【技术实现步骤摘要】
本说明书实施例涉及智能电网领域，特别地，涉及一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制方法和装置。
技术介绍
1、现代电网是一个信息物理系统，具有先进的控制策略和信息通信技术等优势，容易遭受网络攻击，一些常见的网络攻击是拒绝服务、虚假数据注入和重放攻击，时延切换攻击是通过在确定性网络通信信道中插入时间延迟来实现的，对电力系统具有高度破坏性，会导致电力系统不稳定，这对电力系统负荷频率控制带来了挑战。其中，负荷频率控制(lfc)是调整电力系统的频率达到额定值(如50hz)和/或维持区域联络线交换频率为计划值。频率稳定是电力系统电能质量的一个重要指标，负荷的任意突然变化都有可能导致系统间联络线交换频率的偏差及系统频率的波动。因此，为保证电能质量，需要在确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制。
2、因此，现在亟需一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制方法，能够克服电力系统中的确定性网络时延攻击问题，有效抵消电力系统频率偏差。
技术实现思路
1、本说明书实施例的目的在于提供一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制方法和装置，以克服电力系统中的确定性网络时延攻击问题，有效抵消电力系统频率偏差。
2、为达到上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制方法，包括：
3、通过超螺旋时延估计器向确定性网络发送信号，并接收由所述确定性网络回传的外部信号，得到所述确定性网络的网络时延；
4、将所述网络时延和电力系统的
5、将所述控制偏移量输入状态观测器，得到估计状态变量；
6、将所述估计状态变量输入序列状态预测器，得到所述网络时延下的状态变量；
7、将所述状态变量输入预测模型控制器，得到电力系统功率速率；
8、在指定采样时段内对所述电力系统功率速率积分，得到所述指定采样时段内电力系统所需功率量，以抵消电力系统的频率偏差。
9、优选的，所述超螺旋时延估计器通过如下公式表征：
10、
11、
12、其中，σ(t)为超螺旋时延估计器的滑模面，m(·)为外部信号，为外部信号的导数，t为考虑网络时延下的当前时刻，τ(t)为确定性网络的网络时延，确定性网络的估计网络时延，为的导数，α1和α2为正常数，sgn(·)为符号函数。
13、优选的，所述电力系统功率响应增广模型的建立方法包括：
14、建立电力系统功率响应模型；
15、通过引入辅助变量以最小化电力系统的稳态误差，根据所述电力系统功率响应模型，得到稳态误差最小化后的电力系统功率响应模型；
16、基于确定性网络中存在网络时延，根据所述稳态误差最小化后的电力系统功率响应模型，得到电力系统功率响应增广模型。
17、优选的，所述电力系统功率响应模型通过如下公式表征：
18、
19、其中，cp＝[0 1]，xp(t)为状态变量，为状态变量的导数，y(t)为控制偏移量，ap、bp、cp均为电力系统的系数矩阵，[·]t为矩阵的转置，h为惯性常数，d为阻尼系数，tg为减速器-涡轮常数，rg为等效垂降常数，ps(·)、分别表示电力系统功率、机械功率变化量、电力系统功率变化量、功率偏移，t为考虑网络时延下的当前时刻。
20、优选的，所述稳态误差最小化后的电力系统功率响应模型通过如下公式表征：
21、
22、
23、其中，v(t)为辅助变量，为辅助变量的导数，为电力系统功率速率，为控制偏移量的导数。
24、优选的，所述电力系统功率响应增广模型通过如下公式表征：
25、
26、y(t)＝cx(t)；
27、其中，x(t)＝[v(t) y(t)]t，为x(t)的导数，b＝[bp 0]t，c＝[0i]，τ(t)为确定性网络的网络时延，i为单位矩阵，t为考虑网络时延下的当前时刻。
28、优选的，所述状态观测器通过如下公式表征：
29、
30、其中，为估计状态变量，为估计状态变量的导数，b＝[bp 0]t，c＝[0 i]，i为单位矩阵，cp＝[0 1]，h为惯性常数，d为阻尼系数，tg为减速器-涡轮常数，rg为等效垂降常数，为电力系统功率速率，y(t)为控制偏移量，kob(·)为状态观测器增益，t为考虑网络时延下的当前时刻，为确定性网络的估计网络时延。
31、优选的，所述序列状态预测器包括：
32、
33、其中，b＝[bp 0]t，cp＝[01]，h为惯性常数，d为阻尼系数，tg为减速器-涡轮常数，rg为等效垂降常数，为电力系统功率速率，n为序列状态预测器的预测步长，ksp1,ksp2,…,kspn分别表示i＝1,2,...,n时的预测模型控制器的预测增益，为估计状态变量，为确定性网络的估计网络时延，z1(t),…,zn-1(t)分别表示i＝1,...,n-1时的预测状态序列，分别表示i＝1,…,n时的考虑时延的预测状态序列，分别表示i＝1,…,n时的预测状态序列的导数，t为考虑网络时延下的当前时刻。
34、优选的，所述预测模型控制器的建立方法包括：
35、建立成本函数以及成本函数的约束条件，其中所述约束条件包括电力系统功率速率约束条件、电力系统功率约束条件和电力系统频率约束条件；
36、根据二次规划算法对所述成本函数和约束条件进行计算，得到控制增益；
37、根据所述控制增益以及所述网络时延下的状态变量与电力系统功率速率之间的关系，建立预测模型控制器。
