【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力網絡系統控制，特別是涉及一種概率編碼和欺騙攻擊下的電力系統分布式估計方法。
技術介紹
1、隨著經濟社會發展，客戶對電力的需求持續增長并呈現多樣化趨勢。為此，智能電網通過融合可再生能源、儲能技術及先進電子元件與智能技術提升系統靈活性與效率。然而，高度集成造成了系統的高復雜性，并且系統經常在高負荷下運行，使其對外部干擾極其敏感。為確保系統安全，同步電機狀態的實時監測與控制至關重要。廣域監控系統通過相量測量單元實時采集電力數據，然后利用動態狀態估計技術精確估計發電機狀態，提升系統監控能力。但由于電力系統的非線性特征，需要開發更先進的估計算法，以應對復雜系統挑戰，保障電力系統的安全、穩定和經濟運行。
2、在傳感器網絡中，無線通信通常會受到固有的物理限制，包括帶寬受限、能量匱乏等，因此在特定時間內傳輸更多的數據對于系統穩定運行至關重要。作為一種高效的數據壓縮技術，編碼-解碼機制一直是緩解通信壓力和促進數據高效傳輸的重要工具。在許多編碼方案中，概率編碼以其在整個編碼解碼過程中確保無偏性的獨特特征而脫穎而出，整體框架都是以一種概率的方式完成的，相對于傳統方案，更加高效實用。同時，網絡通信中的數據安全不容忽視。眾多網絡攻擊中，欺騙攻擊通過注入惡意數據來破壞系統，是嚴重的安全威脅。因此，在提升數據傳輸效率時，我們也不能忽視對這類網絡攻擊的防范。
3、目前，智能電力系統的狀態估計領域尚缺乏將分布式方案有效融入概率編碼機制及應對隨機欺騙攻擊的研究，尤其未充分考慮估計器在潛在擾動下的彈性設計。這意味著，在面對復
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種概率編碼和欺騙攻擊下的電力系統分布式估計方法，能夠有效完成復雜場景下電力系統中的狀態估計。
2、為解決上述技術問題，本專利技術的具體技術方案如下：
3、步驟1：電力系統動態模型的建立
4、基于智能電網模型，選取電力系統的轉子角度、轉子角速度、d軸瞬態電壓和q軸瞬態電壓作為狀態變量，建立電力系統動態模型；
5、步驟2：設計彈性分布式狀態估計器
6、在概率編碼機制和隨機欺騙攻擊下，根據步驟1中電力系統動態模型完成彈性分布式狀態估計器的設計；
7、步驟3：計算∑i,s+1|s
8、根據步驟2中彈性分布式狀態估計器，計算s時刻第i個傳感器節點的一步預測矩陣從而計算s時刻第i個傳感器節點的一步預測誤差協方差矩陣上界∑i,s+1|s；
9、步驟4：計算ki,s+1
10、根據步驟3中得到的一步預測誤差協方差矩陣上界∑i,s+1|s，計算s+1時刻第i個傳感器節點的彈性分布式估計器增益矩陣ki,s+1；
11、步驟5：計算
12、將步驟4中得到的估計器增益矩陣ki,s+1代入到步驟2中的彈性分布式狀態估計器中，計算s+1時刻第i個傳感器節點的狀態估計矩陣判斷s+1是否達到總時長t，如果滿足s+1<t，則繼續執行步驟6，否則結束運行；
13、步驟6：計算∑i,s+1|s+1
14、根據步驟4中得到的估計器增益矩陣ki,s+1，計算s+1時刻第i個傳感器節點的估計誤差協方差矩陣上界σi,s+1|s+1，同時，令s＝s+1，執行步驟2，直至s+1達到總時長t。
15、優選的，所述步驟1中，電力系統動態模型計算公式如下：
16、
17、式中，是基于智能電網模型建立的隨機非線性函數，
18、其中，xs＝[δs?ωs?e′q,s?e′d,s]t是電力系統s時刻的狀態向量，其中，δs是電力系統s時刻的轉子角度，ωs是電力系統s時刻的轉子角速度，e′q,s是電力系統s時刻的q軸瞬態電壓，e′d,s是電力系統s時刻的d軸瞬態電壓；μs＝[vs?θs?tm,s?efd,s]t是電力系統s時刻的已知輸入向量，其中，vs是電力系統s時刻的終端母線電壓幅值，θs是電力系統s時刻的終端母線電壓相位角，tm,s是電力系統s時刻的機械扭矩輸入，efd,s是電力系統s時刻的阻尼系數；
19、xs+1是s+1時刻電力系統的狀態向量；
20、εs是s時刻零均值且方差rs>0的過程噪聲；
