(57)【要約】  ネストされたマイクログリッドのシステム、方法、技術および装置が開示される。例示的な一実施形態は、ネストされたマイクログリッドシステムにおいて偽データを除去するための方法であって、当該方法は、第１の複数のローカル測定値を用いて第１のローカル状態推定値を計算し、第２の複数のローカル測定値を用いて第２のローカル状態推定値を計算することと、中央制御システムにより、第１のグローバル状態推定値および第２のグローバル状態推定値を含む複数のグローバル状態推定値を計算することと、第１のローカル状態推定値および複数のグローバル状態推定値のうちの１つのグローバル状態推定値を用いて第１の偽データ検出テストを実行することと、第１のグローバル状態推定値および第２のグローバル状態推定値を用いて第２の偽データ検出テストを実行することと、偽データを検出することと、偽データの検出に応答して、第１のグローバル状態推定値、第２のグローバル状態推定値、または第１のローカル状態推定値を更新することとを備える。
2022503000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネストされたマイクログリッドシステムにおいて偽データを除去するための方法であって、前記方法は、
第１のマイクログリッドの第１のマイクログリッド制御システムにより、第１の複数のローカル測定値を用いて第１のローカル状態推定値を計算することと、
第２のマイクログリッドの第２のマイクログリッド制御システムにより、第２の複数のローカル測定値を用いて第２のローカル状態推定値を計算することと、
中央制御システムにより、前記第１の複数の測定値および前記第２の複数の測定値を用いる第１のグローバル状態推定値と、前記第１のローカル状態推定値および前記第２のローカル状態推定値を用いる第２のグローバル状態推定値とを含む、複数のグローバル状態推定値を計算することと、
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、前記第１のローカル状態推定値および前記複数のグローバル状態推定値のうちの１つのグローバル状態推定値を用いて第１の偽データ検出テストを実行することと、
前記中央制御システムにより、前記第１のグローバル状態推定値および前記第２のグローバル状態推定値を用いて第２の偽データ検出テストを実行することと、
前記第１の偽データ検出テストまたは前記第２の偽データ検出テストの実行に応答して、偽データを検出することと、
前記偽データの検出に応答して、前記第１のグローバル状態推定値、前記第２のグローバル状態推定値、または前記第１のローカル状態推定値を更新することとを備える、方法。
【請求項２】
前記第１のマイクログリッドは、前記第１のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する前記第１の複数のローカル測定値を生成するように構成された第１の複数のフィールドデバイスを含み、前記第２のマイクログリッドは、前記第２のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する前記第２の複数のローカル測定値を生成するように構成された第２の複数のフィールドデバイスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の偽データ検出テストの実行に応答して偽データが検出され、前記偽データの検出に応答して更新することは、前記第１のマイクログリッド制御システムにより、前記第１のローカル状態推定値が偽データを含んでいると判断することと、前記第１のマイクログリッド制御システムにより、前記偽データを含まない前記ローカル状態推定値を再計算することと、再計算した前記ローカル状態推定値を前記中央制御システムに送信することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の偽データ検出テストの実行に応答して偽データが検出され、前記偽データの検出に応答して更新することは、前記中央制御システムにより、前記第１のローカル状態推定値が偽データを含んでいると判断することと、前記中央制御システムにより、前記偽データを含まない前記複数のグローバル状態推定値を再計算することと、再計算した１つのグローバル状態推定値を前記中央制御システムに送信することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、前記第１の複数の測定値を用いて第１のマイクログリッドトポロジを生成することと、
前記中央マイクログリッド制御システムにより、前記第１の複数の測定値および前記第２の複数の測定値を用いてシステムトポロジを生成することと、
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、前記システムトポロジのエラーと前記第１のマイクログリッドトポロジとの比較に応答してトポロジエラーを検出することと、
前記トポロジエラーの検出に応答して前記第１のマイクログリッドトポロジを更新することとを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、切り替えコマンドを受信することと、
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、シミュレートされたマイクログリッドトポロジを生成することとを備え、
前記ローカル状態推定値を計算することは、前記シミュレートされたマイクログリッドトポロジを用いることを含み、
偽データを検出することは、受信した前記切り替えコマンドが電圧崩壊または電圧制限違反を引き起こすと判断することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記偽データのソースを判定することと、
偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることとを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、システム動作に警告を送信すること、または判定した前記偽データのソースから受信したデータをブロックすることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記偽データは、サイバー侵入者によってインジェクトされるデータを含み、判定した前記偽データのソースは、フィールドデバイス、前記第１のマイクログリッド制御システム、または前記中央制御システムである、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
第１の複数のフィールドデバイスおよび前記第１のマイクログリッド制御システムは、ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）コントローラを介して通信するように構成され、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、判定した前記偽データのソースによる通信を無効にするのに有効なコマンドを前記ＳＤＮコントローラに送信することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のマイクログリッドは回路遮断器を含み、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、判定した前記偽データのソースによる通信を無効にする前に、前記ＳＤＮコントローラで前記回路遮断器をトグルすることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の複数の測定値は、前記第１のマイクログリッドの第１の複数のバスについての電圧の大きさおよび位相角を含み、前記第２の複数の測定値は、前記第２のマイクログリッドの第２の複数のバスについての電圧の大きさおよび位相角を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
第１のマイクログリッドを含むネストされたマイクログリッドシステムにおいて偽の切り替えコマンドを軽減するための方法であって、前記方法は、
前記第１のマイクログリッドの第１のマイクログリッド制御システムにより、前記第１のマイクログリッドの制御可能スイッチをトグルするのに有効な切り替えコマンドを受信することと、
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、第１の複数の測定値を用いて、シミュレートされたマイクログリッドトポロジを生成することと、
中央制御システムにより、第１の複数の測定値および第２のマイクログリッドからの第２の複数の測定値を用いて、シミュレートされたシステムトポロジを生成することと、
第１のマイクログリッドの第１のマイクログリッド制御システムにより、前記シミュレートされたマイクログリッドトポロジを用いて第１のローカル状態推定値を計算することと、
前記中央制御システムにより、シミュレートされたシステムトポロジを用いる第１のグローバル状態推定値と、前記第１のローカル状態推定値を用いる第２のグローバル状態推定値とを含む、複数のグローバル状態推定値を計算することと、
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、前記第１のローカル状態推定値と前記複数のグローバル状態推定値のうちの１つのグローバル状態推定値とを比較することによって第１の偽データ検出テストを実行することと、
前記第２のマイクログリッド制御システムにより、前記第１のグローバル状態推定値と前記第２のグローバル状態推定値とを比較することによって第２の偽データ検出テストを実行することと、
前記第１の偽データ検出テストまたは前記第２の偽データ検出テストの実行に応答して、前記切り替えコマンドが偽データを含んでいると判断することと、
前記第１のマイクログリッド制御システムにより、受信した前記切り替えコマンドを無視することとを備える、方法。
【請求項１４】
前記第１のマイクログリッドは、前記第１のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する前記第１の複数のローカル測定値を生成するように構成された第１の複数のフィールドデバイスを含み、前記第２のマイクログリッドは、前記第２のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する前記第２の複数のローカル測定値を生成するように構成された第２の複数のフィールドデバイスを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記切り替えコマンドが偽データを含んでいると判断することは、前記切り替えコマンドを実行すると前記第１のマイクログリッド上で電圧崩壊が起こると判断することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記切り替えコマンドが偽データを含んでいると判断することは、前記切り替えコマンドを実行すると前記第１のマイクログリッド上で過電圧状況または不足電圧状況が起こると判断することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
第１の複数のフィールドデバイス、前記第１のマイクログリッド制御システム、および前記中央制御システムは、ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）コントローラを介して通信するように構成され、受信した前記切り替えコマンドを無視することは、前記第１の複数のフィールドデバイスのうちの１つのフィールドデバイス、前記第１のマイクログリッド、または前記中央制御システムからの通信を無効にするのに有効なコマンドを前記ＳＤＮコントローラに送信することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のマイクログリッドは回路遮断器を含み、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、通信を無効にする前に、前記ＳＤＮコントローラで前記回路遮断器をトグルすることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項１９】
