分布式協(xié)同控制模式下配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)安全性能研究.pdf

1、為了應對日益嚴重的能源危機和環(huán)境問題，低碳經(jīng)濟、能源多樣化和可持續(xù)發(fā)展成為了當前電力工業(yè)界所關(guān)注的焦點。在此背景下，可再生新能源分布式發(fā)電技術(shù)正逐漸成為傳統(tǒng)集中式發(fā)電形式的有效補充。同時，分布式協(xié)同控制模式的提出，也為解決高密度、強隨機性可再生新能源接入問題提供了途徑。據(jù)此，為實現(xiàn)分布式協(xié)同控制模式在電網(wǎng)中的應用，需構(gòu)建配電網(wǎng)信息物理系統(tǒng)(Cyber-Physical System，CPS)以加強對物理設備的即時感控能力，并促使網(wǎng)絡信息

2、的雙向流動和高效利用。但同時，配電網(wǎng)CPS信息物理高度融合的特點也方便了網(wǎng)絡攻擊者通過信息系統(tǒng)威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，這也成為了未來電力系統(tǒng)所必須面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。
　　基于上述背景，本文主要以具有大規(guī)模新能源機組接入的配電網(wǎng)CPS為研究對象，從安全魯棒性角度，通過分析并建立可滿足未來配電網(wǎng)CPS運行與控制需求的分布式新能源協(xié)同控制體系，實現(xiàn)在提高對于高滲透率新能源的消納水平的同時，保證系統(tǒng)安全、可靠、高效、經(jīng)濟運行的能力。具體

3、的研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　第一，在多分布式新能源控制架構(gòu)研究方面，設計了配電網(wǎng)CPS協(xié)同控制架構(gòu)，為先進的控制策略的實施以實現(xiàn)配網(wǎng)側(cè)能量統(tǒng)籌管理準備了條件。首先結(jié)合CPS的組成要素和關(guān)鍵功能，提出了一種包含主動配電網(wǎng)及微電網(wǎng)技術(shù)在內(nèi)的配電網(wǎng)CPS框架結(jié)構(gòu);在此基礎上，針對配電網(wǎng)CPS的協(xié)同控制策略及其多層面、分布式耦合的特征，提出了包含感知通信、計算以及物理對象的分布式實體控制架構(gòu)，以及兼具內(nèi)部統(tǒng)一特性與外部互聯(lián)特性的層次

4、化抽象控制架構(gòu)，從而構(gòu)成完整的配電網(wǎng)CPS協(xié)同控制架構(gòu)。
　　第二，在含多分布式新能源配電網(wǎng)CPS安全魯棒控制研究方面，提出一種對網(wǎng)絡攻擊魯棒的虛擬發(fā)電廠分布式經(jīng)濟調(diào)度策略，以應對分布式經(jīng)濟調(diào)度由于自身網(wǎng)絡控制系統(tǒng)安全等級較低而易于受到網(wǎng)絡攻擊威脅的問題。該控制策略不僅能夠通過分布式的架構(gòu)解決電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度問題，同時，對于任意類型的網(wǎng)絡攻擊以及通信故障還具有魯棒作用。其基本設計思路為:各DG的控制終端通過所設計的通信網(wǎng)絡以及網(wǎng)絡

5、連通性信息檢測其周圍DG的運行狀態(tài);當檢測發(fā)現(xiàn)異常時，則將該異常DG從網(wǎng)絡中逐漸邊緣化以致隔離，以避免惡意信息的進一步擴散從而對經(jīng)濟調(diào)度進程和結(jié)果造成影響。此后，其余正常DG仍可繼續(xù)接受調(diào)度并完成既定的分布式經(jīng)濟調(diào)度的目標。基于IEEE123節(jié)點配電系統(tǒng)的仿真算例，驗證了所提出策略對于抵御不同類型網(wǎng)絡攻擊的有效性。
　　第三，在對于含多分布式新能源配電網(wǎng)CPS安全性能評估研究方面，提出一種在分布式電源協(xié)同控制模式下基于動態(tài)攻防博弈