一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调方法技术

本发明专利技术公开了一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调控制方法，属于直流微电网的调控领域。本发明专利技术由电流误差信号与电压误差信号组成的融合误差设计基于攻击自适应调整的弹性控制器，实现了直流微电网在受到混合攻击时仍然能够完成调控目标。相比现有的控制方法，该方法能够同时应对FDI与DoS两种攻击，且FDI攻击的强度可以是无穷大的，提升了直流微电网系统的鲁棒性。由于在无攻击作用时该方法依然能够使系统稳定运行，故不需要额外的攻击检测机制，即部署该控制方法后无论直流微电网是否遭受网络攻击均可以正常运行。受网络攻击均可以正常运行。受网络攻击均可以正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调方法


[0001]本专利技术属于直流微电网的调控领域，更具体地，涉及一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调方法。

技术介绍

[0002]微电网将分布式发电机、储能单元、电动汽车与负载结合在一起，在未来的分布式能源系统中发挥着重要的作用。由于直流微电网控制简单，功率损耗小，分布式发电可以更直接有效地部署，同时无需考虑无功功率与谐波，直流微电网获得了广泛的关注。为了实现电压调控与电流的精确分配，分散式的下垂控制最先被用于调控直流微电网，但由于线路的固有阻抗以及自身的下垂因素，母线电压与电流比例与预期存在静态误差。随着通信技术的发展，分布式二级控制被广泛地应用，其具有更好的灵活性、可扩展性和计算性能。
[0003]然而，分布式控制方法的通信链路存在受到网络攻击的风险，攻击造成的不健康状态会通过通信链路逐渐传递到整个直流微电网网络，导致控制性能不稳定甚至使得整个直流微电网系统瘫痪。因此设计一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调方法，使系统在受到攻击时依然能够实现控制目标，对于直流微电网安全的运行有着重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调方法，其目的在于解决现有控制方法在同时受到DoS与FDI攻击时无法实现精确的供电配比和总线电压调控的问题。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调控制方法，包括：
[0006]S1.对每个分布式电源建立分层控制模型，并建立各控制器之间的通信网络；所述分层控制模型由双闭环PI控制、下垂控制与二级控制组成；
[0007]S2.将本地转换器i的输出电流I
i
(t)和总线电压V
b
(t)，分别与邻居电流信息I
j
(t)和母线电压参考值V
*
进行交互，得到电流误差e
I，i
(t)与电压误差e
V
(t)；
[0008]S3.将电压误差信号与电流误差信号线性组合，得到融合误差项ψ
i
(t)；
[0009]S4.建立FDI攻击和DoS攻击混合存在的控制器内部状态信号δ
i
(t)；
[0010]S5.由融合误差的积分构成自适应缓和项，对受到网络攻击的控制器内部状态信号δ
i
(t)进行补偿，以减缓FDI攻击；将补偿后的控制器内部状态δ
’
i
(t)进行积分，得到最终的二级控制信号u
i
(t)；
[0011]S6.重复步骤S2
‑
S5直至完成母线电压调控与实现电流均分。
[0012]进一步地，FDI攻击和DoS攻击混合存在的控制器内部状态信号δ
i
(t)为：
[0013][0014]δ
i
(t)为控制器内部状态，p(t)为DoS攻击信号，表示系统遭受到的FDI攻
击。
[0015]进一步地，Π
D
代表DoS攻击作用的时间集合，Π
N
代表无DoS攻击作用的时间集合。
[0016]进一步地，受到网络攻击的控制器内部状态信号经过自适应缓和项补偿后为：
[0017][0018]为自适应缓和项，
[0019]进一步地，总线电压和电流均分误差收敛边界表达式为：
[0020][0021]γ1，γ2为与矩阵P、Q特征值相关的参数，λ
min
(P)为矩阵P的最小特征值，矩阵P、Q为满足系统李雅普诺夫方程的正定矩阵，其与系统的拓扑结构有关。
[0022]本专利技术另一方面提供了一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调控制器，包括：
