拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制方法，包括：构建多区域电力系统模型；构建拒绝服务攻击数学模型；结合多区域电力系统状态，构建分散式安全控制器；根据所述多区域电力系统模型、拒绝服务攻击数学模型和分散式安全控制器，得到多区域闭环控制电力系统；对所述多区域闭环控制电力系统进行负载频率稳定及H

【技术实现步骤摘要】
拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制方法


[0001]本申请涉及多区域电力系统负荷频率控制领域，尤其涉及一种拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制方法。

技术介绍

[0002]几十年来，电力系统在人类生活的诸多方面扮演了重要的角色，比如交通、医疗、工业等。负荷频率是多区域电力系统稳定性的一个重要指标，频率偏差可能会造成电力系统的不稳定性，严重时可能会造成系统的崩溃。因此，需要当频率发生改变时，可以快速调节联络线交换频率值和电网频率偏差值来实现频率控制，这对多区域电力系统的稳定运行和保证电能质量具有重要意义。
[0003]随着网络通信技术和计算机技术的迅速发展，开放和自由的网络环境在提高电力系统工作效率的同时，也带来一些网络安全挑战。网络攻击者可以通过重放攻击、拒绝服务攻击、欺骗攻击等形式造成电力系统运行的不稳定性。拒绝服务攻击是一类较为常见的攻击形式，主要指的是通信网络资源被攻击者占用，从而不能正常地进行信息传输，进而干扰电力系统的正常运转。
[0004]所以，及时对网络攻击采取控制防护措施，对提高电力系统的安全性有着关键价值。
[0005]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0006](1)多区域电力系统是由多个子系统组成，目前大多数提出的是集中式控制器设计方法，需要整个多区域电力系统的信息，在求解集中式控制器增益时也需要整个多区域电力系统参数，给求解计算带来一定的复杂度；
[0007](2)网络攻击和负载扰动都会给电力系统的稳定性造成巨大影响，目前主要针对非随机网络攻击，H
∞
性能指标在抑制干扰方面有着很大的作用，但是目前还没有结果将随机网络攻击和H
∞
性能放在一起考虑的。

