直流微电网分布式弹性二次电压恢复与电流分配控制

郭方洪; 李赫; 王函韵; 邓超; 周丹

doi:10.7500/AEPS20210501002

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直流微电网分布式弹性二次电压恢复与电流分配控制

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 直流微电网分布式弹性二次电压恢复与电流分配控制
- Distributed Resilient Secondary Voltage Restoration and Current Distribution Control of DC Microgrid
- 电力系统自动化 2022年46卷第4期页码：84-92
- 作者机构：
  
  1.浙江工业大学信息工程学院，浙江省杭州市 310034
  2.国网湖州供电公司，浙江省湖州市 313000
  3.南京邮电大学先进技术研究院，江苏省南京市 210000
- 作者简介：
  
  郭方洪(1987—)，男，博士，硕士生导师，主要研究方向：微电网控制与优化。E-mail：fhguo@zjut.edu.cn
  李赫(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：微电网安全控制。E-mail：2111903064@zjut.edu.cn
  王函韵(1975—)，男，高级工程师，主要研究方向：电网规划运行与控制。E-mail：591674608@qq.com
  周丹(1983—)，男，通信作者，博士，高级工程师，主要研究方向：微电网规划与控制。E-mail：zhoudan@zjut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年基金资助项目(61903333);浙江省重点研发计划资助项目(2019C01149)
- DOI：10.7500/AEPS20210501002
  中图分类号：
- 收稿：2021-05-01，
  
  修回：2021-07-04，
  
  网络出版：2021-10-08，
  
  纸质出版：2022-02-25
- 稿件说明：
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郭方洪,李赫,王函韵等.直流微电网分布式弹性二次电压恢复与电流分配控制[J].电力系统自动化,2022,46(4):84-92.

GUO Fanghong,LI He,WANG Hanyun,et al.Distributed Resilient Secondary Voltage Restoration and Current Distribution Control of DC Microgrid[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):84-92.
郭方洪,李赫,王函韵等.直流微电网分布式弹性二次电压恢复与电流分配控制[J].电力系统自动化,2022,46(4):84-92. DOI： 10.7500/AEPS20210501002.

GUO Fanghong,LI He,WANG Hanyun,et al.Distributed Resilient Secondary Voltage Restoration and Current Distribution Control of DC Microgrid[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(4):84-92. DOI： 10.7500/AEPS20210501002.

摘要

相比于传统的集中式控制，微电网的分布式控制具有更高的灵活性和可拓展性。但是，分布式控制缺少用于监视发电单元运行的中央控制器。当攻击者对测量数据进行恶意篡改并输入控制器时，系统并不能有效地检测，其仍以错误控制信号进行系统控制，这将影响控制精度

甚至破坏系统的稳定性。为解决上述问题，文中提出了一种基于中间观测器的分布式弹性二次电压恢复控制方法。当孤岛直流微电网控制器受到虚假数据注入攻击时，该控制方法能对攻击信号进行有效观测并对系统进行补偿。实验结果表明，在系统受到时变虚假数据注入攻击时，该方法能够实现电压恢复及电流精确分配。

Abstract

Compared to the traditional centralized control

the distributed control for microgrids offers higher flexibility and scalability. But the distributed control is short of a central controller for monitoring operation of generation units. When attackers maliciously tamper with measured data and input the controllers

the system cannot effectively detect it

and the fault control signal is still used for system control

which affects the control accuracy and even destroys the stability of the overall system. To solve the above problems

this paper proposes a control method of distributed resilient secondary voltage restoration based on an intermediate estimator. When the controller of islanded DC microgrids is under FDI attack

the control method can effectively observe the attack signal and compensate it in the system. The experimental results verify that when the system is under the time-varying FDI attack

the proposed method can achieve voltage restoration and current accurate distribution.

关键词

Keywords

references

魏春，徐鉴其，陆海强，等 . 一种基于离散时间交互的改进直流微电网控制策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 49 - 55 .

WEI Chun ， XU Jianqi ， LU Haiqiang ， et al . An improved control strategy for DC microgrid based on discrete time interaction ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 49 - 55 .

LIU X ， WEN C ， XU Q ， et al . Resilient control and analysis for DC microgrid system under DoS and impulsive FDI attacks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 5 ）： 3742 - 3754 .

王琦，李梦雅，汤逸，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 .

LIU X K ， HE H ， WANG Y W ， et al . Distributed hybrid secondary control for a DC microgrid via discrete-time interaction ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2018 ， 33 （ 4 ）： 1865 - 1875 .

SAHOO S ， MISHRA S . A distributed finite-time secondary average voltage regulation and current sharing controller for DC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 282 - 292 .

SETIAWAN M A ， SIADA A ， SHAHNIA F . A new technique for simultaneous load current sharing and voltage regulation in DC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2018 ， 14 （ 4 ）： 1403 - 1414 .

GUO F ， WANG L ， WEN C ， et al . Distributed voltage restoration and current sharing control in islanded DC microgrid systems without continuous communication ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2020 ， 67 （ 4 ）： 3043 - 3053 .

杨珺，孔文康，孙秋野 . 智能算法在含分布式电源配电网故障恢复的应用综述［J］. 控制与决策， 2019 ， 34 （ 9 ）： 1809 - 1818 .