[0023]分层控制模型构建模块，对每个分布式电源建立分层控制模型，并建立各控制器之间的通信网络；所述分层控制模型由双闭环PI控制、下垂控制与二级控制组成；
[0024]误差获取模块，将本地转换器i的输出电流I
i
(t)和总线电压V
b
(t)，分别与邻居电流信息I
j
(t)和母线电压参考值V
*
进行交互，得到电流误差e
I，i
(t)与电压误差e
V
(t)；
[0025]误差融合模块，将电压误差信号与电流误差信号线性组合，得到融合误差项ψ
i
(t)；
[0026]网络攻击信号建立模块，建立FDI攻击和DoS攻击混合存在的控制器内部状态信号δ
i
(t)；
[0027]误差补偿模块，由融合误差的积分构成自适应缓和项，对受到网络攻击的控制器内部状态信号δ
i
(t)进行补偿，以减缓FDI攻击；将补偿后的控制器内部状态δ
’
i
(t)进行积分，得到最终的二级控制信号u
i
(t)；
[0028]迭代控制模块，用于重复执行误差获取模块、误差融合模块、网络攻击信号建立模块和误差补偿模块的功能，直至完成母线电压调控与实现电流均分。
[0029]进一步地，受到网络攻击的控制器内部状态信号经过自适应缓和项补偿后为：
[0030][0031]为自适应缓和项，融合误差项ψ
i
(t)；p(t)为DoS攻击信号，表示系统遭受到的FDI攻击。
[0032]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
[0033]现有方法仅对于单一的FDI攻击与DoS攻击有效，无法抵御两种攻击组成的混合攻击，本专利技术方法可以有效缓解混合网络攻击对于直流微电网的攻击，使得直流微电网即使在受到无穷大的FDI攻击与一定持续时间的DoS攻击的共同攻击时依然能够实现母线电压
的调控与精确的供电配比；且在无网络攻击时能够正常运行，无需额外的攻击检测技术，控制过程简单且不需要任何全局信息，具有即插即用的优点。
附图说明
[0034]图1为第i个DC/DC转换器及其本地分层控制器的结构图；
[0035]图2为本专利技术所提出方法控制框图。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0037]本专利技术中的名词解释
[0038]网络攻击：对通信网络施加攻击；
[0039]混合网络攻击：本专利讨论的混合网络攻击包含虚假数据注入(FDI)攻击和拒绝服务攻击(DoS)攻击；
[0040]虚假数据注入攻击(FDI)：恶意篡改通信网络中的传递数据；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调控制方法，其特征在于，包括：S1.对每个分布式电源建立分层控制模型，并建立各控制器之间的通信网络；所述分层控制模型由双闭环PI控制、下垂控制与二级控制组成；S2.将本地转换器i的输出电流I
i
(t)和总线电压V
b
(t)，分别与邻居电流信息I
j
(t)和母线电压参考值V
*
进行交互，得到电流误差e
I,i
(t)与电压误差e
V
(t)；S3.将电压误差信号与电流误差信号线性组合，得到融合误差项ψ
i
(t)；S4.建立FDI攻击和DoS攻击混合存在的控制器内部状态信号δ
i
(t)；S5.由融合误差的积分构成自适应缓和项，对受到网络攻击的控制器内部状态信号δ
i
(t)进行补偿，以减缓FDI攻击；将补偿后的控制器内部状态δ
’
i
(t)进行积分，得到最终的二级控制信号u
i
(t)；S6.重复步骤S2
‑
S5直至完成母线电压调控与实现电流均分。2.根据权利要求1所述的一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调控制方法，其特征在于，FDI攻击和DoS攻击混合存在的控制器内部状态信号δ
i
(t)为：δ
i
(t)为控制器内部状态，p(t)为DoS攻击信号，表示系统遭受到的FDI攻击。3.根据权利要求2所述的一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调控制方法，其特征在于，∏
D
代表DoS攻击作用的时间集合，∏
N
代表无DoS攻击作用的时间集合。4.根据权利要求2所述的一种抵御混合网络攻击的直流微电网协调控制方法，其特征在于，受到网络攻击的控制器内部状态信号经过自适应缓和项补偿后为：过自适应缓和项补偿后为：为自适应缓和项，5.根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骁康，王思卿，王燕舞，肖江文，刘智伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：