计及DoS攻击和通信时滞的电力系统负荷频率控制

摘要

针对电力系统通信网络中存在的时滞和DoS攻击现象，本文提出了基于采样特性的电力系统离散负荷频率控制方案。首先，计及电力系统负荷波动的情况，在多区域电力系统负荷频率控制系统（LFC）模型的基础上，将通信网络中DoS攻击的危害量化为采样信号连续丢失数，并分别考虑通信网络中通信时滞和输出信号采样特性，建立包含输出状态反馈控制器的电力系统LFC模型。其次，基于此模型，利用含有控制命令更新周期、DoS攻击导致的最大采样信号连续丢失数、通信时滞、H_∞稳定指标的双边闭环Lyapunov泛函、LMI技术，提出LFC系统满足一定H_∞指标的稳定准则，并给出离散状态输出反馈LFC控制器的设计及求解方法。最后，本文以单区域和双区域LFC系统为例进行了仿真验证。结果表明：与已有文献方法相比，本文方法在保持系统H_∞渐近稳定前提下，能够容忍更大的通信时滞，且结果的保守性更低；同时可以看出本文所设计的控制器在保证H_∞稳定性能的基础上，对一定能量限制的DoS攻击具有弹性的防御性能。因此本文方案的有效性和优越性得到了验证。

关键词

时滞 / DoS攻击 / 负荷频率控制方案 / 采样特性 / Lyapunov泛函

基金资助

国家自然科学基金项目（61703060;12061088）; 四川省科技计划基金项目（21YYJC0469）; 中国博士后基金项目（2020M683274;2021T140092）; 浙江省智能制造质量大数据溯源与应用重点实验室开放基金项目（ZNZZSZ–CJLU2022–06）