21、zi,s是s時刻第i個傳感器的實際測量值；
22、gi,s＝[fi,s?pi,s?qi,s]t是s時刻第i個傳感器的理想測量值，其中，fi,s是電力系統s時刻第i個傳感器節點測量的終端頻率，pi,s是電力系統s時刻第i個傳感器節點測量的有功功率，qi,s是電力系統s時刻第i個傳感器節點測量的無功功率；
23、是s時刻第i個傳感器節點測量過程中滿足零均值且協方差wk>0的測量噪聲。
24、優選的，所述步驟2中的遞歸狀態估計器的設計的具體步驟如下：
25、步驟2.1：基于概率編碼方案，根據步驟1中第i個傳感器節點的測量值計算概率編碼-解碼測量值，所述概率編碼-解碼測量值的計算公式如下：
26、
27、式中，是s時刻第i個傳感器節點的解碼測量值；
28、代表概率編碼機制下s時刻第i個傳感器節點對應的解碼誤差，具體計算公式如下：
29、
30、其中，式中，是編碼概率，是編碼等級，代表編碼器的編碼間隔，k代表與編碼等級相對應的數字描述。
31、步驟2.2考慮網絡通信中隨機出現的欺騙攻擊，根據步驟2.1中得到的第i個傳感器節點解碼測量值，計算出第i個傳感器節點相應的傳輸測量，即估計器最終接收到的輸出測量值，所述估計器最終接收到的輸出測量值的計算公式如下：
32、
33、式中，代表s時刻攻擊者對第i個傳感器節點發出的惡意信號，其中，ri,s滿足是一個已知標量；
34、ηi,s是第i個傳感器節點發生欺騙攻擊的概率，其數學期望是
35、步驟2.3根據步驟2.2中得到的估計器最終接收到的輸出測量值，設計概率編碼機制和隨機欺騙攻擊下電力系統動態模型中的彈性分布式狀態估計器，所述彈性分布式狀態估計器的計算公式如下：
36、
37、式中，代表s時刻第i個傳感器節點狀態向量xs+1的一步預測值；
38、分別代表s時刻第i個傳感器節點狀態向量xs的估計值；
39、分別代表s+1時刻第i個傳感器節點狀態向量xs+1的估計值；
40、ki,s+1代表s+1時刻第i個傳感器節點的分布式狀態估計器增益；
41、δki,s+1＝ξi,sci代表s+1時刻第i個傳感器節點的分布式狀態估計器增益突變，其中，式中，ci是已知的矩陣，ξi,s是一個均值為零方差為的高斯白噪聲序列；
42、代表s時刻第i個傳感器節點測量值的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種概率編碼和欺騙攻擊下的電力系統分布式估計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中電力系統動態模型計算如下：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟2中彈性分布式狀態估計器設計的具體步驟如下：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟3中s時刻一步預測誤差協方差矩陣上界∑i,s+1|s的計算公式如下：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟4中的所述增益矩陣Ki,s+1的計算公式具體如下：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟6中的所述估計誤差協方差矩陣上界∑i,s+1|s+1具體計算公式如下：
【技術特征摘要】
1.一種概率編碼和欺騙攻擊下的電力系統分布式估計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1中電力系統動態模型計算如下：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟2中彈性分布式狀態估計器設計的具體步驟如下：
4.根據權利要求3所述的方法，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃聰，朱理，黃青衣，施佺，唐少春，
申請(專利權)人：海安南京大學高新技術研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。