虚假数据注入攻击下的微电网分布式协同控制

陈郁林; 齐冬莲; 李真鸣; 王震宇; 张建良; 于淼

doi:10.7500/AEPS20200416002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

虚假数据注入攻击下的微电网分布式协同控制

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 虚假数据注入攻击下的微电网分布式协同控制
- Distributed Cooperative Control of Microgrid Under False Data Injection Attacks
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第5期页码：97-103
- 作者机构：
  
  浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 132012
- 作者简介：
  
  陈郁林(1992—)，男，博士研究生，主要研究方向：分布式控制在电网中的应用、微电网安全控制方法。E-mail：chenyl2017@zju.edu.cn
  齐冬莲(1973—)，女，通信作者，教授，主要研究方向：非线性控制及其在电力系统中的应用。E-mail：qidl@zju.edu.cn
  李真鸣（1994—），女，博士研究生，主要研究方向：微电网优化控制方法、分布式控制在电网中的应用。E-mail：lizm1994@zju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2017YFB0903000);国家自然科学基金资助项目(U1909201)
- DOI：10.7500/AEPS20200416002
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-04-16，
  
  修回日期：2020-08-25，
  
  网络出版日期：2020-09-27，
  
  纸质出版日期：2021-03-10
- 稿件说明：
移动端阅览
陈郁林,齐冬莲,李真鸣等.虚假数据注入攻击下的微电网分布式协同控制[J].电力系统自动化,2021,45(5):97-103.

CHEN Yulin,QI Donglian,LI Zhenming,et al.Distributed Cooperative Control of Microgrid Under False Data Injection Attacks[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(5):97-103.
陈郁林,齐冬莲,李真鸣等.虚假数据注入攻击下的微电网分布式协同控制[J].电力系统自动化,2021,45(5):97-103. DOI： 10.7500/AEPS20200416002.

CHEN Yulin,QI Donglian,LI Zhenming,et al.Distributed Cooperative Control of Microgrid Under False Data Injection Attacks[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(5):97-103. DOI： 10.7500/AEPS20200416002.

摘要

交流微电网信息物理系统（CPS）是有源配电网的重要组成部分。由于信息技术和电力技术的深度融合，微电网CPS很容易受到虚假数据注入（FDI）攻击，导致控制目标无法实现，扰乱系统的正常运行。文中在分析了注入量为常值的FDI攻击对微电网分布式协同控制的不利影响的基础上，提出了一种抵御FDI攻击的微电网分布式协同控制算法。该算法能够在FDI攻击下恢复由下垂控制引起的频率偏差。最后，通过仿真实验证实了算法的有效性。

Abstract

The AC microgrid cyber-physical system (CPS) is an important part of the active distribution network. Due to the deep integration of information technology and power technology

the microgrid CPS is vulnerable to false data injection (FDI) attacks. The attacks can lead to the inability to achieve the control target and disrupt the normal operation of the power system. Based on the analysis of the adverse effects of FDI attacks with constant injection on the distributed cooperative control of microgrids

this paper proposes a distributed cooperative control algorithm for microgrids to resist FDI attacks. The algorithm can recover the frequency deviation caused by droop control under the attack. The effectiveness of the algorithm is verified by simulation experiments.

关键词

Keywords

references

付灿宇，王立志，齐冬莲，等 . 有源配电网信息物理系统混合仿真平台设计方法及其算例实现［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 24 ）： 7118 - 7125 .

FU Canyu ， WANG Lizhi ， QI Donglian ， et al . Design and experiments of active distribution network CPS simulation platform ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 24 ）： 7118 - 7125 .

李培恺，刘云，辛焕海，等 . 分布式协同控制模式下配电网信息物理系统脆弱性评估［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 10 ）： 28 - 35 .

LI Peikai ， LIU Yun ， XIN Huanhai ， et al . Vulnerability assessment for cyber physical system of distribution network in distributed cooperative control mode ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 28 - 35 .

王海峰，李朝阳，吕政权，等 . 泛在电力物联网环境下网络安全攻击研究［J］. 浙江电力， 2019 ， 12 （ 38 ）： 76 - 81 .

WANG Haifeng ， LI Chaoyang ， LYU Zhengquan ， et al . Survey on cyber attack in the context of ubiquitous power Internet of Things ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2019 ， 12 （ 38 ）： 76 - 81 .

张宇航，倪明，孙永辉，等 . 针对网络攻击的配电网信息物理系统风险量化评估［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 21 ）： 12 - 22 .

ZHANG Yuhang ， NI Ming ， SUN Yonghui ， et al . Quantitative risk assessment of cyber-physical system for cyber-attacks in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 21 ）： 12 - 22 .

刘念，余星火，张建华，等 . 网络协同攻击：乌克兰停电事件的推演与启示［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 6 ）： 144 - 147 .

LIU Nian ， YU Xinghuo ， ZHANG Jianhua ， et al . Coordinated cyber-attack： inference and thinking of incident on Ukrainian power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 6 ）： 144 - 147 .

王琦，李梦雅，汤奕，等 . 电力信息物理系统网络攻击与防御研究综述：（一）建模与评估［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 9 ）： 9 - 21 .

