[发明专利]一种微电网频率同步抗攻击协同控制方法

说明书

本发明公开了一种微电网频率同步抗攻击协同控制方法，该方法是采用特殊设计的控制率来控制微电网频率，能够保证系统频率同步的前提下完全消除控制器上的任意常值攻击。该控制率是在传统分布式控制方法基础上进行积分操作，再减去相应的频率状态量，从而达到消除控制器施加的常值攻击的目的，且利用终值定理严格证明了本发明控制方法的收敛性；与现有抵御常值攻击方法相比，本发明无需建立复杂的评估机制评估邻居节点信息的可信度，无需额外的通信网络辅助消除攻击，且能够完全消除常值攻击对系统的影响。

技术领域

本发明涉及一种微电网频率同步协同控制方法，尤其是涉及微电网频率同步抗攻击协同控制方法。

背景技术

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。由于分布式电源(DGs)的存在，微电网中的频率次级控制往往采用分布式协同控制结构。然而，在信息和电力的深度融合下，微电网CPS很容易受到信息攻击。其中，注入式常值攻击(隐蔽攻击)能够在系统不易察觉的情况下扰乱系统的正常运行。

分布式控制算法作为一种含大量分布式电源的微电网的有效控制手段，其容易受到网络攻击，由于缺乏全局观测机制，使其无法应对隐蔽攻击(如，常值攻击)。如何抵御隐蔽攻击对分布式控制的影响，对于微电网稳定运行具有重要意义。

本发明针对微电网频率同步的协同控制算法易受到常值攻击的问题，提出一种能够抵御常值攻击的新型微电网频率同步协同控制方法。

DGs通过逆变器向微电网供电。其中，逆变器以电压型逆变器为主，其主要由DC电源、桥式逆变电路、功率控制器、电压控制器、电流控制器、滤波器等组成。为准确描述其数学模型，采用大信号建模法对电压型逆变器建模，建模后的动态特性可表示为：

其中，x_i为系统状态参数。

在功率控制器中，下垂控制技术用于控制逆变器输出的电压和频率。其模拟了同步发电机有功/频率以及无功/电压幅值之间的关系

其中，ω_i和v_mag,i分别为逆变器i角频率和输出电压。P_i和Q_i分别为逆变器i的输出有功和无功。m_pi和n_qi分别为逆变器i的有功、无功下垂系数，其可通过逆变器的额定值获得。ω_Ni和V_Ni为角频率和电压设定点(亦为逆变器空载运行时的角频率和电压)，通过调节这两个参数可进行系统的二次调频、调压(次级控制)。下垂控制所导致的频率下降和电压跌落需要由次级控制进行补偿。次级控制通过调节频率和电压设定点将频率和电压恢复到正常工作范围内，可通过分布式控制来实现。

将有功/频率下垂关系进行微分得到

式中，u_i为控制输入。

传统分布式控制率一般为

其中，ω_ref＝50Hz为额定频率。k_ω为控制系数。然后，根据微分后的有功/频率下垂关系导出次级控制频率设定点为

其中的可由以下功率控制器动态特性得到

上述过程具体可参考文献“Abhinav S,Modares H,Lewis F L,et al.Synchronyin networked microgrids under attacks[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2017,9(6):6731-6741.”中有详细说明。