طراحی کنترل‌کننده براساس خطی‌سازی بازخورد با قابلیت تشخیص و جبران حمله تزریق داده نادرست‌ برای dstatcom چندسطحی در شبکه‌های توزیع هوشمند

طرح‌های نوین کنترل ولتاژ در شبکه‌های توزیع امروزی به تجهیزات کارآمد و نیز کانال‌های ارتباطی مناسب بین این تجهیزات، حسگرها و مراکز کنترل نیاز دارند که‌ منتهی به شبکه‌های توزیع هوشمندی با ماهیت سایبری-فیزیکی پیچیده‌ای شده است. یکی از تجهیزات کارآمد کنترل ولتاژ در شبکه‌های توزیع مدرن، ‌جبرانساز dstatcom می‌باشد که استفاده از ساختار مبدل‌های چندسطحی در معماری آن، مزایای زیادی نظیر امکان اتصال مستقیم به شبکه را ایجاد خواهد نمود. یک dstatcom با ساختار چندسطحی به دلیل وجود اجزای کنترل پذیر زیاد، نیاز به شبکه سایبری-فیزیکی بین ‌کنترل‌کننده و اجزای خود دارد که در اتصال با شبکه‌های توزیع هوشمند امروزی، آن را مستعد حملات سایبری می‌نماید. در مقاله حاضر، یک ‌کنترل‌کننده غیرخطی براساس‌ خطی‌سازی بازخورد برای dstatcom چندسطحی آبشاری‌ توسعه داده شده و برای تشخیص و جبران حملات سایبری از نوع تزریق داده نادرست به حسگرهای ولتاژ مبدل چندسطحی، روشی مبتنی بر الگوریتم فیلتر کالمن گسسته پیشنهاد می‌گردد. قابلیت‌های ‌کنترل‌کننده غیرخطی پیشنهادی برای کنترل dstatcom چندسطحی و نیز عملکرد قابل اعتماد در مقابله با حملات تزریق داده نادرست، از طریق‌ شبیه‌سازی یک سیستم قدرت نمونه در محیط نرم‌افزار matlab/simulink نشان داده خواهد شد.

feedback linearization-based control strategy with the ability to detect and compensate false data injection attack for multi-level dstatcom in smart grids

modern voltage control strategies in the present distribution networks require efficient equipment as well as appropriate communication channels between these equipment, sensors and control centers, which has led to smart distribution networks with a complex cyber-physical nature. one of the efficient equipment for voltage control in modern distribution networks is the dstatcom, which uses using multilevel converters in its structure, provides many advantages, such as direct connection to the grid. a dstatcom with the multilevel converter requires a cyber-physical network between the controller and its components due to the presence of many controllable components, which makes it vulnerable to cyber-attacks, when connected to the present smart distribution networks. in this paper, a feedback linearization-based controller is developed for the cascaded multilevel dstatcom, and a discrete kalman filter-based method is proposed to detect and compensate false data injection cyber-attacks on voltage sensors of the multilevel converter. the abilities of the proposed nonlinear controller to control the multilevel dstatcom as well as the reliable operation against false data injection attacks are verified through the simulation of a test power network in the matlab/simulink environment.