本發(fā)明屬于控制領(lǐng)域，尤其涉及一種抵御無界fdia的直流微電網(wǎng)分布式控制方法。

背景技術(shù)：

1、直流微電網(wǎng)以其高效、可靠、易于集成分布式能源和儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢，在促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、提高能源利用效率方面展現(xiàn)出巨大潛力。在直流微電網(wǎng)的運(yùn)行與管理中，電壓調(diào)節(jié)與功率分配是實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與高效能源利用的關(guān)鍵控制目標(biāo)。為實現(xiàn)上述控制目標(biāo)，下垂控制作為一種分散式控制策略，因其結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)且無需中央控制器而備受青睞。下垂控制通過模擬傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的下垂特性，使各分布式電源（dg）根據(jù)預(yù)設(shè)的下垂曲線自動調(diào)整其輸出電壓或電流，從而實現(xiàn)功率的初步分配與電壓的初步調(diào)節(jié)。然而，在實際應(yīng)用中，由于直流微電網(wǎng)中線路阻抗的不可避免性，傳統(tǒng)的下垂控制方法往往難以達(dá)到理想的控制效果，存在電壓偏差和功率分配誤差的問題。這種誤差不僅會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，還可能降低系統(tǒng)的整體性能與效率。為了克服下垂控制的這一局限性，二次控制策略應(yīng)運(yùn)而生。二次控制旨在通過引入額外的控制環(huán)節(jié)，對下垂控制產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償與校正，以實現(xiàn)更為精確的電壓調(diào)節(jié)與功率分配。在眾多二次控制方案中，分布式控制因其良好的可擴(kuò)展性、魯棒性和對通信依賴的降低，成為當(dāng)前研究的熱點之一。分布式控制策略允許系統(tǒng)中的各個節(jié)點或控制器在局部信息交換的基礎(chǔ)上，協(xié)同完成全局控制目標(biāo)，有效提升了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。然而，通信網(wǎng)絡(luò)的引入也為直流微電網(wǎng)二次控制帶來了新的安全挑戰(zhàn)，如虛假數(shù)據(jù)注入攻擊（fdia）和執(zhí)行器故障（二次控制輸出故障，本質(zhì)上可等價為輸出受到fdia）等，這些問題可能嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行和控制效果，因此近年來涌現(xiàn)大量針對fdia的分布式二次控制研究，但仍存在一些不足。

2、現(xiàn)有針對fdia的分布式二次控制研究可分為數(shù)據(jù)驅(qū)動型和模型驅(qū)動型兩大類。其中數(shù)據(jù)驅(qū)動型是指通過檢測通信信號的數(shù)字特征來識別fdia，例如基于數(shù)據(jù)可信度的分布式控制方法，采用加權(quán)平均子序列約減法（wmsr）來識別和隔離被攻擊的線路，以及基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)、門控循環(huán)單元等人工智能方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動型往往只能應(yīng)用于大規(guī)模直流微電網(wǎng)，例如在識別和隔離線路后需要維持通信網(wǎng)絡(luò)的連通性，需要大規(guī)模的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，在小型直流微電網(wǎng)難以應(yīng)用。模型驅(qū)動型則主要包括設(shè)計各類觀測器，如分布式擴(kuò)張狀態(tài)觀測器、自適應(yīng)補(bǔ)償器以及分布式滑模觀測器等，以及設(shè)計隱藏通信網(wǎng)絡(luò)來保證數(shù)據(jù)的可達(dá)性。然而，基于觀測器的方法往往假設(shè)攻擊信號或執(zhí)行器故障的有界性，或?qū)?shù)有界性，而隱藏通信網(wǎng)絡(luò)顯然大大增加了設(shè)計成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種遷移性較強(qiáng)的抵御未知無界fdia的直流微電網(wǎng)分布式二次控制，不需要數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集。本發(fā)明的目的之二在于提供一種彈性控制方案，使系統(tǒng)遭受fdia時可以通過控制器生成補(bǔ)償信號進(jìn)行補(bǔ)償，維持控制目標(biāo)。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體如下：

3、一種抵御無界fdia的直流微電網(wǎng)分布式控制方法，包括：

4、獲取當(dāng)前時刻直流微電網(wǎng)各分布式電源的直流側(cè)輸出電流、直流電壓及上一時刻直流電壓參考值并通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享；

5、各分布式電源基于獲取的直流側(cè)輸出電流、直流電壓及上一時刻直流電壓參考值利用分布式補(bǔ)償器對攻擊量進(jìn)行分布式估計；

6、各分布式電源基于分布式補(bǔ)償器得到的結(jié)果補(bǔ)償?shù)椒植际诫娫炊慰刂戚敵?，直流微電網(wǎng)各分布式電源基于對應(yīng)的補(bǔ)償后的二次控制輸出進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)抵御虛假數(shù)據(jù)注入攻擊的控制目標(biāo)；

7、其中，所述分布式補(bǔ)償器是基于將抵御未知無界攻擊的直流微電網(wǎng)分布式二次控制問題轉(zhuǎn)化為在面臨未知無界攻擊時各分布式電源的一致性控制問題的一階系統(tǒng)構(gòu)建獲得。