WANG Qi ， LI Mengya ， TANG Yi ， et al . A review on research of cyber-attacks and defense in cyber physical power systems： Part one modelling and evaluation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 9 - 21 .

GUERRERO J M ， VASQUEZ J C ， MATAS J ， et al . Hierarchical control of droop-controlled AC and DC microgrids—a general approach toward standardization ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2010 ， 58 （ 1 ）： 158 - 172 .

BIDRAM A ， DAVOUDI A . Hierarchical structure of microgrids control system ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2012 ， 3 （ 4 ）： 1963 - 1976 .

李得民，吴在军，赵波，等 . 基于模型预测控制的孤岛微电网二次调节策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 10 ）： 60 - 67 .

LI Demin ， WU Zaijun ， ZHAO Bo ， et al . Secondary regulation strategy for islanded microgrid based on model predictive control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 60 - 67 .

乐健，廖小兵，章琰天，等 . 电力系统分布式模型预测控制方法研究综述与展望［J/OL］. 电力系统自动化［ 2020-07-08 ］. https：//www.cnki.net/KCMS/detail/32.1180.TP.20200707.0907.004.html https://www.cnki.net/KCMS/detail/32.1180.TP.20200707.0907.004.html .

LE Jian ， LIAO Xiaobing ， ZHANG Yantian ， et al . Review and prospect of method study for distributed model predictive control in power system ［J/OL］. Automation of Electric Power Systems ［ 2020-07-08 ］. https：//www.cnki.net/KCMS/detail/32.1180.TP.20200707.0907.004.html https://www.cnki.net/KCMS/detail/32.1180.TP.20200707.0907.004.html .

BIDRAM A ， DAVOUDI A ， LEWIS F L ， et al . Secondary control of microgrids based on distributed cooperative control of multi-agent systems ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution ， 2013 ， 7 （ 8 ）： 822 - 831 .

SHAFIEE Q ， GUERRERO J M ， VASQUEZ J C . Distributed secondary control for islanded microgrids—a novel approach ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2013 ， 29 （ 2 ）： 1018 - 1031 .

XIN H ， QU Z ， SEUSS J ， et al . A self-organizing strategy for power flow control of photovoltaic generators in a distribution network ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2010 ， 26 （ 3 ）： 1462 - 1473 .

ZHANG G ， LI C ， QI D ， et al . Distributed estimation and secondary control of autonomous microgrid ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 32 （ 2 ）： 989 - 998 .

陈萌，肖湘宁，罗超 . 基于虚拟同步发电机的微电网延时补偿二次频率控制［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 16 ）： 3845 - 3854 .

CHEN Meng ， XIAO Xiangning ， LUO Chao . Secondary frequency control including delay compensation in microgrids based on virtual synchronous generator ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 16 ）： 3845 - 3854 .

LIU Y ， XIN H ， QU Z ， et al . An attack-resilient cooperative control strategy of multiple distributed generators in distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 6 ）： 2923 - 2932 .

ABHINAV S ， MODARES H ， LEWIS F L ， et al . Synchrony in networked microgrids under attacks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 9 （ 6 ）： 6731 - 6741 .

ABHINAV S ， MODARES H ， LEWIS F L ， et al . Resilient cooperative control of DC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 10 （ 1 ）： 1083 - 1085 .

SHIVAKUMAR P N ， CHEW K H . A sufficient condition for nonvanishing of determinants ［J］. Proceedings of the American Mathematical Society ， 1974 ， 43 （ 1 ）： 63 - 66 .

YANG H ， ZHANG Z ， ZHANG S . Consensus of secondary order multi-agent systems with exogenous disturbances ［J］. International Journal of Robust & Nonlinear Control ， 2011 ， 21 （ 9 ）： 945 - 956 .

LI C ， QU Z ， DAS A ， et al . Cooperative control with improvable network connectivity ［C］// Proceedings of the 2010 American Control Conference ， June 30-July 2 ， 2010 ， Baltimore， USA .

李长喜 . 微电网分布式协同控制策略研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2015 .

LI Changxi . Research on distributed cooperative control of microgrid ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2015 .

肖湘宁，王鹏，陈萌 . 基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 8 ）： 1894 - 1902 .

XIAO Xiangning ， WANG Peng ， CHEN Meng . Secondary voltage control in an islanded microgrid based on distributed multi-agent system ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 8 ）： 1894 - 1902 .

陈萌，肖湘宁 . 基于分布式内模设计的微电网协调二次控制策略［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （ 10 ）： 149 - 157 .

CHEN Meng ， XIAO Xiangning . Cooperative secondary control strategy of microgrids based on distributed internal model design ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ 10 ）： 149 - 157 .

王召健，陈来军，刘锋，等 . 考虑可控负荷调节能力的多微电网分布式频率控制［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 15 ）： 47 - 52 .

WANG Zhaojian ， CHEN Laijun ， LIU Feng ， et al . Distributed frequency control of multi-microgrids with regulation capacity constraints of controllable loads ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 15 ）： 47 - 52 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

抵御虚假数据注入攻击的交流微电网分布式韧性控制

基于等效投影的多微电网柔性配电系统协同优化运行方法