技术实现思路

[0008]本申请实施例的目的是提供一种拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制方法，以解决相关技术中存在的针对多区域电力系统在拒绝服务攻击下的负载频率不稳定问题。
[0009]根据本申请实施例的第一方面，提供一种拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制方法，包括：
[0010]构建多区域电力系统模型；
[0011]构建拒绝服务攻击数学模型；
[0012]结合多区域电力系统状态，构建分散式安全控制器；
[0013]根据所述多区域电力系统模型、拒绝服务攻击数学模型和分散式安全控制器，得到多区域闭环控制电力系统；
[0014]对所述多区域闭环控制电力系统进行负载频率稳定及H
∞
性能分析，并求解所述分散式安全控制器的增益；
[0015]采用所述分散式安全控制器和所述增益对所述多区域电力系统进行安全控制。
[0016]进一步地，构建多区域电力系统模型，包括：
[0017]构建多区域电力系统模型如下：
[0018][0019]y
i
(t)＝C
i
x
i
(t)
ꢀꢀ
(2)
[0020]其中N表示区域个数，i表示第i个区域，j表示第j个区域，x
i
(t)、u
i
(t)、w
i
(t)和y
i
(t)分别是第i个区域的电力系统状态、控制输入、负载扰动和测量输出，Δf
i
、ΔE
i
和Δσ
i
分别表示增量频率偏移、发电机输出功率增量变化、调速器阀门位置增量变化、积分控制增量变化和角频率偏移，A
i
表示给定的系统矩阵，E
ij
表示互联项系数矩阵，B
i
表示给定的输入矩阵，F
i
表示扰动项系数矩阵，C
i
为给定的测量输出矩阵；
[0021][0022][0023]其中K
sij
、R
i
、和分别是电力系统模型时间常数、电力系统增益、区域i与j的联络线功率同步系数、调速器速率调节、调速器时间常数、积分控制增益和区域频率偏差系数。
[0024]进一步地，构建拒绝服务攻击数学模型，包括：
[0025]采用Bernoulli随机过程来构建拒绝服务攻击数学模型，模型如下：
[0026][0027]其中β
i
(t)表示Bernoulli随机过程，当其值为1时，表示数据成功传输；否则发生了攻击，数据无法传输；表示拒绝服务攻击的数学期望。
[0028]进一步地，结合多区域电力系统状态，构建分散式安全控制器，包括：
[0029]结合多区域电力系统状态，构建分散式安全控制器为：
[0030]u
i
(t)＝β
i
(t)K
i
x
i
(t)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0031]其中K
i
为分散式安全控制器的增益。
[0032]进一步地，根据所述多区域电力系统模型、拒绝服务攻击数学模型和分散式安全控制器，得到多区域闭环控制电力系统，包括：
[0033]根据式(1)
‑
(4)，可得到多区域闭环控制电力系统为：
[0034][0035]进一步地，对所述多区域闭环控制电力系统进行负载频率稳定及H
∞
性能分析，并求解所述分散式安全控制器的增益，包括：
[0036]对于给定的拒绝服务攻击的数学期望和干扰抑制系数γ，如果存在矩阵Q
i
＞0和标量τ
i
＞0，满足以下矩阵不等式：
[0037][0038]其中
[0039][0040][0041]那么所述多区域电力系统可以在所述分散式安全控制器作用下实现稳定和H
∞
性能，且所述分散式安全控制器的增益通过下式求得：
[0042][0043]根据本申请实施例的第二方面，提供一种拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制装置，包括：
[0044]第一构建模块，用于构建多区域电力系统模型；
[0045]第二构建模块，用于构建拒绝服务攻击数学模型；
[0046]第三构建模块，用于结合多区域电力系统状态，构建分散式安全控制器；
[0047]计算模块，用于根据所述多区域电力系统模型、拒绝服务攻击数学模型和分散式安全控制器，得到多区域闭环控制电力系统；
[0048]求解模块，用于对所述多区域闭环控制电力系统进行负载频率稳定及H
∞
性能分析，并求解所述分散式安全控制器的增益；
[0049]控制模块，用于采用所述分散式安全控制器和所述增益对所述多区域电力系统进
行安全控制。
[0050]根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：
[0051]一个或多个处理器；
[0052]存储器，用于存储一个或多个程序；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拒绝服务攻击下多区域电力系统的负荷频率安全控制方法，其特征在于，包括：构建多区域电力系统模型；构建拒绝服务攻击数学模型；结合多区域电力系统状态，构建分散式安全控制器；根据所述多区域电力系统模型、拒绝服务攻击数学模型和分散式安全控制器，得到多区域闭环控制电力系统；对所述多区域闭环控制电力系统进行负载频率稳定及H
∞
性能分析，并求解所述分散式安全控制器的增益；采用所述分散式安全控制器和所述增益对所述多区域电力系统进行安全控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建多区域电力系统模型，包括：构建多区域电力系统模型如下：y
i
(t)＝C
i
x
i
(t) (2)其中N表示区域个数，i表示第i个区域，j表示第j个区域，x
i
(t)、u
i
(t)、w
i
(t)和y
i
(t)分别是第i个区域的电力系统状态、控制输入、负载扰动和测量输出，Δf
i
、ΔE
i
和Δσ
i
分别表示增量频率偏移、发电机输出功率增量变化、调速器阀门位置增量变化、积分控制增量变化和角频率偏移，A
i
表示给定的系统矩阵，E
ij
表示互联项系数矩阵，B
i
表示给定的输入矩阵，F
i
表示扰动项系数矩阵，C
i
为给定的测量输出矩阵；为给定的测量输出矩阵；其中K
sij
、R
i
、和分别是电力系统模型时间常数、电力系统增益、区域i与j的联络线功率同步系数、调速器速率调节、调速器时间常数、积分控制增益和
区域频率偏差系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，构建拒绝服务攻击数学模型，包括：采用Bernoulli随机过程来构建拒绝服务攻击数学模型，模型如下：其中β
i
(t)表示Bernoulli随机过程，当其值为1时，表示数据成功传输；否则发生了攻击，数据无法传输；表示拒绝服务攻击的数学期望。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，结合多区域电力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：董山玲，刘妹琴，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：