YANG Jun ， KONG Wenkang ， SUN Qiuye . Application of intelligent algorithms to service restoration of distribution network with distributed generations ［J］. Control and Decision ， 2019 ， 34 （ 9 ）： 1809 - 1818 .

ZHANG H ， MENG W ， QI J ， et al . Distributed load sharing under false data injection attack in inverter-based microgrid ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2019 ， 66 （ 2 ）： 1543 - 1551 .

DENG R ， XIAO G ， LU R . Defending against false data injection attacks on power system state estimation ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2017 ， 13 （ 1 ）： 198 - 207 .

HABIBI M ， BAGHAEE H ， DRAGICEVIC T ， et al . Detection of false data injection cyber-attacks in DC microgrids based on recurrent neural networks ［J/OL］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ［ 2020-01-20 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/document/8963972 https://ieeexplore.ieee.org/document/8963972 .

张伟亮，张辉，支娜，等 . 环形直流微电网故障分析与保护［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 24 ）： 105 - 110 .

ZHANG Weiliang ， ZHANG Hui ， ZHI Na ， et al . Fault analysis and protection of ring DC microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 24 ）： 105 - 110 .

黄文焘，邰能灵，刘剑青，等 . 微电网多层级协同反时限保护方案［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 3 ）： 623 - 633 .

HUANG Wentao ， TAI Nengling ， LIU Jianqing ， et al . Multi-layer collaborative inverse-time protection schemes for microgrids ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 623 - 633 .

LIU J ， LU X ， WANG J . Resilience analysis of DC microgrids under denial of service threats ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 3199 - 3208 .

刘彦呈，庄绪州，张勤进，等 . 基于虚拟频率的直流微电网下垂控制策略［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 8 ）： 1693 - 1702 .

LIU Yancheng ， ZHUANG Xuzhou ， ZHANG Qinjin ， et al . A virtual current-frequency droop control in DC microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 8 ）： 1693 - 1702 .

冯晓萌，孙秋野，王冰玉，等 . 基于蠕虫传播和FDI的电力信息物理协同攻击策略［J/OL］. 自动化学报［ 2020-04-17 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=MOTO20200416001&uniplatform=NZKPT&v=JCreBvAGjWjl6r5eUM0eGQf0hSf8fEz8kCSpEuyI6icukC43m%25mmd2BTnbnDFZPyLxHJE https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=MOTO20200416001&uniplatform=NZKPT&v=JCreBvAGjWjl6r5eUM0eGQf0hSf8fEz8kCSpEuyI6icukC43m%25mmd2BTnbnDFZPyLxHJE .

FENG Xiaomeng ， SUN Qiuye ， WANG Bingyu ， et al . The coordinated cyber physical power attack strategy based on worm propagation and false data injection ［J/OL］. Acta Automatica Sinica ［ 2020-04-17 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx？dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=MOTO 20200416001&uniplatform=NZKPT&v=JCreBvAGjWjl6r5eUM0eGQf0hSf8fEz8kCSpEuyI6icukC43m%25mmd2BTnbnDFZPyL xHJE https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CAPJ&dbname=CAPJLAST&filename=MOTO20200416001&uniplatform=NZKPT&v=JCreBvAGjWjl6r5eUM0eGQf0hSf8fEz8kCSpEuyI6icukC43m%25mmd2BTnbnDFZPyLxHJE .

YAN J ， GUO F ， WEN C . Attack detection and isolation for distributed load shedding algorithm in microgrid systems ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics ， 2020 ， 1 （ 1 ）： 102 - 110 .

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 .

ZHOU Q ， SHAHIDEHPOUR M ， ALABDULWAHAB A ， et al . A cyber-attack resilient distributed control strategy in islanded microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 5 ）： 3690 - 3701 .

CHEN Y ， QI D ， DONG H ， et al . A FDI attack-resilient distributed secondary control strategy for islanded microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 3 ）： 1929 - 1938 .

GUO F ， XU Q ， WEN C ， et al . Distributed secondary control for power allocation and voltage restoration in islanded DC microgrids ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2018 ， 9 （ 4 ）： 1857 - 1869 .

BARZKAR A ， GHASSEMI M . Electric power systems in more and all electric aircraft： a review ［J］. IEEE Access ， 2020 ， 8 ： 169314 - 169332 .

朱晓荣，李铮，孟凡奇 . 基于不同网架结构的直流微电网稳定性分析［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 1 ）： 166 - 178 .

ZHU Xiaorong ， LI Zheng ， MENG Fanqi . Stability analysis of dc microgrid based on different grid structures ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 1 ）： 166 - 178 .

LIU X ， WANG Y ， LIN P ， et al . Distributed supervisory secondary control for a dc microgrid ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2021 ， 35 （ 4 ）： 1736 - 1746 .

ZHU J ， YANG G ， ZHANG W ， et al . Cooperative fault tolerant tracking control for multiagent systems： an intermediate estimator-based approach ［J］. IEEE Transactions on Cybernetics ， 2018 ， 48 （ 10 ）： 2972 - 2980 .

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