前記切り替えコマンドは前記中央制御システムから受信され、前記中央制御システムは、サイバー侵入者、故障したセンサ、または信号ノイズに起因する偽データを用いて前記切り替えコマンドを生成する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記切り替えコマンドを無視することは、前記切り替えコマンドのソースをブロックすること、またはシステムオペレータに警告を出すことを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
本開示は、概してネストされたマイクログリッドに関し、当該ネストされたマイクログリッドは、電力網の残りの部分から切断されても独立して動作可能な少なくとも１つの電源と１つの負荷とを含む電力網の相互接続された部分である。ネストされたマイクログリッドシステムにおける状態推定により、オンラインモニタリングおよびネットワーク認識が可能になる。ネストされたマイクログリッドにおける正確な状態推定は、フィールドデバイスからの正確なデータに依存する。フィールドデバイスの障害または外部通信チャネルの干渉が原因で、マイクログリッド通信チャネルは状態推定器に偽データを通信する場合がある。故障したフィールドデバイスまたは偽データインジェクション攻撃が多すぎると、状態推定は不正確なシステムトポロジまたはシステムステータスを示すようになる。マイクログリッドコンポーネントの損傷または電力網のカスケード障害を防ぐために偽データを検出することが必要である。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究または開発に関する記載
本発明は、米国エネルギー省により付与された契約番号ＤＥ−ＦＯＡ−０００１４４１の下で米国政府の支援を受けてなされたものである。政府は本発明に一定の権利を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
開示の概要
本開示の例示的な実施形態は、ネストされたマイクログリッドのための固有のシステム、方法、技術および装置を含む。本開示のさらなる実施形態、形状、目的、特徴、利点、態様および利益は、以下の説明および図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】例示的なネストされたマイクログリッドシステムを示す回路図である。
【図２】例示的なネストされたマイクログリッド通信システムを示すブロック図である。
【図３】例示的な偽データ軽減プロセスを示すフローチャート図である。
【図４】図３の例示的な偽データ軽減プロセスを組み込んだ例示的な切り替えコマンド検証プロセスを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
説明のための実施形態の詳細な説明
図１を参照して、マイクログリッド制御システムレベルおよび中央制御システムレベルの両方において実行される多層状態推定を用いてマイクログリッド状態推定における偽データを検出するように構成された、ネストされたマイクログリッドシステム１００が示されている。システム１００は、ほんの数例を挙げると、ユーティリティグリッド配電システム、工場配電システム、および車両配電システムを含むさまざまな用途で実装され得ることが理解されるはずである。システム１００のトポロジは説明のために示されており、本開示を限定することを意図していないことが理解されるはずである。たとえば、システム１００は、より多いまたはより少ないマイクログリッドを含んでもよく、システム１００のマイクログリッドは、各マイクログリッドが少なくとも１つの他のマイクログリッドに結合される限りは、どのような構成で配置されてもよい。さらに、各マイクログリッドのトポロジは説明のために示されており、本開示を限定することを意図していないことが理解されるはずである。たとえば、マイクログリッド１１０は、より多いまたはより少ないバス、より多いまたはより少ない電源、より多い負荷、およびより多いまたはより少ないフィールドデバイスを含んでもよい。システム１００は単線図で示されているが、システム１００は、単相交流（ＡＣ）電力、多相ＡＣ電力、または直流（ＤＣ）電力を伝送するように構成されてもよい。
【０００６】
システム１００は、接続線１６１、１６３、１６５、および１６７を介して結合されるマイクログリッド１１０、１２０、１３０、および１４０を含む。具体的には、マイクログリッド１１０は接続線１６３を介してマイクログリッド１２０に結合され、マイクログリッド１２０は接続線１６５を介してマイクログリッド１３０に結合され、マイクログリッド１３０は接続線１６７を介してマイクログリッド１４０に結合され、マイクログリッド１４０は接続線１６１を介してマイクログリッド１１０に結合される。ある実施形態では、システム１００はユーティリティグリッドの一部に結合される。
【０００７】
回路遮断器としても知られるタイブレーカー１６２が接続線１６１に動作可能に結合され、接続線１６１の中の電流の流れを選択的に遮断するように構成される。タイブレーカー１６４が接続線１６３に動作可能に結合され、接続線１６３の中の電流の流れを選択的に遮断するように構成される。タイブレーカー１６６が接続線１６５に動作可能に結合され、接続線１６５の中の電流の流れを選択的に遮断するように構成される。タイブレーカー１６８が接続線１６７に動作可能に結合され、接続線１６７の中の電流の流れを選択的に遮断するように構成される。
【０００８】
