原文信息：
Distributed optimal power management for smart homes in microgrids with network and communication constraints
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261924014855
Highlights
• 考虑网络约束和拒绝服务攻击的微电网分布式功率经济分配管理策略
• 全网耦合约束的分布式计算方法
• 弹性事件触发通信策略和分布式优化算法
• 利用预测信息增强所提出优化算法的弹性
Research gap
现有基于对偶理论的优化策略在应对网络攻击下的分布式经济调度问题中存在局限性，即这些策略在迭代过程中无法保证电力供需平衡，且通常忽略配电网中的节点电压和潮流约束。为此，本文提出了一种针对低压配电网的分布式事件触发最优功率管理策略和框架，能够处理节点电压和潮流约束，并设计了两类弹性策略以应对拒绝服务攻击：一是自适应事件触发通信策略，通过调整通信频率来增强系统的抗攻击性；二是通过引入预测信息调整系统矩阵的特征值，从而提升算法的鲁棒性。
Abstract
A distributed resilient event-triggered economic power dispatching problem (EPD) for multiple smart homes in microgrids considering network constraints is studied in this paper. To address the EPD, a privacy-aware distributed weighted optimization algorithm (DWOA) with a dynamic event-triggered communication mechanism that avoids Zeno behavior is proposed. Through Lagrangian optimality analysis, the EPD problem, initially constrained by network constraints, is transformed into an unconstrained problem by incorporating global coupling multipliers. Subsequently, a distributed calculation strategy of global coupling multipliers is designed. Moreover, a distributed resilient optimization strategy and communication strategy are designed to solve the EPD when communication links are threatened by denial of service (DoS) cyber-attacks. Furthermore, predictive information is utilized to adjust the eigenvalues of weighted control matrix aiming at enhancing the resilience to DoS attacks. To, therefore, investigate the convergence and optimality of the proposed optimization algorithms, four theorems are proposed, which show that the EPD can be solved when the network constraints as well as DoS attacks are considered. Simulation results show that the proposed DWOA solves the EPD with reduced communications for ideal links, even if network constraints are considered. For the case of DoS attacks, the proposed resilient DWOA can also solve the EPD as long as the attack frequency and duration are within the limits.
Keywords
Distributed power management
Event-triggered communication
Smart grids
Network constraints
Denial of service (DoS) attacks
Graphics
图1 含多智能家居和通信网络的智能微电网
图2 耦合乘子分布式计算示意图
图3 考虑网络约束的分布式事件触发优化算法
图4 拒绝服务攻击下多智能家居的运行结果对比(a)RDWOA-ET算法结果;（b）参考文献[15,16,39]对应的运行结果；（c）REDWOA-ET对应运行结果
图5 不同分布式优化策略对DoS鲁棒性对比（a）不同通信参数θ的影响（b）不同控制参数δ的影响
图6 含57个智能家居的欧洲低压配电网示意图
图7 欧洲低压配电网络单线图的仿真结果。(a) 算法在57个节点下的算法寻优性能；(b) 考虑网络约束的智能家居运行状态；(c) 节点电压变化情况
团队介绍
本研究由丹麦Aalborg University、重庆大学、四川大学、清华大学、英国Durham University、及西班牙Technical University of Catalonia的研究人员共同完成。
通信作者简介：
廖建权，重庆大学工学博士，荷兰代尔夫特理工大学访问学者，四川大学特聘副研究员，研究生导师。参与国家重点研发计划2项，国家自然科学基金集成项目1项，国家自然科学基金面上项目2项；承担国家电网科技项目5项。研究方向包括柔性直流系统保护与控制，电力系统稳定性分析与控制，人工智能应用，目前，共发表SCI/EI论文50余篇，参与编著《新型直流输电》《现代高压直流输电系统》等著作，申请/授权中国发明专利10余项，担任10余本国内外权威期刊杂志审稿人。
第一作者简介：
康文发，重庆大学工学博士，现任丹麦Aalborg University，AAU energy博士后，从事主动配电网优化运行、微电网分布式优化控制，以及绿色转型领域研究。在IEEE Trans系列会刊，Applied Energy等期刊及行业顶级会议发表论文30篇，Google 学术引用次数大于300次。
关于Applied Energy
本期小编：周益帆；审核人：赵蕾蕾
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