8、進(jìn)一步地，所述直流微電網(wǎng)包括若干個分布式電源，分布式電源通過變流器接入直流微電網(wǎng)的直流母線，其中變流器為boost、buck、dab或雙向buck。

9、進(jìn)一步地，所述抵御未知無界攻擊的直流微電網(wǎng)分布式二次控制問題轉(zhuǎn)化為在面臨未知無界攻擊時各分布式電源的一致性控制問題的一階系統(tǒng)通過如下方式構(gòu)建獲得：

10、對含未知無界攻擊的二次控制輸出表達(dá)式求導(dǎo)；

11、令中間參數(shù)并代入求導(dǎo)后的含未知無界攻擊的二次控制輸出表達(dá)式引入的導(dǎo)數(shù)，得到第二求導(dǎo)后的含未知無界攻擊的二次控制輸出表達(dá)式；其中分別表示第i個分布式電源經(jīng)二次控制后的直流電壓參考值及直流電壓；的導(dǎo)數(shù)通過對應(yīng)第i個分布式電源對直流母線平均電壓的估計值反向表達(dá)代入；

12、再將不含未知無界攻擊的二次控制輸出表達(dá)式代入第二求導(dǎo)后的含未知無界攻擊的二次控制輸出表達(dá)式得到第三求導(dǎo)后的含未知無界攻擊的二次控制輸出表達(dá)式即得到所述一階系統(tǒng)。

13、進(jìn)一步地，所述第三求導(dǎo)后的含未知無界攻擊的二次控制輸出表達(dá)式，具體如下：

14、；

15、式中，下標(biāo)i是分布式電源的索引，上標(biāo)表示對應(yīng)參數(shù)的導(dǎo)數(shù)，為第i個分布式電源對直流母線平均電壓的估計值，為第i個分布式電源直流側(cè)輸出電流，為第i個分布式電源對應(yīng)變流器的下垂系數(shù)，為額定直流電壓，為描述網(wǎng)絡(luò)連接性的變量，若第i個分布式電源和第j個分布式電源連通則，否則；為所有與第i個分布式電源通信的分布式電源集合；和為系數(shù)，表示未知無界攻擊；xi為中間參數(shù)。

16、進(jìn)一步地，所述分布式補(bǔ)償器是基于將抵御未知無界攻擊的直流微電網(wǎng)分布式二次控制問題轉(zhuǎn)化為在面臨未知無界攻擊時各分布式電源的一致性控制問題的一階系統(tǒng)觀測估計獲得，具體如下：

17、；

18、式中，，，分別為對的估計值；為補(bǔ)償后的二次控制輸出；為參數(shù)；是全局誤差，穩(wěn)態(tài)時，在的作用下，對的估計會逼近，而是由全局誤差進(jìn)行自適應(yīng)估計得到的；若，則無法趨于0，從而根據(jù)進(jìn)行調(diào)整，直至趨于0。

19、進(jìn)一步地，通過采用表示的導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而實現(xiàn)自適應(yīng)估計得到；所述表示的導(dǎo)數(shù)滿足如下條件：當(dāng)時，，當(dāng)時，。

20、進(jìn)一步地，；

21、或，其中為常數(shù)，函數(shù)定義如下：

22、；

23、為參數(shù)。

24、一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)所述的一種抵御無界fdia的直流微電網(wǎng)分布式控制方法。

25、一種包含計算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可執(zhí)行指令在由計算機(jī)處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的一種抵御無界fdia的直流微電網(wǎng)分布式控制方法。

26、一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計算機(jī)程序/指令，該計算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)所述的一種抵御無界fdia的直流微電網(wǎng)分布式控制方法的步驟。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、在直流微電網(wǎng)二次控制輸出遭遇fdia，使系統(tǒng)偏離額定運(yùn)行狀態(tài)時，本發(fā)明方法通過設(shè)計的分布式補(bǔ)償器可根據(jù)全局誤差信號自適應(yīng)對攻擊量進(jìn)行補(bǔ)償，使系統(tǒng)在遭受fdia時逐漸恢復(fù)額定運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明無需額外布置通信網(wǎng)絡(luò)，也不需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，實施成本低且對本地控制無要求，適用范圍廣，可以有效提升直流微電網(wǎng)的彈性。

29、本發(fā)明方法可維持供電系統(tǒng)在極端環(huán)境或復(fù)雜工況下的正常運(yùn)行。如遭受外部電磁干擾、執(zhí)行器老化及通信線路噪聲等工況下維持電壓跟蹤和功率分配的控制目標(biāo)。改進(jìn)智能電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)措施。本發(fā)明所述方法可以提升系統(tǒng)對執(zhí)行器故障的彈性，為智能電網(wǎng)提供應(yīng)急響應(yīng)時間，從而提高系統(tǒng)的可靠性。數(shù)據(jù)中心、智能樓宇及電動汽車供電網(wǎng)絡(luò)等場景對供電可靠性具有較高要求，并且很容易遭受人為的惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊或執(zhí)行器故障，本發(fā)明提出的控制策略可為這些系統(tǒng)提供高可靠性供電。優(yōu)化電力系統(tǒng)監(jiān)控與保護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明提供的控制策略可以抵御外部惡意攻擊或執(zhí)行器故障，因此可以簡化傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。