マイクログリッド１１０は、他のネストされたマイクログリッドに接続されるかシステム１００の残りの部分から切断されるかに関わらず、負荷１１９などのマイクログリッド負荷に電力を供給するように構成される。マイクログリッド１１０は、共通接続点としても知られる相互接続点（ＰＯＩ）と、接続線１６１とバス１１１ｂとの間に結合されるバス１１１ａと、バス１１１ｂに結合されるバス１１１ｃと、バス１１１ｃと接続線１６３との間に結合されるＰＯＩバス１１１ｄとを含む。マイクログリッド１１０はまた、電圧センサ１１３ａおよび電圧センサ１１３ｂを含む、マイクログリッド１１０の電気的または物理的特性を測定するように構成された複数のフィールドデバイスを含む。電圧センサ１１３ａはＰＯＩバス１１１ａに結合され、ＰＯＩバス１１１ａの電圧を測定するように構成される。電圧センサ１１３ｂはＰＯＩバス１１１ｄに結合され、ＰＯＩバス１１１ｄの電圧を測定するように構成される。ある実施形態では、マイクログリッド１１０は、ほんの数例を挙げると、リモートターミナルユニット（ＲＴＵ）、インテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ）、リレー、リクローザ（recloser）、フェーザ測定ユニット（ＰＭＵ）、電流センサ、電圧変成器、および電流変成器など、追加の電圧センサまたは他のタイプのフィールドデバイスを含む。ある実施形態では、電圧センサは電圧の大きさおよび電圧位相角を測定するように構成され、電流センサは電流の大きさおよび電流位相角を測定するように構成される。
【０００９】
マイクログリッド１１０は、バス１１１ｂに結合される電源１１５と、バス１１１ｃに結合される電源１１７とを含む。電源１１５および１１７は、ソーラーパネルアレイ、風力タービン、天然ガス発生器、または発電するように構成されたその他のシステムを含んでもよい。電源１１５は、バス１１１ｂと電源１１５との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成された、スイッチングデバイスとしても知られる回路遮断器１１６を介してバス１１１ｂに結合される。電源１１７はバス１１１ｃに結合され、バス１１１ｃと電源１１７との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成される。
【００１０】
マイクログリッド１１０はマイクログリッド制御システム１１４を含み、マイクログリッド制御システム１１４は、以下により詳細に説明するように、マイクログリッド１１０の回路遮断器を含むフィールドデバイスと通信し、状態推定を実行し、偽データの検出および軽減を実行するように構成される。ある実施形態では、マイクログリッド制御システム１１４は、マイクログリッド１１０に隣接するタイブレーカーからの測定値を制御および受信するように構成される。マイクログリッド１１０の上述の特徴のいずれかまたはすべては、本明細書に開示されているシステム１００の他のマイクログリッドにも存在し得ることが理解されるはずである。
【００１１】
マイクログリッド１２０は、他のマイクログリッドに接続されるかシステム１００の残りの部分から切断されるかに関わらず、負荷１２９などの結合された負荷に電力を供給するように構成される。マイクログリッド１２０は、接続線１６３とバスｌ２１ｂとの間に結合されるＰＯＩバスｌ２１ａと、バスｌ２１ｂに結合されるバスｌ２１ｃと、バスｌ２１ｃと接続線１６３との間に結合されるＰＯＩバスｌ２１ｄとを含む。マイクログリッド１２０はまた、電圧センサ１２３ａおよび電圧センサ１２３ｂを含む、マイクログリッド１２０の電気的または物理的特性を測定するように構成された複数のフィールドデバイスを含む。電圧センサ１２３ａはＰＯＩバス１２ｌｄに結合され、ＰＯＩバス１２１ａの電圧を測定するように構成される。電圧センサ１２３ｂはＰＯＩバス１２ｌｄに結合され、ＰＯＩバス１２ｌｄの電圧を測定するように構成される。
【００１２】
マイクログリッド１２０は、バスｌ２１ｂに結合される電源１２５と、バスｌ２１ｃに結合される電源１２７とを含む。電源１２５は、バスｌ２１ｂと電源１２５との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成された回路遮断器１２６を介してバスｌ２１ｂに結合される。電源１２７はバス１２１ｃに結合され、バス１２１ｃと電源１２７との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成される。マイクログリッド１２０はマイクログリッド制御システム１２４を含み、マイクログリッド制御システム１２４は、以下により詳細に説明するように、マイクログリッド１２０のフィールドデバイスおよび回路遮断器と通信し、偽データの検出および軽減を実行するように構成される。
【００１３】
マイクログリッド１３０は、他のマイクログリッドに接続されるかシステム１００の残りの部分から切断されるかに関わらず、負荷１３９などの結合された負荷に電力を供給するように構成される。マイクログリッド１３０は、接続線１６１とバス１３１ｂとの間に結合されるＰＯＩバス１３１ａと、バス１３１ｂに結合されるバス１３１ｃと、バス１３１ｃと接続線１６３との間に結合されるＰＯＩバス１３１ｄとを含む。マイクログリッド１３０はまた、電圧センサ１３３ａおよび電圧センサ１３３ｂを含む、マイクログリッド１３０の電気的または物理的特性を測定するように構成された複数のフィールドデバイスを含む。電圧センサ１３３ａはＰＯＩバス１３１ａに結合され、ＰＯＩバス１３１ａの電圧を測定するように構成される。電圧センサ１３３ｂはＰＯＩバス１３１ｄに結合され、ＰＯＩバス１３１ｄの電圧を測定するように構成される。
【００１４】
マイクログリッド１３０は、バス１３１ｂに結合される電源１３５と、バス１３１ｃに結合される電源１３７とを含む。電源１３５は、バス１３１ｂと電源１３５との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成された回路遮断器１３６を介してバス１３１ｂに結合される。電源１３７はバス１３１ｃに結合され、バス１３１ｃと電源１３７との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成される。マイクログリッド１３０はマイクログリッド制御システム１３４を含み、マイクログリッド制御システム１３４は、以下により詳細に説明するように、マイクログリッド１３０のフィールドデバイスおよび回路遮断器と通信し、偽データの検出および軽減を実行するように構成される。
【００１５】
