本文将电动汽车引入到典型的信息物理系统智能电网中，采用负荷频率控制方法，能够快速抑制系统扰动所引发的频率和功率变化。在考虑拒绝服务攻击的情况下，提出一种弹性事件触发机制，使系统能够容忍攻击所造成的数据丢包。与此同时，PI 型静态输出反馈控制器的输入按需更新，减少了通信负担。并给出实现事件触发通信机制和负荷频率弹性控制的参数化协同设计算法。

智能电网从总体上可以视为由信息网和电力网这两个相互依存的网络构成的一个复合网络，是一个典型的信息物理系统(CPS)。同步相量测量装置、广域测量系统、变电站自动化等技术为智能电网的实现提供了坚实的基础，但同时也增加了智能电网对信息资源的依赖。

如上图所示，信息网和电力网相互影响，信息网出错或崩溃，电力网一般很难保持正常运行。这为电力系统安全稳定运行带来了新的问题：

1）随着同步相量测量装置布点的增多，调度数据网中传送的测量数据的比例将会越来越大，同步相量测量装置长期不间断且高刷新频率的传送导致海量的状态和控制信息等在通信网络上传送，可能会产生网络拥塞，影响数据实时传送；

2）其次，与电力的物理系统相比，信息系统对恶意攻击具有更明显的脆弱性。由于通信网络的开放性，会导致电力系统面临各种类型网络攻击，造成失稳甚至毁坏。

负荷频率控制（LFC）在自动发电控制系统中起着关键作用，最基本的任务是通过控制发电机组功率，使系统频率保持在额定值，或按调度值来维持区域间的联络线交换功率，使得控制区域误差（ACE）尽可能趋近于0，自动发电控制（AGC）原理框图如下所示。

面对上述出现的新问题，本文提出一种弹性事件触发机制引入LFC系统中。

本文假设拒绝服务攻击的能量是有限的，即拒绝服务攻击的持续时间是有限的，当攻击发生时通信中断。拒绝服务攻击的发生将直接导致通信信道上正在传输的数据丢失，因此并不是所有事件触发时刻的状态都能成功传输到控制器侧。假设拒绝服务攻击发生时，连续丢包量为τM，那么攻击的持续时间τdos≤τM h，h为采样时间。此时，传统的事件触发机制将不能直接用于判断采样数据传输与否。因此提出下列弹性事件触发机制

σr为弹性事件触发参数。此时，存在三个时刻，采样时刻kh，触发时刻rk以及成功传输到控制器侧的时刻tk。

之后，基于弹性事件触发机制对系统进行稳定性分析, 找出弹性触发参数以及系统所能容忍的最大拒绝服务攻击持续时间。通过三域电力系统负荷频率控制验证了所提方法的有效性。

引用格式：杨飞生, 汪璟, 潘泉, 康沛沛. 网络攻击下信息物理融合电力系统的弹性事件触发控制. 自动化学报, 2019, 45(1): 110-119. 

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2019-1-110.htm

作者简介：

杨飞生, 西北工业大学控制科学与工程和网络空间安全学科副教授, 主要研究方向为时滞系统稳定性分析与故障诊断, 信息物理系统智能控制与网络安全. 本文通信作者. E-mail: yangfeisheng@nwpu.edu.cn

汪璟, 西北工业大学自动化学院硕士研究生. 主要研究方向为信息物理系统, 事件触发机制. E-mail: wang-jing@mail.nwpu.edu.cn

潘泉, 西北工业大学自动化学院教授. 主要研究方向为信息融合与工控安全. E-mail: quanpan@mail.nwpu.edu.cn

康沛沛, 西北工业大学自动化学院硕士研究生. 主要研究方向为CPS 控制与安

全. E-mail: kangpeipei@mail.nwpu.edu.cn