1.一种针对多区域电力系统的攻击检测方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1、多区域电力系统模型的构建,根据电力系统结构框架,得到负荷频率控制的电力系统的动态方程:涡轮动态方程:
其中ΔPmi是发电机机械功率偏差,ΔPvi是涡轮阀位置偏差,Tchi是第i个区域涡轮机的时间常数;
考虑转速下降系数的不确定性时的调速器动态方程:其中Δfi是区域i的频率偏差,ΔPci是参考点的负荷,Tgi是第i个调速器的时间常数,Ri是转速下降系数, 且αi代表的是转速下降系数的不确定度;
负荷动态方程:
其中 是第i个区域联络线的网系潮流,ΔPLi是负荷偏差,Hi是区域i的等效惯性常数,Di是区域i的等效阻尼系数;
联络线潮流动态方程:
其中Tij是同步功率系数,Δfj是j区域的频率偏差;
区域控制误差信号:
步骤2、由步骤1所得到的动态方程,构建负荷频率控制的电力系统模型,过程如下:步骤201,系统的状态为 根据上述动态方程,得到电力系统的状态空间模型为:
其中
ui=ΔPci,wi=ΔPLi,i∈
{1,…n}
步骤202,通过在电力系统加入一个PI控制器,使得系统的输出保持稳定加入控制器后,ui表示如下:其中Kpi和Kli表示控制器的增益系数;
步骤203,在步骤202的基础上,定义 并且则多区域的控制输入可以表示为u(t)=‑Ky(t) (9)其中K=[Kpi Kli];
步骤204,定义 则yi(t)=Cixi(t),步骤3、传感器及执行器受到攻击时的电力系统模型构建,当电力系统的传感器及执行器受到攻击时,其状态空间模型为:y(t)=Cx(t)+E2ay(t) (11)T
其中A=[Aij]n×n, B=diag[B1 … Bn], Bw=T
diag[Bw1 … Bwn] , E1、E2为设定维数的常数矩阵,au表示的是执行器攻击,ay表示的是传感器攻击;
对上述模型进行扩维,有:
其中
且需要满足以下条件:
①、执行器攻击及传感器攻击 θ1≥0,θ2≥0;
②BE1的维数与au保持一致,E2的维数与ay保持一致;
③对于任意的复数λ,
步骤4、中间观测器的设计,过程如下:步骤401,定义一个中间变量:根据公式(12)公式(14),如下表示:由电力系统的状态空间模型及中间变量的方程,有:其中 是z(t),τ(t),y(t),au(t),ay(t)的估计值;
步骤402,状态观测增益矩阵的确定,定义所以有:
对于给定的μ和σ,且存在矩阵P1>0,P2>0以及矩阵H使得系统的状态最终是一致有界的,则下式成立,通过LMI工具箱解得系数矩阵L:其中:
‑1
L=P1 H;
步骤5、对攻击信号进行补偿,信息物理系统中执行器的输入为:E=K(E2y+ay)+au (25)由于传感器攻击及执行器攻击的估计信号 能较好地追踪到au(t)、ay(t),所以针对公式(25)对系统进行补偿,即执行器的输入为:从而很好地补偿了传感器及执行器受到攻击信号的影响。