マイクログリッド１４０は、他のマイクログリッドに接続されるかシステム１００の残りの部分から切断されるかに関わらず、負荷１４９などの結合された負荷に電力を供給するように構成される。マイクログリッド１４０は、バス１４１ｂに結合されるＰＯＩバス１４１ａと、バス１４１ｂに結合されるバス１４１ｃと、バス１４１ｃと接続線１６３との間に結合されるＰＯＩバス１４１ｄとを含む。マイクログリッド１４０はまた、電圧センサ１４３ａおよび電圧センサ１４３ｂを含む、マイクログリッド１４０の電気的または物理的特性を測定するように構成された複数のフィールドデバイスを含む。電圧センサ１４３ａはＰＯＩバス１４１ａに結合され、ＰＯＩバス１４１ａの電圧を測定するように構成される。電圧センサ１４３ｂはＰＯＩバス１４１ｄに結合され、ＰＯＩバス１４１ｄの電圧を測定するように構成される。
【００１６】
マイクログリッド１４０は、バス１４１ｂに結合される電源１４５と、バス１４１ｃに結合される電源１４７とを含む。電源１４５は、バス１４１ｂと電源１４５との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成された回路遮断器１４６を介してバス１４１ｂに結合される。電源１４７はバス１４１ｃに結合され、バス１４１ｃと電源１４７との間に流れる電流を選択的に遮断するように構成される。マイクログリッド１４０はマイクログリッド制御システム１４４を含み、マイクログリッド制御システム１４４は、以下により詳細に説明するように、マイクログリッド１４０のフィールドデバイスおよび回路遮断器と通信し、偽データの検出および軽減を実行するように構成される。
【００１７】
システム１００は中央制御システム１５０を含み、中央制御システム１５０は、マイクログリッド制御システム１１４、１２４、１３４、および１４４と通信し、システム１００のフィールドデバイスからの生測定値と、システム１００の各マイクログリッド制御システムからの集約されたローカル状態推定値との両方を用いてシステム１００についてのグローバル状態推定を実行するように構成される。ある実施形態では、中央制御システム１５０は分散管理システム（ＤＭＳ）または分散エネルギーリソース管理システム（ＤＥＲＭＳ）である。
【００１８】
既存の状態推定システムには多くの短所および欠点がある。偽データ検出の精度を高めること、マイクログリッド制御コマンドの誤実行を防止すること、マイクログリッドセキュリティを強化すること等の要求は依然として満たされていない。たとえば、サイバー侵入者がマイクログリッドの単一のフィールドデバイスにアクセスすることにより、悪意のあるデータがマイクログリッド通信チャネルに入り、ネストされたマイクログリッドまたは電力網全体に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、サイバー侵入者は、状態推定用の少数の測定値を受信する単一の状態推定器では検出不可能な偽データをローカルまたは中央制御システムにインジェクトできる可能性がある。中央制御システム１５０ならびにマイクログリッド制御システム１１４、１２４、１３４、および１４４は同時に連携して動作して、通信システムのいずれかのエントリポイントにおいて、すなわち、フィールドデバイスにおいて、マイクログリッド制御システムにおいて、または中央制御システムにおいて、システム１００の通信ネットワークに入る偽データを検出する。例示的な多層状態推定の利点を簡潔に示すために、以下の例を検討する。
【００１９】
まず、サイバー侵入者が、回路遮断器１１８が閉路していることを示す偽データをマイクログリッド制御システム１１４にインジェクトし、さらに、この偽の回路遮断器ステータスをサポートする妥当な測定値を提供すると仮定する。マイクログリッド制御システム１１４が孤立したローカル状態推定値を用いた場合は、偽データを検出することは困難である。というのも、偽データインジェクションは妥当な測定値を含んでおり、マイクログリッド１１０は状態推定入力データを生成するための少数のフィールドデバイスを含んでいるからである。以下に説明する例示的な偽データ検出アルゴリズムを用いて、マイクログリッド制御システム１１４は、その計算されたトポロジを中央制御システム１５０によって計算されたグローバル状態推定値と比較することによって偽データを検出することができる。
【００２０】
第２の例では、中央制御システム１５０は、偽データインジェクションの形態で中央制御システム１５０において受信した偽データに基づいて、切り替えコマンドを生成する。生成された切り替えコマンドは、回路遮断器１１６を開放するのに有効である。切り替えコマンドが実行された時にマイクログリッド１１０がアイランドモードで動作していた場合は、マイクログリッド１１０にブラックアウトが起こる。単独で動作する中央制御システム１５０は、偽データを検出しない。以下に説明する例示的な偽データ検出プロセスを用いて、並行して作動するマイクログリッド制御システム１１４および中央制御システム１５０は、切り替えコマンドをシミュレートし、切り替えコマンドの実行をブロックする。ある実施形態では、システム１００は状態推定に用いられる測定値から偽データを除去するように構成されるだけでなく、システム１００はさらにデータソースをブロックしてシステム１００に対するさらなるサイバー攻撃を防ぐ。システム１００の上述の特徴のいずれかまたはすべては、本明細書に開示されている他のネストされたマイクログリッドシステムにも存在し得ることが理解されるはずである。
【００２１】
図２を参照して、マイクログリッド２２０、２３０、２４０、および２５０ならびに中央制御システム２１０を含むネストされたマイクログリッドシステム２００が示されている。各マイクログリッドはマイクログリッド制御システムを含み、マイクログリッド制御システムは、通信チャネル２６３を介して他のマイクログリッド制御システムと通信し、通信チャネル２６５を介して同じマイクログリッドのフィールドデバイスと通信し、通信チャネル２６１を介して中央制御システム２１０と通信するように構成される。
【００２２】
