摘要
随着能源转型的逐步推进以及碳中和目标的提出，可再生能源发电在全球进一步得到发展和推广。孤岛微电网作为整合可再生能源发电的重要形式，能够为农村、海岛、军事基地等偏远地区提供安全可靠的清洁电能。同时，与通信设施高度融合的孤岛微电网转变为典型的信息物理系统，面临着网络攻击等极端人为攻击事件的威胁。如何增强应对网络攻击的弹性成为孤岛微电网的新挑战。孤岛微电网广泛采用分层控制架构保障系统的安全稳定运行，其中，基于通信网络的孤岛微电网分布式频率和电压恢复控制得到广泛研究。本文考虑通信网络受虚假数据注入攻击的情况以及电压恢复与无功均分的固有矛盾，对孤岛微电网的分布式频率和电压恢复控制进行研究。论文主要工作和贡献如下： （1）研究在虚假数据注入攻击下基于一致性算法的分布式控制问题。针对未知的有界虚假数据注入攻击，在传统一致性算法基础上，提出一种基于隐藏网络的弹性分布式控制方法，利用李雅普诺夫直接法证明了所提弹性分布式控制方法的鲁棒性和稳定性，并推导了存在网络攻击时的频率和电压误差边界。 （2）研究考虑电压恢复与无功均分的固有矛盾的分布式控制问题。针对这一固有矛盾，提出了基于包容算法的分布式电压和频率恢复控制方法，在实现精确的无功功率均分的同时实现电压幅值有界恢复。利用频域分析和终值定理进行稳定性证明，并推导了保证系统稳定的通信时延裕度的解析式。 （3）研究在虚假数据注入攻击下基于包容算法的分布式控制问题。针对未知的有界虚假数据注入攻击，在所提基于包容算法的分布式电压和频率恢复控制基础上，提出一种基于隐藏网络的弹性分布式控制方法，利用李雅普诺夫直接法证明了所提弹性分布式控制方法的鲁棒性和稳定性，并推导了存在网络攻击时的频率和电压误差边界。并通过算例探讨了所提弹性分布式控制器的控制增益对提高通信时延裕度和削弱有界虚假数据注入攻击的影响。 最后还要感谢国家自然科学基金重点国际（地区）项目“含高比例分布式电源的巴基斯坦社区型独立微网规划与运行控制技术”对本文研究内容提供的支持。
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