38、优选的，所述成本函数以及成本函数的约束条件通过如下公式表征：
39、
40、约束于：mη≤β；
41、其中，η为向量系数，tp＝qk，k为常数步长，q为整数，为预测状态中间变量的转置，q和r为权重矩阵，h为惯性常数，d为阻尼系数，tg为减速器-涡轮常数，rg为等效垂降常数，为估计状态变量，m和β均为约束向量。
42、优选的，所述预测模型控制器通过如下公式表征：
43、
44、其中，kmpc为控制增益，为电力系统功率速率，zn(t)为网络时延下的状态变量。
45、另一方面，本说明书实施例提供了一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制装置，所述装置包括：
46、网络时延确定模块，用于通过超螺旋时延估计器向确定性网络发送信号，并接收由所述确定性网络回传的外部信号，得到所述确定性网络的网络时延；
47、控制偏移量确定模块，用于将所述网络时延和电力系统的功率变化量输入电力系统功率响应增广模型，得到控制偏移量；
48、估计状态变量确定模块，用于将所述控制偏移量输入状态观测器，得到估计状态变量；
49、状态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超螺旋时延估计器通过如下公式表征：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力系统功率响应增广模型的建立方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电力系统功率响应模型通过如下公式表征：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述稳态误差最小化后的电力系统功率响应模型通过如下公式表征：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电力系统功率响应增广模型通过如下公式表征：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态观测器通过如下公式表征：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述序列状态预测器包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测模型控制器的建立方法包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述成本函数以及成本函数的约束条件通过如下公式表征：
11.根据权利要求9所述的方法，
12.一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制装置，其特征在于，所述装置包括：
13.一种计算机设备，包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器运行时，执行根据权利要求1-11任意一项所述方法的指令。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被计算机设备的处理器运行时，执行根据权利要求1-11任意一项所述方法的指令。
15.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品被计算机设备的处理器运行时，执行根据权利要求1-11任意一项所述方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种确定性网络时延攻击下的电力系统频率控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超螺旋时延估计器通过如下公式表征：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力系统功率响应增广模型的建立方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电力系统功率响应模型通过如下公式表征：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述稳态误差最小化后的电力系统功率响应模型通过如下公式表征：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电力系统功率响应增广模型通过如下公式表征：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态观测器通过如下公式表征：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述序列状态预测器包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预测模型控...
【专利技术属性】
技术研发人员：那琼澜，纪雨彤，韩旭东，李信，邢海瀛，崔翔，崔昊，贾鹏飞，马跃，任建伟，金燊，庞思睿，苏丹，杨纯，刘昀，于蒙，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：
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