序貫博弈樹分析，確定攻擊者的類型，并且根據均衡路徑可以得到攻擊者的相對最優攻擊策略和防護者的相對最優防護策略，為保證智能電網的安全運行提供參考。

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[4] Hewett R, Rudrapattana S, Kijsanayothin P. Cyber-security analysis of smart grid SCADA systems with game models. In: Proceedings of the 9th Annual Cyber and Information Security Research Conference. Oak Ridge, Tennessee, USA: ACM, 2014. 109-112.

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來源：自動化學報