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保护直流微电网免受网络攻击：基于实时实现的混合物理信息神经网络控制策略
Securing DC Microgrids Against Cyber-Attacks: Hybrid Physics-Informed Neural Network Control Strategy with Real-Time Implementation
Sriranga Suprabhath Koduru · Venkata Siva Prasad Machina · Sreedhar Madichetty · S Mishra · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
随着绿色可持续能源转型的加速，可再生能源在直流微电网（DC MGs）中的集成日益重要。然而，在应对网络安全威胁的同时确保高效控制仍具挑战性。现有控制设计常忽视对虚假数据注入（FDI）攻击的防御。本文提出一种融合线性卡尔曼滤波器（LKF）与神经网络（NN）的混合物理信息神经网络（HPINN）方法，通过NN校正提升状态估计鲁棒性，实现攻击检测与缓解。该策略在含燃料电池、光伏及储能系统的三节点环网DC MG中验证，结合MATLAB仿真与实时实验，涵盖源荷变化与FDI攻击场景。结果表明，HPINN能有效...
解读: 该混合物理信息神经网络（HPINN）网络安全防护技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的卡尔曼滤波与神经网络融合方案可直接应用于储能系统BMS通信层和微电网EMS控制层，有效抵御虚假数据注入攻击，保障电压电流传感器数据完整性。该技术可集成至iSo...
一种通过新型状态增广实现跟网型逆变器资源原位主控制器韧性设计以抵御虚假数据注入网络攻击的方法
Resilient-by-Design Control for in Situ Primary Controller of Grid-Following Inverter-Based Resources by a Novel State Augmentation to Tolerate False Data Injection Cyberattacks
Mahmood Jamali · Mahdieh S. Sadabadi · Masoud Davari · Subham Sahoo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
随着现代电网中跟网型（GFL）逆变器资源（IBR）的增加，其网络物理系统的安全性日益重要。本文针对智能逆变器面临的虚假数据注入（FDI）网络攻击威胁，提出了一种基于新型状态增广的韧性控制策略，旨在增强逆变器在通信受干扰情况下的运行稳定性和安全性。
解读: 该研究直接针对阳光电源核心产品（组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器）在数字化转型中面临的网络安全挑战。随着iSolarCloud平台接入设备量激增，逆变器作为网络物理系统的终端，其抗攻击能力至关重要。本文提出的状态增广控制策略可作为软件算法嵌入到PCS及逆...
面向指数无界虚假数据注入攻击的隐私保护、安全感知与抗攻击分布式协同控制
Privacy-Preserving, Safety-Aware, and Attack-Resilient Distributed Cooperative Control in AC Microgrids Against Exponentially Unbounded FDI Attacks
Mohamadamin Rajabinezhad · Nesa Shams · Yichao Wang · Shan Zuo · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年10月 · Vol.62
本文提出一种全分布式、隐私保护且安全感知的抗攻击（P2SA2R）控制框架，用于孤岛型逆变器主导交流微电网。通过融合控制屏障函数（CBF）与控制李雅普诺夫函数（CLF），在遭受强虚假数据注入攻击下仍保障频率/电压安全边界与功率共享，并集成动态输出掩码机制防止通信窃听。
解读: 该研究对阳光电源ST系列PCS、PowerTitan及iSolarCloud智能微网平台的网络安全与鲁棒控制具有直接参考价值。其CBF+CLF联合QP优化框架可增强构网型PCS在弱电网或攻击场景下的暂态安全裕度；动态掩码机制有助于提升多机协同控制中通信隐私性，建议在PowerTitan集群调度和iS...
针对通信时延下网络物理电力系统的鲁棒矩匹配负荷频率控制策略
Robust moments-matching load frequency control strategy for cyber–physical power system amid communication time delay
Akash Kumar Deep · G. Lloyds Raj · Gagan Deep Meen · Applied Energy · 2025年3月 · Vol.382
摘要 在现代网络物理电力系统中，存在显著通信时延（CTD）情况下的虚假数据注入（FDI）型网络威胁是一个严峻问题，严重影响系统的频率稳定性和控制性能。当电力系统存在非线性特性以及可再生能源渗透时，频率控制问题变得更加复杂。为确保安全可靠的电力供应，实际应用中亟需一种简单且鲁棒的负荷频率控制策略。为此，本文提出了一种新的单参数解析型比例–积分–微分（PID）设计方法，适用于具有较大通信时延的互联系统双区域火电厂（TPP）。该方法利用火电厂模型的脉冲响应来获取PID控制器参数，从而避免了现有解析PI...
解读: 该负荷频率控制技术对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)具有重要价值。文中提出的抗时延PID控制策略可直接应用于储能系统的一次调频功能,增强电网频率稳定性。针对虚假数据注入攻击的防护机制可集成到iSolarCloud平台的网络安全模块。所提出的脉冲响应建模方法可优化VSG虚拟同步...
