直流微电网无界虚假数据注入网络攻击检测与系统恢复方法.pdfVIP

第 47 卷 第 2 期 2023 年 1 月 25 日 Vol . 47 No . 2 Jan . 25 ,2023 DOI ： 10. 7500/AEPS20220420001 直流微电网无界虚假数据注入网络攻击检测与系统恢复方法 1 1 2 1 3 郭方洪 ，郑祥康 ，邓 超 ，李 赫 ，余 为 （1. 浙江工业大学信息工程学院，浙江省杭州市 310034 ；2 . 南京邮电大学碳中和先进技术研究院，江苏省南京市 210023 ； 3 . 格瓴新能源科技（杭州）有限公司，浙江省杭州市 311422 ） 摘要 ：直流微电网分布式协同控制比传统集中式控制更具灵活性，但分布式控制架构使其更容易 遭受网络攻击。虚假数据注入(FDI)攻击作为一种常见的网络攻击形式，可以改变系统的运行状态 甚至破坏微电网系统的稳定性。为此，文中研究了一类无界FDI 攻击下的直流微电网电流分配和 电压恢复问题，提出了一种集FDI 攻击检测和系统恢复于一体的控制方法。首先，设计了一种基于 总输出电流和母线电压反馈的残差评估函数，通过实时监测该函数值与设定阈值的关系实现FDI 攻击检测。在此基础上，提出了一种基于分散式滑模观测器的直流微电网电流分配和电压恢复的 弹性控制策略，以抵御并消除FDI 攻击影响。最后，通过仿真案例验证了该方法的有效性。 关键词 ：直流微电网；虚假数据注入攻击；分布式协同控制；滑模观测器；攻击检测；弹性控 制；系统恢复 0 引言 致分为攻击检测和弹性控制两类。攻击检测方法通 过观测系统运行状态对攻击进行实时监测；一旦检 微电网由分布式能源、储能系统和本地负荷组 ［1 ］ 测到攻击立即对含攻击的相关信息进行隔离［12-14 ］。 成 。与交流微电网相比，直流微电网的供电更为 虽然该方法在一定程度上抑制了攻击的影响，但同 可靠、高效且不产生无功功率，因此直流微电网研究 ［2 ］ 时也隔离了有效信息，系统性能受到很大影响。另 越来越受到关注 。直流微电网在孤岛运行模式 一方面，弹性控制方法则通过对攻击信号进行持续 下 ，常见的二层控制主要有集中式和分布式控 ［3-4 ］ 监测 ，设计一种攻击补偿策略实现系统性能恢 制 。集中式控制需要一个强大的中央控制器来 复［15-19 ］。文献［15 ］提出了一种不依赖观测器的抵御 处理信息，并有实现成本高和容易单点故障等缺 ［5 ］ 常值攻击的分布式协同控制算法。而攻击者为躲避 点 。因此，目前大多数二层控制策略采用分布式 FDI 攻击检测，通常会设置时变攻击。目前，大部分 控制，通过构建一种引入邻居通信策略的二层控制 ［16 ］ 研究均仅考虑有界时变攻击 。为满足攻击者最 器，将母线电压恢复至标称值，并实现各分布式电源 大化攻击危害的目的，攻击者通常将未知攻击信号 ［6 ］ （distributed generator ，DG ）间的电流分配 。 设置为一种