システム２００の通信チャネルは、ほんの数例を挙げると、ＧＯＯＳＥ、ＯＰＣ  ＵＡ、Ｐｕｂ−Ｓｕｂ、またはＤＤＳなどの通信プロトコルを用いて、有線または無線通信によってデータを転送してもよい。ある実施形態では、システム２００の通信チャネルの一部またはすべては、イーサネット（登録商標）スイッチなどの１つ以上のソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）デバイスを含む。たとえば、フィールドデバイス２５１は各々がＳＤＮデバイスの別個のポートに結合されてもよく、マイクログリッド制御システム２５３はＳＤＮデバイスのポートに結合されてもよく、中央制御システム２１０はＳＤＮデバイスのポートに結合されてもよい。各フィールドデバイスが通信するためには、ＳＤＮデバイスはフィールドデバイス用のポートと制御システム用のポートとを接続しなければならない。ある実施形態では、マイクログリッド制御システムまたは中央制御システム２１０は、フィールドデバイスのポートを無効にするようにＳＤＮデバイスに命令することによって、フィールドデバイスからの偽データインジェクションをブロックしてもよい。ある実施形態では、偽データの複数のインジェクションがマイクログリッドに起こっている場合は、中央制御システム２１０は、影響を受けるマイクログリッド制御システムを分離するために、中央制御システム２１０をＳＤＮデバイスに接続しているポートを切断するようにＳＤＮデバイスに命令してもよい。ある実施形態では、ＳＤＮデバイスを用いて、ＩＥＤで回路遮断器を開放するなど、フィールドデバイスの分離前にフィールドデバイスを制御してもよい。
【００２３】
マイクログリッド２２０は、複数のフィールドデバイス２２１およびマイクログリッド制御システム２２２を含む。マイクログリッド制御システム２２２は、処理デバイス２２６と、入出力デバイス２２５と、メモリデバイス２２３と、分散型状態推定アプリケーション２２４とを含む。システム２００は、スタンドアロンデバイス、埋め込みシステム、またはシステム２２２に関して説明した機能を実行するように構成された複数のデバイスであってもよい。たとえば、システム２２２はマイクログリッドＳＣＡＤＡゲートウェイに組み込まれてもよい。
【００２４】
入出力デバイス２２５は、マイクログリッド制御システム２２２が、複数のフィールドデバイス２２１、システム２００の他のマイクログリッド、および中央制御システム２１０と通信することを可能にする。たとえば、入出力デバイス２２５は、ほんの数例を挙げると、ネットワークアダプタ、ネットワーククレデンシャル、インターフェイス、またはポート（たとえば、ＵＳＢポート、シリアルポート、パラレルポート、アナログポート、デジタルポート、ＶＧＡ、ＤＶＩ、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、ＣＡＴ５、イーサネット、ファイバ、またはその他のタイプのポートもしくはインターフェイス）を含んでもよい。入出力デバイス２２５は、これらのアダプタ、クレデンシャル、またはデータ受信用の第１のポートおよびデータ送信用の第２のポートなどのポート、のうちの２つ以上を含んでもよい。
【００２５】
処理デバイス２２６は、ほんの数例を挙げると、１つもしくは複数のプロセッサ、演算論理装置（ＡＬＵ）、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでもよい。複数の処理装置を有する処理デバイス２２６の形態については、分散処理、パイプライン処理、または並列処理が用いられてもよい。処理デバイス２２６は、本明細書に説明されている動作を実行するためにのみに用いられてもよいし、１つ以上の追加のアプリケーションにおいて用いられてもよい。処理デバイス２２６は、メモリ２２３に格納された（ソフトウェアまたはファームウェアなどの）プログラミング命令によって定義されるような分散型状態推定アプリケーション２２４に従ってアルゴリズムを実行してデータを処理する、プログラマブル式であってもよい。これに代えてまたはこれに加えて、処理デバイス２２６のための分散型状態推定アプリケーション２２４は、ハードワイヤードロジックまたは他のハードウェアによって少なくとも部分的に定義される。処理デバイス２２６は、入出力デバイス２２５または他の場所から受信した信号を処理して所望の出力信号を提供するのに適した任意のタイプの１つ以上のコンポーネントを備えてもよい。そのようなコンポーネントは、デジタル回路、アナログ回路、または両方の組み合わせを含んでもよい。
【００２６】
メモリデバイス２２３は、ほんの数例を挙げると、ソリッドステート式、電磁式、光学式、またはこれらの形態の組み合わせなど、１つ以上のタイプであってもよい。さらに、メモリデバイス２２３は、揮発性、不揮発性、一時的、非一時的、またはこれらのタイプの組み合わせであってもよく、メモリデバイス２２３の一部またはすべては、ほんの数例を挙げると、ディスク、テープ、メモリスティック、カートリッジなど、携帯式であってもよい。また、メモリデバイス２２３は、ほんの一例を挙げると、分散型状態推定アプリケーション２２４を定義するプログラミング命令を格納することに加えて、またはその代わりに、入出力デバイス２２５から受信するおよび／または入出力デバイス２２５に送信する信号を表すデータなど、処理デバイス２２６の分散型状態推定アプリケーション２２４によって操作されるデータを格納してもよい。マイクログリッド制御システム２２２の上述の特徴のいずれかまたはすべては、本明細書に開示されている他の制御システムにも存在し得ることが理解されるはずである。
【００２７】
マイクログリッド２３０は、マイクログリッド制御システム２３２および複数のフィールドデバイス２３１を含む。マイクログリッド制御システム２３２は、メモリデバイス２３３と、入出力デバイス２３５と、処理デバイス２３６とを含む。分散型状態推定アプリケーション２３４がメモリデバイス２３３に格納されている。
【００２８】
マイクログリッド２４０は、マイクログリッド制御システム２４２および複数のフィールドデバイス２４１を含む。マイクログリッド制御システム２４２は、メモリデバイス２４３と、入出力デバイス２４５と、処理デバイス２４６とを含む。分散型状態推定アプリケーション２４４がメモリデバイス２４３に格納されている。
【００２９】
