一种抵御有界FDI攻击的温控负荷安全控制方法及系统与流程

本发明涉及负荷控制，尤其涉及一种抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法及系统。

背景技术：

1、在温控负荷的控制方面，通常采用具有良好可扩展性和灵活性的分布式控制，但分布式控制的通信过程和控制计算环节较多，遭受fdi(false data injection，虚假数据注入)攻击的风险较高，严重威胁电力供应商与终端用户的经济安全。

技术实现思路

1、本发明提供一种抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法及系统，以解决现有技术中温控负荷分布式控制方面遭受fdi攻击的问题，能够有效地抵御有界fdi攻击，使温控负荷分布式控制受到攻击后仍可以控制既定目标，并且无需检测恶意数据和隔离受攻击的温控负荷，简化了控制策略，减轻了控制器的计算负担。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了一种抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，包括：

3、针对温控负荷，建立基于领导跟随一致性理论的分布式控制器并设置需求响应退出机制；

4、基于所述分布式控制器与通信链路受fdi攻击的情况，分别建立对应的有界fdi攻击模型；

5、根据所述分布式控制器与所述有界fdi攻击模型，实现基于辅助状态变量的温控负荷安全分布式控制。

6、作为上述方案的改进，还包括：

7、采用李雅普诺夫稳定性方法、时域分析法和仿真实验进行验证。

8、作为上述方案的改进，所述公式一具体为：

9、

10、其中，为温控负荷分布式控制器的输出；为控制增益；为温控负荷的邻居集合；为温控负荷与其邻居温控负荷的通信关系；为领导节点与温控负荷的通信关系；为温控负荷的功率状态，定义为，其中，为温控负荷的实时有功功率，为温控负荷的额定功率；为温控负荷的功率状态；为温控负荷的功率状态变化率；为温控负荷的参考功率状态。

11、作为上述方案的改进，所述公式二具体为：

12、

13、其中，为拉普拉斯算子；为功率调整量；为pi控制器；和为pi控制器的常数系数；为用户设定温度；为室内温度；为室内温度与用户设定温度的差值。

14、作为上述方案的改进，所述基于所述分布式控制器与通信链路受fdi攻击的情况，分别建立对应的有界fdi攻击模型，包括：

15、基于所述分布式控制器受fdi攻击的情况，根据公式三建立第一有界fdi攻击模型；

16、基于所述通信链路受fdi攻击的情况，根据公式四建立第二有界fdi攻击模型；

17、其中，所述公式三具体为：

18、

19、其中，为受到攻击后的所述分布式控制器的输出；为有界恒定或有界时变的攻击信号；为0-1变量，为所述分布式控制器受到了攻击，为所述分布式控制器未受到攻击；

20、所述公式四具体为：

21、

22、其中，为受到攻击后温控负荷接收到的温控负荷的功率状态信息；为0-1变量，为所述通信链路受到了攻击，为所述通信链路未受到攻击。

23、作为上述方案的改进，所述实现基于辅助状态变量的温控负荷安全分布式控制，包括：

24、引入第一类辅助状态变量和第二类辅助状态变量设计公式五；

25、根据所述公式五进行温控负荷安全分布式控制；

26、其中，所述第一类辅助状态变量，用于增强对有界fdi攻击的弹性；

27、所述第二类辅助状态变量，用于避免温控负荷功率状态调节中的不必要振荡。

28、作为上述方案的改进，所述公式五具体为：

29、

30、

31、

32、其中，为对应于温控负荷的第一类辅助状态变量；为对应于温控负荷的第二类辅助状态变量；为对应于温控负荷的第一类辅助状态变量；为的变化率；为的变化率；、、、和为控制参数，且充分大。

33、作为上述方案的改进，所述采用李雅普诺夫稳定性方法和时域分析法进行验证，包括：

34、根据所述有界fdi攻击模型和所述基于辅助状态变量的温控负荷安全分布式控制的参数数据，得到系统矩阵；

35、获取攻击信号，结合所述系统矩阵，得到有界fdi攻击下温控负荷的跟踪误差；

36、当所述温控负荷没有受到攻击时，通过李雅普诺夫函数对时间的导数实现渐进稳定性分析；

37、当所述温控负荷受到攻击时，对所述跟踪误差进行时域分析和稳态误差分析。

38、为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制系统，包括：

39、机制设置模块，用于针对温控负荷，建立基于领导跟随一致性理论的分布式控制器并设置需求响应退出机制；

40、模型建立模块，用于基于所述分布式控制器与通信链路受fdi攻击的情况，分别建立对应的有界fdi攻击模型；

41、控制实现模块，用于根据所述分布式控制器与所述有界fdi攻击模型，实现基于辅助状态变量的温控负荷安全分布式控制。

42、为实现上述目的，本发明实施例还提供一种抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法。

43、为实现上述目的，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法。

44、为实现上述目的，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述程序产品所在的设备执行上述抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法。

45、实施本发明实施例，具有如下有益效果：

46、本发明实施例提供的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法、系统、设备及存储介质，通过针对温控负荷，建立基于领导跟随一致性理论的分布式控制器并设置需求响应退出机制；基于所述分布式控制器与通信链路受fdi攻击的情况，分别建立对应的有界fdi攻击模型；根据所述分布式控制器与所述有界fdi攻击模型，实现基于辅助状态变量的温控负荷安全分布式控制，从而能够有效地抵御有界fdi攻击，使温控负荷分布式控制受到攻击后仍可以控制既定目标，并且无需检测恶意数据和隔离受攻击的温控负荷，简化了控制策略，减轻了控制器的计算负担。

技术特征：

1.一种抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，所述针对温控负荷，建立基于领导跟随一致性理论的分布式控制器并设置需求响应退出机制，包括：

4.如权利要求3所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，所述公式一具体为：

5.如权利要求3所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，所述公式二具体为：

6.如权利要求1所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，所述基于所述分布式控制器与通信链路受fdi攻击的情况，分别建立对应的有界fdi攻击模型，包括：

7.如权利要求1所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，所述实现基于辅助状态变量的温控负荷安全分布式控制，包括：

8.如权利要求7所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，所述公式五具体为：

9.如权利要求2所述的抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制方法，其特征在于，所述采用李雅普诺夫稳定性方法和时域分析法进行验证，包括：

10.一种抵御有界fdi攻击的温控负荷安全控制系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种抵御有界FDI攻击的温控负荷安全控制方法及系统，方法包括：针对温控负荷，建立基于领导跟随一致性理论的分布式控制器并设置需求响应退出机制；基于所述分布式控制器与通信链路受FDI攻击的情况，分别建立对应的有界FDI攻击模型；根据所述分布式控制器与所述有界FDI攻击模型，实现基于辅助状态变量的温控负荷安全分布式控制。采用本发明实施例，能够有效地抵御有界FDI攻击，使温控负荷分布式控制受到攻击后仍可以控制既定目标，并且无需检测恶意数据和隔离受攻击的温控负荷，简化了控制策略，减轻了控制器的计算负担。技术研发人员：张伟峰,吴萍萍,赵心怡,陈俊仕,吴彬锋,张威,金梅芬,黄剑,徐璟,吴文俊,张亦晗,詹子仪,叶子强,杨世旺,汪力,陈溪,孙研缤,吴志华,应彩霞,徐晨阳,谢天佑,陈郁林,黄杏,宋心清受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司丽水供电公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25