面向交直流混合电网的MMC-HVDC控制器网络攻击动态影响分析方法

《Journal of Modern Power Systems and Clean Energy》：Power System Dynamical Analysis of Cyber Attacks on MMC-HVDC Controllers

　　

摘要：

海上可再生能源（RES）的不断整合以及通过高压直流（HVDC）连接在交流（AC）传输电网之间建立的高级互连，催生了交直流混合电网。这些系统的运行严重依赖通信网络进行监视控制和协调，这使得关键的 HVDC 控制器面临潜在的网络攻击风险。然而，由于缺乏分析性攻击模型和适合稳定性评估的方法，此类攻击的动态影响仍未得到充分了解。本文提出了一种针对模块化多电平换流器（MMC）-HVDC 控制器网络攻击的电力系统动态分析方法。开发了一种针对恶意命令注入攻击的分析模型，针对 MMC-HVDC 外环和电流控制器，定义了针对运行设定点和控制器增益的篡改攻击的可行空间。提出了一种数据驱动方法，利用经验模态分解（EMD）进行时间频率分析，以分析网络攻击对电压稳定性的影响并评估振荡行为。该方法结合时间窗口电压限制指标与基于时间频率的阻尼评估，以揭示振荡行为和系统不稳定性。仿真表明，对关键 HVDC 控制功能的针对性操纵可能导致互联电网中的系统整体不稳定性 And 阻尼性能恶化。数值结果表明，即使针对 HVDC 换流站单个关键控制器的针对性网络攻击，也可能在多地互联系统中引发并传播系统整体不稳定性。这些发现凸显了未来以换流器为主导的电网中关键的网络物理漏洞，并强调了 HVDC 基础设施网络安全的重要性。