虛假數(shù)據(jù)注入攻擊下的微電網(wǎng)安全控制策略
徐黃俊
(江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學院 智能制造學院，江西 南昌 330000)
摘 要 ：虛假數(shù)據(jù)注入 (FDI) 攻擊是微電網(wǎng)中常見的攻擊類型，能夠破壞微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。提出了一種基于有限時間分布式比例積分觀測器 (FT-DPIO) 的控制策略，該策略通過檢測相鄰分布式電源 (DG) 間的狀態(tài)變量誤差，能夠精準估計攻擊信號及其導數(shù)，并通過前饋補償消除攻擊影響，經(jīng)結(jié)合李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了系統(tǒng)可在有限時間內(nèi)收斂。在MATLAB/Simulink平臺進行仿真，結(jié)果表明在階躍、斜坡、正弦等信號類型的虛假數(shù)據(jù)注入攻擊下，所提策略能夠有效消除其對微電網(wǎng)的影響，保證電壓、頻率能夠恢復(fù)到參考值。
關(guān)鍵詞 ： 微電網(wǎng) ；分布式控制 ；有限時間一致性算法 ；FDI 攻擊
中圖分類號 ：TM712 文獻標識碼 ：A 文章編號 ：1007-3175(2025)11-0048-06
Security Control Strategies for Microgrids Under False Data Injection Attacks
XU Huang-jun
（School of Intelligent Manufacturing, Jiangxi Modern Polytechnic College, Nanchang 330000, China）
Abstract: False data injection (FDI) attack is a common type of attack in microgrids and can disrupt the stable operation of microgrids. A control strategy named finite time distributed proportional integral observer (FT-DPIO) is proposed, this strategy detects the state variable errors between adjacent distributed power sources. It can accurately estimate the attack signal and its derivative, and eliminate the impact of the attack through feed forward compensation. Combined with Lyapunov stability theory, it is proved that the system can converge within a finite time. The simulation was carried out on the MATLAB/Simulink platform, the results show that under FDI attacks of signal types such as step, slope, and sine, the proposed strategy can effectively eliminate their influence on the microgrid and ensure that the voltage and frequency can be restored to the reference values.
Key words: microgrid; distributed control; finite time consistency algorithm; FDI attack
參考文獻
[1] 章藝 . 新時期我國新能源發(fā)展現(xiàn)狀分析[J]. 中國電力企業(yè)管理，2019(34)：62-63.
[2] 張從越 . 孤島運行模式下微電網(wǎng)群分布式頻率與電壓控制研究 [D]. 南京：東南大學，2023.
[3] 楊旭生 .交流微電網(wǎng)振蕩特性分析及控制策略研究 [D]. 蘭州：蘭州理工大學，2024.
[4] 馮培磊，陳瀟雅，徐天奇 .微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究綜述 [J]. 水電與抽水蓄能，2020，6(3)：45-49.
[5] 馮宜偉，劉順民 . 通信延遲下的分布式孤島微電網(wǎng)有限時間二次頻率控制 [J]. 控制工程，2024，31(9)： 1561-1571.
[6] 馬秀娟，李范，趙玫，等 . 基于有限時間一致性的微網(wǎng)分布式二次控制 [J]. 電機與控制學報，2021， 25(2)：45-53.
[7] 丁世宏，李世華 . 有限時間控制問題綜述 [J]. 控制與決策，2011，26(2)：161-169.
[8] 王君，馮甜 .FDI攻擊下孤島交流微電網(wǎng)滑模控制策略 [J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(12)：89-93.
[9] 趙天保 .FDI 攻擊下孤島微電網(wǎng)分布式彈性一致性控制問題研究 [D]. 大慶：東北石油大學，2023.
[10] 陳郁林 . 抵御虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的微電網(wǎng)分布式二次控制策略研究 [D]. 杭州：浙江大學，2021.
[11] 吳忠強，程洪強 . 網(wǎng)絡(luò)攻擊下考慮狀態(tài)受限的微電網(wǎng)安全運行與控制 [J]. 電子學報，2024，52(9)：3240- 3250.
[12] 陳郁林，齊冬蓮，李真鳴，等 . 虛假數(shù)據(jù)注入攻擊下的微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制 [J] . 電力系統(tǒng)自動化， 2021，45(5) ：97-103.
[13] JIANG Yajie, YANG Yun.A Distributed ProportionalIntegral Observer-Based Hierarchical Control for AC Microgrids Under FDI Attacks[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2024， 71(12)：15780-15792.
[14] 張偉，王志東，賈瓊 . 基于分布式滑模控制的微電網(wǎng)二級電壓控制策略 [J]. 電工電氣，2024(6)：29-34.
[15] XIA Binjie, FAN Sha, DING Lei, et al.Distributed Dynamic Event-Triggered Resilient Control for AC Microgrids Under FDI Attacks[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers，2024，71(3)：1406-1416.
[16] LU Rentao, WANG Jie, WANG Ziqiang.Distributed Observer-Based Finite-Time Control of AC Microgrid Under Attack[J].IEEE Transactions on Smart Grid，2021，12(1)：157-168.
[17] 馬良，許剛，談元鵬 . 考慮擾動影響的微電網(wǎng)分布式自適應(yīng)控制策略 [J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2022，46(1)：146-156.
[18] JIANG Yajie, ZHANG Xiangrong, WANG Yici, et al. Distributed Voltage Control of Energy Storage Systems Combined with Electric Springs in the Presence of Cyber-Attacks[J]. IEEE Transactions on Industry Applications，2025，61(2)：2709-2720.
