18、直流微电网中的网络安全：检测与缓解虚假数据注入攻击

直流微电网中的网络安全：检测与缓解虚假数据注入攻击

1. 引言

为了实现当前关键的能源和环境目标，电网正朝着一种新架构转变，分布式发电单元（DGUs）、可再生能源和储能系统的渗透率更高。然而，这些元素的加入也带来了新问题，如电压分布恶化、输电线路拥堵和频率储备减少等，这促使人们实施新的控制策略。

为了实现更易追踪的控制，电网被划分为更小的灵活实体，即微电网。微电网可采用自主架构或连接到主电网，根据公共耦合点类型可分为直流（DC）或交流（AC）微电网。尽管交流微电网在集成和运行方面取得了显著进展，但直流微电网因其更高的效率、与可再生能源和储能系统更自然的接口、更符合消费电子设备以及由于无无功功率流动而易于控制等优点，通常更受青睐。

在直流微电网中，分布式发电单元通过可控的电力电子接口转换器连接到公共母线，因此调节公共直流母线电压成为主要控制目标。常用的方法是采用下垂控制策略，以确保各发电单元之间的电流均匀分配，但下垂控制会在电压参考值上产生误差，需要二次控制器进行补偿。

为了使分布式发电单元达成共识，需要在不同单元之间建立通信层。目前有集中控制和分散控制两种框架。集中控制框架将各发电单元的数据发送到一个公共聚合器进行处理，再将反馈信号返回给各单元；分散控制框架则在本地计算控制策略，并通过数字通信链路在相邻单元之间传输信息。由于分散控制具有更高的可扩展性、高带宽和对单点故障的弹性，大多数现代微电网控制算法都侧重于分布式控制框架。

然而，直流微电网控制依赖于通信网络层的集成，物理层与网络层的交互增加了遭受恶意网络攻击的风险，可能危及发电单元和整个直流微电网的性能。因此，近年来从控制角度开发攻击检测和缓解技术的需求日益增加。