FDI攻击下孤岛交流微电网滑模控制策略
2022年电子技术应用第12期
王 君1，冯 甜2
1.甘肃省全国工业生产过程先进质量控制系统重点技术实验室，甘肃 兰州730050； 2.兰州理工大学 电气工程与信息工程学院，甘肃 兰州730050
摘要： 针对孤岛交流微电网控制系统中不可避免的虚假数据注入攻击问题，当存在外部干扰时，设计了主动容侵控制策略。首先针对孤岛交流微电网逆变系统，构建系统状态空间模型。将控制系统传感器侧可能受到的虚假数据注入攻击信息当作一个辅助状态向量，设计滑模攻击观测器对系统中的状态变量和虚假数据注入攻击信息同时进行估计。在获得攻击的估计信息后，利用积分滑模容侵控制器对虚假数据注入攻击和外部有限能量干扰进行主动容侵控制，以确保微电网系统的稳定运行。最后，通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。
中圖分類號： TP391
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212359
中文引用格式： 王君，馮甜. FDI攻擊下孤島交流微電網滑模控制策略[J].電子技術應用，2022，48(12)：89-93，99.
英文引用格式： Wang Jun，Feng Tian. Sliding-mode control strategy of island AC microgrid under FDI attack[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(12)：89-93，99.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212359
中文引用格式： 王君，馮甜. FDI攻擊下孤島交流微電網滑模控制策略[J].電子技術應用，2022，48(12)：89-93，99.
英文引用格式： Wang Jun，Feng Tian. Sliding-mode control strategy of island AC microgrid under FDI attack[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(12)：89-93，99.
Sliding-mode control strategy of island AC microgrid under FDI attack
Wang Jun1，Feng Tian2
1.Key Lab of Advanced Control for Industrial Process in Gansu Province，Lanzhou 730050，China； 2.College of Electrical and Information Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China
Abstract： In this paper, an active intrusion tolerance control strategy is designed for the inevitable false data injection attack in the control system of island AC microgrid when there is external interference. Firstly, the state space model of the island AC microgrid inverter system is constructed. A sliding-mode attack observer is designed to estimate both the state variables and the false data injection attack information in the control system. After obtaining the estimated information of the attack, the integrated sliding mode intrusion tolerance controller is used to actively control the false data injection attack and external finite energy interference to ensure the stable operation of the microgrid system. Finally, the feasibility and effectiveness of the proposed method are verified by simulation.
Key words : microgrid；FDI attack；sliding-mode observer；intrusion tolerant control
0 引言
電力信息物理系統是智能電網與信息物理系統的有機結合，先進的信息技術給電力系統控制帶來便利的同時也伴隨著潛在負面影響。大量的研究指出，信息網中原有的各類安全風險(如網絡攻擊)極易被引入到電力網中而使得系統變得脆弱[1]。數據注入攻擊是一種典型的網絡攻擊方式，通過破壞電力信息物理系統的數據完整性來干擾決策，成功躲避壞數據檢測機制，達到危及電力信息物理系統安全的目的。
微電網是電力信息物理系統的一種且虛假數據注入攻擊也是微電網中最常見的攻擊。對微電網信息物理系統實施虛假數據注入攻擊主要指：攻擊者利用設備漏洞，在信息采集、傳輸或計算環節蓄意注入錯誤數據，通過破壞數據的真實性使控制目標發生偏離，進而達到破壞系統穩定性的目的。常值虛假數據注入攻擊指攻擊信號為常值的虛假數據注入攻擊。可見，常值虛假數據注入攻擊是最簡單的一種虛假數據注入攻擊形式。虛假數據注入攻擊在分布式控制中具有一定的隱蔽性。原因之一在于攻擊者不會采用幅值過大的注入數據，使系統產生發生正常擾動的錯覺，否則將會引起系統的警覺。對微電網分布式控制而言，常值虛假數據注入攻擊具有一定的隱蔽性和破壞性[2]。因此，虛假數據注入攻擊的檢測與重構對微電網的安全與穩定運行具有重要意義。
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作者信息：
王 君1，馮 甜2
(1.甘肅省全國工業生產過程先進質量控制系統重點技術實驗室，甘肅 蘭州730050；
2.蘭州理工大學 電氣工程與信息工程學院，甘肅 蘭州730050)
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