(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 202211077381.4 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司 地址 210000 江苏省南京市上海路215号 申请人 南京通衡信息科技有限公司 　 葛亚明 (72)发明人 葛亚明　杨康　戴上　赵玉林　 李蓝青　李彦柳　王博仑　李言　 (51)Int.Cl. H04L 9/40(2022.01) H02J 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于信道电气特性指纹识别的电网监 听设备检测方法 (57)摘要 本发明提供一种基于信道电气特性指纹识 别的电网监听设备检测方法。 所述基于信道电气 特性指纹识别的电网监听设备检测方法包括： 物 理信道信号采集模块、 弱信号降噪提取与 指纹构 建模块和静默监听设备检测模块； 所述物理信道 信号采集模块是通过部署专用数据接收设备， 采 集反映通信网络信道电气特性变化的特征信号 数据， 用于构建通信网络的信道电气特性指纹。 本发明提供的基于信道电气特性指纹识别的电 网监听设备检测方法可以有效实现对静默设备 物理接入的检测， 可以对智能电网非法接入设备 的快速检测和精准识别， 进而可以提升智能电网 基础设施的信息安全水平的优点。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115473716 A 2022.12.13 CN 115473716 A 1.一种基于信道电气特性指纹识别的电网监听设备检测方法， 其特 征在于， 包括： 物理信道信号采集模块、 弱 信号降噪提取与指纹构建模块和静默监听设备检测模块； 所述物理信道信号采集模块是通过部署专用数据接收设备， 采集反映通信网络信道电 气特性变化的特 征信号数据， 用于构建通信网络的信道电气特性指纹； 所述弱信号降噪提取与指纹构建模块是利用特征信号和已知输入信号的时间相关性， 通过序列相关检测的方法提取出微弱的特征信号变化量， 并构建智能电网通信网络的信道 电气特性指纹； 所述静默监 听设备检测模块是利用提取的信道电气特性指纹构建指纹序列， 并采用工 业控制系统中的累积和控制图方法分析系统特征的异常偏离， 进而检测出是否有静默设备 接入网络 。 2.根据权利要求1所述的基于信道电气特性指纹识别的电网监听设备检测方法， 其特 征在于： 所述物理信道信号采集模块具体如下： (1).在采样时间段[t,t +ΔT]内， 在已知电压输入信号x(t)/上位机发送的周期性请求 报文的情 况下,对接收到的信号ym(t)进行采样和存储， 记为该通信网络物理信号的特征信 号， 而在设备m上接收到的差分电压信号如下： y′m(t)＝ρ′m·x(t)       (1) 其中， ρ′m代表攻击者植入静默监听设备后， 设备m的信号接收系数， 此时， 在设备m上的 特征信号变化 量可表示 为如下： δm(t)＝y′m(t)‑y(t)＝( ρ ′m‑ρm)·x(t)     (2)。 3.根据权利要求2所述的基于信道电气特性指纹识别的电网监听设备检测方法， 其特 征在于： 所述ΔT为信号采样持续时间。 4.根据权利要求1所述的基于信道电气特性指纹识别的电网监听设备检测方法， 其特 征在于： 所述弱 信号降噪提取与指纹构建模块具体如下： (1).在实际RS845通信网络中， 在信号传输线路上存在由于设备元件热噪声、 电源功率 波动等原因导致的信道噪声， 待检测的特征信号改变量的幅度要远小于信道噪声的信号幅 度， 将会被信道噪声所淹没， 因此， 需要对微弱的特征信号进行降噪和提取， 在考虑系统的 信道噪声后， 在检测设备m处接收到的特 征信号变化 量为如下： σm(t)＝ δm(t)+ω(t)＝( ρ ′m‑ρm)·x(t)+ω(t)    (3) 其中， ω(t)代表设备m处检测到的噪声分量， 由公式(3)所述的数学模型可知， 特征信 号变化量 δm(t)和输入信号x(t)线性相关， 而信道噪声和输入信号彼此独立； 且考虑到特征信号变化量的确定性和信道噪声信号的随机性， 利用信号相关检测的方 法消除噪声信号对提取特征信号变化量过程的影响， 将已知输入信号x(t)和特征信号变化 量σm(t)做互相关运 算， 得到如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115473716 A 2由x(t)和ω(t)不相关， 当信号的采样 样本足够时， 有Rxω(t,t‑τ )＝0， 则如下： Rxσ(t,t‑τ )＝( ρ′m‑ρm)Rxx(t,t‑τ )        (5) 因此， Rxσ(t,t‑τ )的计算结果基本不受系统信道噪声的影响， 取时延 τ＝0的互相关运算 结果为R(t)＝Rxσ(t,t)， 理想情况下， 当新接入设备时， 网络的拓扑和阻抗特性并不发生变 化( ρ′m‑ρm)， 有R(t)＝0； 当新接入设备后( ρ ′m≠ρm)， 有R(t)≠0， 因此， 可取R(t)作为通信网络的信道电气特性 指纹， 表征系统的特点网络 拓扑和阻抗特性。 5.根据权利要求1所述的基于信道电气特性指纹识别的电网监听设备检测方法， 其特 征在于： 所述静默监听设备检测模块具体如下： (1).假定在采样时段[0,ΔT),[ΔT,2ΔT),...,[qΔT,(q+1)ΔT)内通过相关检测的 方法得到信道电气特性指纹序列R0,R1,R2,...,Rq， 其中， Ri＝R(iΔT)代表时间段[iΔT,(i+ 1)ΔT)内采集到的信道电气特性指纹， 通过对正常状态下的信道电气特性指纹进行检测， 可确定出信道电气特性指纹的允偏量 即在无设备接入的情况下恒有 此 时， 按照以下公式求取控制上限 和控制下限 其中， 初值 代表累积和正值， 代表累积和负值， 与 越大， 表明信道电气特性指纹发生偏离的可能性就越大， 设定检测阈值为ε， 当 时， 则判定信道电气特性指 纹发生了明显的偏离， 可能有静默设备接 入导致通信网络的拓扑的阻抗分布发生了变化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115473716 A 3