マイクログリッド２５０は、マイクログリッド制御システム２５２および複数のフィールドデバイス２５１を含む。マイクログリッド制御システム２５２は、メモリデバイス２５３と、入出力デバイス２５５と、処理デバイス２５６とを含む。分散型状態推定アプリケーション２５４がメモリデバイス２５３に格納されている。
【００３０】
中央制御システム２１０は、メモリデバイス２０１と、入出力デバイス２０５と、処理デバイス２０７とを含む。集中型状態推定アプリケーション２０３がメモリデバイス２０１に格納されている。システム２００の上述の特徴のいずれかまたはすべては、本明細書に開示されている他のネストされたマイクログリッドシステムにも存在し得ることが理解されるはずである。
【００３１】
図３を参照して、ネストされたマイクログリッドシステムにおいて偽データを検出して軽減するためのプロセスが示されている。プロセス３００の以下の説明は、図１に示されるネストされたマイクログリッドシステム１００を参照しながら行う。具体的には、プロセス３００は、マイクログリッド制御システム１１４および中央制御システム１５０によって同時に実行される動作を含む。しかしながら、プロセス３００は、図２を参照して上述したような、他の形態のネストされたマイクログリッドシステムと組み合わせて用いられてもよいことが理解されるはずである。たとえば、プロセス３００の１つ以上の態様の省略、さらなる条件および動作の追加、ならびに／または動作および条件の再編成もしくは別個のプロセスへの分割など、プロセス３００に対する多数の変形および修正が企図されていることがさらに理解されるはずである。
【００３２】
プロセス３００のマイクログリッド制御システム１１４の部分は開始動作３０１で始まり、動作３０３に進み、マイクログリッド制御システム１１４はマイクログリッド１１０のフィールドデバイスから測定値を受信する。ある実施形態では、システム１１４はまた、マイクログリッド制御システム１３４または１２４など、隣接するマイクログリッドのマイクログリッド制御システムから計算された接続情報を受信する。マイクログリッド制御システム１３４に関して、当該計算された接続情報は、ほんの数例を挙げると、接続線１６１のインピーダンス、ＰＯＩバス１３１ａの電圧、タイブレーカー１６２のスイッチステータス、または接続線１６１の電流を含んでもよい。ある実施形態では、接続線インピーダンスは、プロセス３００の開始前にマイクログリッド制御システム１１４によって既知である。
【００３３】
【数１】
2022503000.tif 000003
【００３４】
推定電圧は、大きさ、位相角、または両方を含み得ることが理解されるはずである。バス１３１ａの電圧が推定されると、システム１１４は、当該推定値を、集約された測定値または中央制御システム１５０によって計算された推定値に基づき得る、中央制御システム１５０から受信したバス１３１ａの電圧の推定値と比較する。マイクログリッド制御システム１１４によって計算された推定値と、中央制御システム１５０から受信したバス１３１ａの電圧の推定値とが一致しない場合、一例を挙げると５％よりも大きく異なる場合は、マイクログリッド制御システム１１４はトポロジエラーがあると判断する。トポロジエラーは、センサエラー、通信ノイズ、またはサイバー攻撃による偽データによって生じ得る。偽データインジェクションは、フィールドデバイスにおいて、マイクログリッド１１０において、または中央制御システム１５０において起こり得る。たとえば、サイバー侵入者は、遮断器１６２が開放されたままであることを示すセンサ１１３ａからの測定値であると装っている偽データをマイクログリッド制御システム１１４にインジェクトしながら、遮断器１６２を閉路する可能性がある。
【００３５】
内部トポロジエラーを検出するために、マイクログリッド制御システム１１４は式（１）を用いて、バス１１１ｂおよび１１１ｃなどのマイクログリッド１１０のすべてのバスのバス電圧を推定し続ける。マイクログリッド制御システム１１４は、バスの推定値をバスの測定値と比較して、回路遮断器１１６または１１８のスイッチステータスにトポロジエラーがあるか否かを判断する。
【００３６】
マイクログリッド制御システム１１４がトポロジを検出して更新するのに加えて、マイクログリッド制御システム１１４はまた、中央制御システム１５０からトポロジ情報を受信してトポロジエラーを修正する。システム１１４は、これに応答して、偽スイッチステータスを中央制御システム１５０から受信した正しいステータスに置き換える。
【００３７】
プロセス３００は動作３０７に進み、マイクログリッド制御システム１１４は可観測性分析を行って、状態推定を実行するのに擬似測定値を含む十分な測定値があるか否かを判断する。具体的には、可観測性分析は、マイクログリッド１１０のフィールドデバイスからの測定値の数および位置によって状態推定変数のセットを計算することができるか否かを確認することを含む。ローカル測定値を用いて追加の擬似測定値を計算することにより、将来の動作の精度を高めてもよい。ほんの数例を挙げると、トポロジ技術もしくは数値技術、擬似測定値判定問題、またはヤコビ行列のヌル空間を計算するためのガウス消去法など、任意のタイプの可観測性分析が行われ得る。
【００３８】
状態推定を実行するのに十分な測定値があるとマイクログリッド制御システム１１４が判断すると、プロセス３００は動作３０９に進み、マイクログリッド制御システム１１４はローカル状態推定を実行する。使用する測定値がタイムスタンプなどによって同期される場合は、線形状態推定が用いられる。そうでなければ、非線形状態推定が用いられる。状態推定は以下の式を用いて実行されてもよく、式中、ｚはすべてのバス測定値、電流測定値、および擬似測定値を含む測定ベクトルであり、Ｈはマイクログリッドトポロジを含む行列であり、ｘは推定されたバス電圧の大きさおよび角度を含む状態ベクトルであり、ｅは測定誤差ベクトルである。
【００３９】
ｚ＝Ｈｘ＋ｅ                       （２）
