利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021114931225
申请人: 电子科技大学长三角研究院(湖州)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种应对欺骗网络攻击的微电网控制器的控制方法,其特征在于,步骤一,进行微电网建模;

步骤二,进行有功功率共享策略的构建;

步骤三,进行控制目标的提出;

步骤四,进行控制方法的提出;

所述步骤一中的微电网建模包括:

MG MG MG

微电网有N个总线(i=1,2…N);MG的电气物理网络用图G =(V ,E )描述,其中节点MGV 表示总线,边 表示线路连接;用邻接矩阵 描述微网网络的拓扑结构和线路阻抗,如果第i个节点和第j个节点之间有线路连接,则Zij=Rij+jXij,如果两个节点之间没有线路连接,则Zij=0,其中Rij∈R和Xij∈R分别是线路电阻和电抗;在每个DG ESS节点/总线上,连接一个DG或ESS,所述DG或ESS集合表示为S 和S ;

为建立DGs和ESSs的功率共享模型,通过以下假设来简化功率流方程:假设1:MG的网络阻抗主要是感性的,即Xij>>Rij,相邻两个逆变器之间的相位差较小;在MG网络中,当逆变器的输出阻抗是感性的并且超过线路电阻时,假设成立,通过设计输出电感或虚拟阻抗方法实现;近似 也是精确的;当假设1成立时,从节点i到所有相邻节点j的有功功率Pij表示为:式中,Vi为第i条母线的电压幅值;

逆变器的频率通过传统的下垂控制进行局部调整:* *

ωi=ω‑ci(Pi‑Pi)    (3)* *

式中,ω为频率的期望值,P为有功功率的期望值;ωi实际上是角频率,单位为rad/s,通过fi=ωi/2π转换成赫兹;相位角由 计算得出,ci是下垂系数;有功功率共享的下垂系数定义如下:式中,分子分母分别是系统频率浮动的上下限和输出功率浮动的上下限;

针对MG中DG和ESS之间的有功功率分配问题,分析式(1)中的潮流方程和(3)中关于实L际功率的下垂控制方程;根据基尔霍夫电路定律,每台机组的发电量按Pi=Pij+Pi计算,结合式(1)可得:L

式中,母线电压与期望电压的偏差很小,rij为常量, Pi 是第i条母线的集中负载;

在下垂控制中认为存在用于频率恢复的积分控制,并且控制输入还包含用于有功功率分配的积分控制 故最初的下垂控制转变为:得到每个DG的系统方程诶:

通过考虑ESS的特点,得到每个ESS的系统方程:式(8)中的第二个等式广泛用于估算储能单元的SOC或者能量水平;其中,βi是ESS的容量,单位为kWh;额定功率输出与容量之比定义为αi=Pi/βi;

所述步骤二中的有功功率共享策略的构建包括:在稳态下,每个ESS的SOC是平衡的,有功功率是按容量比例共享的;

定义一个函数变量Ωi=fi(Pi)过渡DG和ESS之间的有功功率分配;对于每个ESS,定义为:为统一控制设置一个非常大的虚拟容量,故变量Ωi定义如下:式中,βi=Pi/αi定义为DG的虚拟容量,通过调整参数αi改变DG和ESS之间的功率分配;

在式(8)(9)中,利用 估计每个ESS中存储的能量;式(10)看做DG中储存的虚拟能量,用 表示;

对每个DG系统进行输入/输出反馈线性化;式(7)中的DG系统被转换成一组二阶系统,如下所示:式(8)中的ESS系统被转换成一组三阶系统,如下所示:所述步骤三中的控制目标的提出包括:

通过反馈线性化,建立一组二阶和三阶多智能体系统,控制目标概括为:设计ui(t),使:

式中,第一个条件表示ESSs中储存的能量在稳态下是平衡的,第二个条件表示DGs和ESS根据其额定功率和容量公平地共享功率;

所述步骤四中的控制方法的提出包括:

为解决具有不同下垂特性的分布式电源和电能平衡问题,为每个DG分布式电源引入一个辅助变量Fi(t)设计分布式控制器;Fi(t)的动态由下式给出:定义:

联立式(11)(12)(13)(15),得到式(19):其中,

考虑采样时间序列{tk:k=1,2,…},并且采样数据保持不变,通过使用零阶保持ZOH电路直到下一采样时刻TK+1;假设采样周期hk=tk+1‑tk在区间(0,hM]上随机变化,其中hM为给定常数;

对于第i个DG或ESS,具有可变采样周期的MSD控制器如下所示:式中, aij是与式(16)的网络拓扑G相对应的相邻矩阵A的元素;η(t)表示时变延时TVD,是一个可微函数且满足:0≤η(t)≤η,其中η和μ1,μ2均为给定的常数;控制器的增益K通过MATLAB的YALMIP工具箱求解;

考虑TVDη(t),设计高度依赖于系统当前状态的异常欺骗网络攻击;黑客将控制信号篡改成包含攻击信号的复合信号,控制信号如下所示:式中,γi(t)是一个表示攻击信号的非线性函数,并且满足如下条件(19),sign(‑xi(t))=[sgn(‑xi1(t)),...,sgn(‑xin(t))],sgn是符号函数;

||γi(t)||2≤||Fxi(t)||2    (19)式(18)中,F是一个常数矩阵;

结合式(17)(18),得到:

令:

通过克罗内克积得到:

构建异常欺骗算法,求解状态方程使系统稳定,其中求解器步长为0.0001。