一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法

本发明涉及直流微电网控制，尤其涉及一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法。

背景技术：

1、随着全球能源危机和环境问题日益突出，直流微电网受到广泛关注。为了保障直流微电网可靠运行，控制策略设计至关重要。电压调节和电流分配通常被视为直流微电网的主要控制目标。为实现上述目标，直流微电网常采用分层控制结构，通常包括一次控制层和二次控制层。一次控制层常利用下垂控制实现分布式电源之间的比例电流分配，但下垂控制会导致直流母线电压相对于额定参考值产生偏差，因此需要二次控制层补偿该电压偏差。

2、现有二次控制方法可分为集中式和分布式。集中式方案基于全局采集信息产生控制命令并发送至本地控制器，便于系统运行维护，但高度依赖中央控制器，中央控制器故障会造成性能下降甚至控制丧失。分布式控制基于局部信息和运行条件实时调整控制动作，具有较好的灵活性、自主性、适应性和可扩展性。

3、由于依赖通信网络的直流微电网容易受到网络攻击影响，进而威胁稳定性和安全性。网络攻击通常包括虚假数据注入攻击和拒绝服务（dos）攻击。虚假数据注入攻击通过注入恶意数据误导控制系统；dos攻击阻断信息传输，可能导致系统不稳定。相较虚假数据注入攻击，dos攻击可能造成更全面、更迅速的系统性能退化，对直流微电网风险更大。因此，如何在dos攻击下保证直流微电网同时实现电压调节和电流分配，并尽可能降低通信负担，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法，所提方法可以在dos攻击存在的情况下自适应调整控制更新时刻，并且仅在离散脉冲时刻更新控制信号，从而实现母线电压恢复和比例电流共享，并且可以显著降低通信成本与采样开销。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、第一方面提供一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法，包括如下步骤：

4、步骤一：构建单母线直流微电网系统，并建立所述直流微电网系统的功率流关系、一次下垂控制参考电压关系以及变换器的电流动态关系；

5、步骤二：将dos攻击建模为dos攻击区间与dos空闲区间交替出现的切换函数；

6、步骤三：基于辅助变量设计分布式弹性脉冲二次控制器，在非脉冲时刻利用直流母线电压误差连续更新所述辅助变量，以实现母线电压补偿；在离散脉冲时刻基于本地输出电流与邻居分布式电源输出电流之间的归一化差值，对所述辅助变量进行离散脉冲修正，并通过所述辅助变量同步更新二次控制信号，以实现比例电流共享；同时设计根据通信链路状态进行攻击感知的变周期采样策略；

7、步骤四，运行时，根据通信链路状态执行攻击感知的变周期采样策略，获得邻居分布式电源的输出电流后由分布式弹性脉冲二次控制器计算二次控制信号，并输出二次控制信号给执行器，以供执行器施加控制。

8、上述技术方案中，设计了一种分布式脉冲二次控制框架，仅在离散脉冲时刻利用邻居分布式电源的归一化电流值更新所述辅助信号，并通过所述辅助信号同步更新二次控制信号，从而实现直流母线电压恢复和比例电流分配，同时降低采样与通信成本；并进一步设计攻击感知非均匀脉冲调度策略，根据通信状态动态调整采样时刻，从而保证脉冲控制器在正常和受攻击条件下均能有效获取信息。当通信链路在计划采样时刻受dos攻击而导致数据无法接收时，将采样周期由标称值切换为更小周期以探测通信恢复；一旦在中间采样时刻成功接收邻居分布式电源的输出电流，则判定dos攻击停止，并恢复后续正常采样节奏。

9、需要注意的是，在采样后立即执行二次控制信号的计算与输出更新。因此，控制更新的发生时刻与采样时刻完全同步，并随采样间隔的变化而自适应调整。

10、本发明第二方面提供一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制装置，包括：

11、微电网构建模块，被配置为构建单母线直流微电网系统，并建立所述直流微电网系统的功率流关系、一次下垂控制参考电压关系以及变换器的电流动态关系；

12、dos攻击构建模块，被配置为将dos攻击建模为dos攻击区间与dos空闲区间交替出现的切换函数；

13、控制器设计模块，被配置为基于辅助变量设计分布式弹性脉冲二次控制器，在非脉冲时刻利用直流母线电压误差连续更新所述辅助变量，以实现母线电压补偿；在离散脉冲时刻基于本地输出电流与邻居分布式电源输出电流之间的归一化差值，对所述辅助变量进行离散脉冲修正，并通过所述辅助变量同步更新二次控制信号，以实现比例电流共享；同时设计根据通信链路状态进行攻击感知的变周期采样策略；

14、控制模块，被配置为在运行时根据通信链路状态执行攻击感知的变周期采样策略，获得邻居分布式电源的输出电流后由分布式弹性脉冲二次控制器计算二次控制信号，并输出二次控制信号给执行器，以供执行器施加控制。

15、本发明第三方面提供一种计算机设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口以及存储器通过通信总线完成相互间的通信；

16、存储器，用于存放计算机程序；

17、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如第一方面所述的基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法的步骤。

18、本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法的步骤。

19、本发明第五方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法的步骤。

20、本发明的有益效果为：

21、1.本发明面向有向稀疏通信网络下的单母线直流微电网，设计了一种分布式脉冲二次控制框架；所述框架仅在离散脉冲时刻利用邻居分布式电源的归一化电流值更新所述辅助信号，并通过所述辅助信号同步更新二次控制信号，从而实现直流母线电压恢复和比例电流分配，同时降低采样与通信成本。

22、2.本发明进一步设计攻击感知非均匀脉冲调度策略，根据通信状态动态调整采样时刻，从而保证脉冲控制器在正常和受攻击条件下均能有效获取信息。当通信链路在计划采样时刻受dos攻击而导致数据无法接收时，将采样周期由标称值切换为更小周期以探测通信恢复；一旦在中间采样时刻成功接收邻居分布式电源的输出电流，则判定dos攻击停止，并恢复后续正常采样节奏。

1.一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法，其特征在于，所述步骤二中，所述直流微电网系统的稳态功率流关系为：

3.根据权利要求2所述的一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法，其特征在于，所述步骤三中，所述分布式弹性脉冲二次控制器为：

4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法，其特征在于，dos攻击切换函数为：

5.根据权利要求4所述的一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法，其特征在于，所述根据通信链路状态进行攻击感知的变周期采样策略包括：

6.一种基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制装置，其特征在于，包括：

7.一种计算机设备，其特征在于：包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口以及存储器通过通信总线完成相互间的通信；

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法的步骤。

9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的基于脉冲采样的攻击感知型直流微电网分布式二次控制方法的步骤。