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。
中图分类号： TP391
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212359
中文引用格式： 王君，冯甜. FDI攻击下孤岛交流微电网滑模控制策略[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212359
中文引用格式： 王君，冯甜. FDI攻击下孤岛交流微电网滑模控制策略[J].电子技术应用，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
电力信息物理系统是智能电网与信息物理系统的有机结合，先进的信息技术给电力系统控制带来便利的同时也伴随着潜在负面影响。大量的研究指出，信息网中原有的各类安全风险(如网络攻击)极易被引入到电力网中而使得系统变得脆弱[1]。数据注入攻击是一种典型的网络攻击方式，通过破坏电力信息物理系统的数据完整性来干扰决策，成功躲避坏数据检测机制，达到危及电力信息物理系统安全的目的。
微电网是电力信息物理系统的一种且虚假数据注入攻击也是微电网中最常见的攻击。对微电网信息物理系统实施虚假数据注入攻击主要指：攻击者利用设备漏洞，在信息采集、传输或计算环节蓄意注入错误数据，通过破坏数据的真实性使控制目标发生偏离，进而达到破坏系统稳定性的目的。常值虚假数据注入攻击指攻击信号为常值的虚假数据注入攻击。可见，常值虚假数据注入攻击是最简单的一种虚假数据注入攻击形式。虚假数据注入攻击在分布式控制中具有一定的隐蔽性。原因之一在于攻击者不会采用幅值过大的注入数据，使系统产生发生正常扰动的错觉，否则将会引起系统的警觉。对微电网分布式控制而言，常值虚假数据注入攻击具有一定的隐蔽性和破坏性[2]。因此，虚假数据注入攻击的检测与重构对微电网的安全与稳定运行具有重要意义。
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作者信息：
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)
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