基于控制性能标准的动态事件触发多步模型预测LFC用于存在FDI攻击的智能电网
A Control Performance Standards-Dependent Dynamic Event-Based Multistep Model Predictive LFC for Smart Grids With FDI Attacks
Fan Wei · Xiongbo Wan · Xing-Chen Shangguan · Chuan-Ke Zhang 等5人 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年8月
本文研究了在虚假数据注入攻击下，含风力发电和空调负荷的多区域智能电网（MASG）的多步模型预测负荷频率控制问题，其中考虑采用依赖控制性能标准（CPS）的动态事件触发机制（DETM）来管理数据传输。依赖CPS的DETM包含一个与频率偏差和区域控制误差的两个CPS相关的自适应调整变量，这有助于它在保证MASG所需频率和联络线功率的同时，有效减少数据包的不必要传输。分别应用两个离线优化问题（OP）来设计终端约束集（TCS）和近似单步集。在TCS之外采用由在线OP设计的控制律。基于这三个OP，提出了一种...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于控制性能标准的动态事件触发多步模型预测负荷频率控制技术具有重要的战略意义。随着公司在新能源领域的深度布局，特别是在光伏逆变器、储能系统及综合能源解决方案方面，该技术直接关联到多区域智能电网的频率稳定性这一核心问题。 该研究的价值主要体现在三个维度：首先，针对风电和...
一种考虑风电出力不确定性的三阶段动态博弈策略应对风电场无功补偿FDI攻击
A Three-Stage Dynamic Game Strategy Incorporating Wind Generation Uncertainty Against FDI Attack of Wind Farm Reactive Power Compensation
Xuecheng Liu · Haoxin Wang · Libao Shi · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年7月
大规模风力发电的接入进一步加剧了系统电压波动和线路损耗增加的问题。此外，风力发电的不确定性可能会削弱传统不良数据检测技术的有效性，给电网防御者准确评估补偿设备的数据质量带来挑战，从而增加系统遭受网络攻击的风险。本文基于所提出的日前攻防资金分配策略，建立了一个考虑风力发电不确定性的新型三阶段防御者 - 攻击者 - 运营者动态博弈模型，旨在最小化针对风电场无功补偿设备的虚假数据注入攻击所造成的能量损失。为有效解决所提出的三阶段动态博弈框架，建立了一个三级混合整数非线性数学规划模型的等价形式。为求解中...
解读: 该研究对阳光电源风电变流器和储能系统的网络安全防护具有重要参考价值。三阶段动态博弈策略可应用于SG系列风电变流器的无功补偿控制系统,增强其抵御FDI攻击的能力。同时,该方法也可移植到ST系列储能变流器和PowerTitan系统中,提升大规模储能电站的网络安全防护水平。通过在iSolarCloud平台...
基于双向功率流的直流微电网在网络安全攻击下的无缝分布式功率管理
Seamless Distributed Power Management of DC Microgrid Under Cyber Attacks With Bidirectional Power Flow
Dat Thanh Tran · Kyeong-Hwa Kim · Jih-Sheng Lai · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
本文提出一种面向双向功率流的直流微电网无缝分布式功率管理方法，可在严重网络攻击下实现系统整体稳定。基于V*–P下垂曲线的分布式二级控制确保在不确定性条件下对电动汽车、风力机、电池、负荷及电网代理构成的系统进行功率与电压调节，并随电价动态调整电网下垂曲线以降低用电成本。通过引入补偿项的弹性控制策略，有效抑制虚假数据注入和拒绝服务等网络攻击的影响。改进的控制结构显著减小了电压超调，且仅需单向数字通信链路，降低了系统成本与通信负担。仿真与实验验证了该方案的有效性与可行性。
解读: 该网络攻击防护下的分布式功率管理技术对阳光电源PowerTitan储能系统和微电网解决方案具有重要应用价值。文中V*-P下垂控制与弹性补偿策略可直接应用于ST系列储能变流器的二级控制层，增强系统抵御虚假数据注入和DoS攻击的能力，提升iSolarCloud云平台通信安全性。双向功率流管理方案适配光储...
通过深度学习和混合安全模型缓解智能信息物理电力系统的网络风险
Mitigating Cyber Risks in Smart Cyber-Physical Power Systems Through Deep Learning
M. A. S. P. Dayarathne · M. S. M. Jayathilaka · R. M. V. A. Bandara · V. Logeeshan 等6人 · IEEE Access · 2025年2月
智能电网中可再生能源集成的兴起带来新网络安全挑战，促使本研究检验智能信息物理电力系统CPPS的脆弱性。风能和太阳能等可再生能源集成到智能电网因其分散和可变特性带来运行风险，特别是在实时监控和控制所需的通信层内。虽然可再生能源集成增加不直接影响网络安全脆弱性，但主要挑战源于其分散性。解决这种分散需要在供需之间使用网络层，为电力系统控制和通信系统引入网络威胁脆弱性。这些层易受虚假数据注入FDI、拒绝服务DoS和重放攻击等多样化网络攻击，可能危及电网稳定性和安全性。为应对这些风险，研究提出混合方法，集...
解读: 该网络安全技术对阳光电源智慧能源平台安全防护至关重要。阳光iSolarCloud云平台连接海量光伏储能设备，面临虚假数据注入和拒绝服务等网络攻击威胁。该研究的深度学习异常检测方法可集成到阳光云平台安全体系，实现实时威胁识别和防御。在电网侧储能场景下，网络攻击可能导致储能系统误动作，影响电网稳定。该C...
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