最新录用 | 时间约束DoS攻击下的微电网小信号稳定性和鲁棒性分析及自适应辅助控制

Sun Q Y, Wang B Y, Feng X M, et al. Small-signal stability and robustness analysis for microgrids under time-constrained DoS attack and a mitigation adaptive aecondary control method. Sci China Inf Sci, 2021, DOI: 10.1007/s11432-021-3290-3

随着网络与电力系统的紧密结合，基于共识的微电网二次频率控制越来越容易受到传输延迟和拒绝服务（DoS）攻击等通信故障的影响，影响二次频率控制的频率恢复效率。利用小信号模型，建立了一种新的网络物理系统模型，分析了DoS攻击对微电网的跨层影响。这样，可以令人信服地分析从网络系统到物理系统对微电网的跨层影响。基于根逼近法，设计了微电网的容忍节省时间作为评价时间受限DoS攻击容忍裕度的指标，得到了裕度与二次控制系数之间的关系。提出了一种缓解自适应二次控制技术，使受攻击的微电网能够根据节省时间和容错节省时间（TST）动态调整二次控制增益。仿真结果表明，虽然具有高二次控制增益的微电网具有良好的动态鲁棒性，但其TST较低。此外，本文提出的自适应二次控制系统在DoS攻击下的稳定性能明显优于传统控制系统。

主要贡献包括：

• 提出了一种新的小信号网络物理系统（SSCPS）模型，将微电网的分层控制结构分为网络系统和物理系统。在模型建立过程中，提出了一种改进的能流分析方法，用以找出网络系统变量引起的微电网运行平衡点的变化。这样，可以令人信服地分析网络系统上的分布式信息流对物理系统上的网络功率流的跨层影响。

• 为了分析微电网在时间约束DoS攻击下的鲁棒性，综合考虑物理系统和网络系统的特点，将攻击造成的影响转化为SSCPS模型中的时变时延。因此，SSCP被描述为一组延迟微分方程（DDE）。然后，基于根逼近法，设计了DDE的容忍节省时间（TST）作为衡量微电网时间约束DoS攻击容忍度的指标，并找出了容忍度与二次控制系数之间的关系。

• 为缓解时间受限DoS攻击对微电网的影响，提出了一种基于裕度与二次控制系数关系的自适应频率控制方法，该方法能根据节省时间和TST动态改变二次控制增益值。

• 仿真结果表明，采用本文提出的自适应二次控制系统的微电网性能优于传统的二次控制系统。此外，具有高二次控制增益的微电网具有低TST，例如，当控制增益为200和300时，TST分别为0.06和0.05s。

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