プロセス３００は動作３１１に進み、動作３０９からのローカル状態推定値と中央制御システム１５０によって実行されたグローバル状態推定値とを用いて、偽データとしても知られる測定誤差がマイクログリッド制御システム１１４によって検出される。トポロジエラーと同様に、測定誤差は、センサエラー、通信ネットワークエラー、またはサイバー侵入によって生じ得る。たとえば、測定誤差は、ほんの数例を挙げると、計器用変圧器エラー、通信ネットワーク障害もしくは予期せぬノイズ、または偽データインジェクション攻撃によって生じ得る。マイクログリッド制御システム１１４は、ローカル状態推定値とグローバル状態推定値とを比較して偽データを検出する。ローカル状態推定値とグローバル状態推定値とを比較する技術として、カイ二乗分布、正規化残差、または仮説検定識別が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４０】
プロセス３００は動作３１３に進み、検出された偽データが、動作３０５から３０９によって用いられるローカル測定値のセットから除去される。ある実施形態では、マイクログリッド制御システム１１４はまた、ほんの数例を挙げると、検出された偽データに応答して警告を送信し、偽データのソースと同じであると装っているソースからのものと装っている将来の測定値をブロックするか、またはソフトウェア定義ネットワーキング技術を用いて偽データのソースを分離してもよい。プロセス３００は次いで動作３０５に戻り、偽データが除去された状態で動作３０５から３０９を実行する。プロセス３００が動作３１１に戻ると、マイクログリッド制御システム１１４は、さらなる偽データが検出されない限り、更新されたローカル状態推定値を中央制御システム１５０に送信する。
【００４１】
プロセス３００の中央制御システム１５０の部分は開始動作３２１で始まり、動作３２３に進み、中央制御システム１５０は、マイクログリッド１１０、１２０、１３０、および１４０のフィールドデバイスからの測定値を含む、システム１００のすべてのマイクログリッドから周期的にポーリングされたデータを受信する。フィールドデバイス測定値は、中央制御システム１５０に直接送信されてもよいし、マイクログリッド制御システムを介して送信されてもよい。中央制御システム１５０はまた、各マイクログリッドからローカル状態推定値を受信する。
【００４２】
プロセス３００は動作３２５に進み、中央制御システム１５０はシステムトポロジエラーを検出する。まず、中央制御システム１５０は式（１）を用いて、すべてのマイクログリッドのフィールドデバイスから周期的にポーリングされた測定値を入力変数としてシステムトポロジを計算する。次に、中央制御システム１５０は式（１）を用いて、ローカル状態推定値を入力変数としてシステムトポロジを計算する。計算した２つのシステムトポロジ同士を動作３０５と同様に比較して、トポロジエラーが存在しており修正が必要であるか否かを判断する。トポロジが更新されると、修正されたトポロジが各マイクログリッドに送信される。
【００４３】
プロセス３００は動作３２７に進み、中央制御システム１５０は可観測性分析を行って、動作３２３において受信した測定値および擬似測定値の数および位置が状態推定を実行するのに十分であるか否かを判断する。
【００４４】
状態推定を実行するのに十分な測定値があると中央制御システム１５０が判断すると、プロセス３００は動作３２９に進み、中央制御システム１５０は式（２）を用いて２セットの状態推定値を生成する。第１に、中央制御システム１５０は、各マイクログリッドから受信したすべてのローカル状態推定値を用いて、状態に基づくグローバル状態推定を実行する。第２に、中央制御システム１５０は、フィールドデバイスから受信した生測定値を用いて、測定値に基づくグローバル状態推定を実行する。
【００４５】
プロセス３００は動作３３１に進み、中央制御システム１５０は、状態に基づくグローバル状態推定値と測定値に基づくグローバル状態推定値とを比較することによって偽データを検出する。これら２つのグローバル状態推定値間の不一致は偽データを示す。グローバル状態推定値同士を比較する技術として、カイ二乗分布、正規化残差、または仮説検定識別が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４６】
偽データが検出されると、プロセス３００は動作３３３に進み、検出された偽データが、動作３２５から３２９によって用いられる測定値のセットから除去される。ある実施形態では、中央制御システム１５０はまた、ほんの数例を挙げると、検出された偽データに応答して警告を送信し、偽データのソースと同じであると装っているソースからのものと装っている将来の測定値をブロックするか、またはソフトウェア定義ネットワーキング技術を用いて偽データのソースを分離してもよい。プロセス３００は次いで動作３２５に戻り、偽データが除去された状態で、更新されたグローバル状態推定値を用いて動作３２５から３２９を実行する。
【００４７】
プロセス３００が偽データを検出することなく動作３３１を再実行した後、プロセス３００は動作３３５に進み、中央制御システム１５０は、更新されたグローバル状態推定値を分析のために他のアプリケーションに送信する。中央制御システム１５０は、生測定値を用いて計算されたグローバル状態推定値、ローカル状態推定値を用いて計算されたグローバル状態推定値、またはそれらの組み合わせ、のいずれかを送信してもよい。グローバル状態推定値は、ほんの数例を挙げると、市場シミュレーション、安定性分析、および需要応答のための他のアプリケーションによって用いられてもよい。プロセス３００は、フィールドデバイスから新たな測定値を受信するたびに、またはフィールドデバイスのセットから新たな測定値のセットを受信するたびに繰り返されてもよい。プロセス３００はまた、ある時間間隔の後に繰り返されてもよい。たとえば、プロセス３００は、ＰＭＵを含まないマイクログリッドシステムについては１０秒毎に繰り返されてもよいし、ＰＭＵを含むマイクログリッドシステムについては毎秒５０回繰り返されてもよい。
【００４８】
図４を参照して、多層状態推定を用いる、ネストされたマイクログリッドシステムにおける切り替えコマンドの多層予測分析のための例示的なプロセス４００が示されている。プロセス４００の以下の説明は、図１に示されるネストされたマイクログリッドシステム１００を参照しながら行う。しかしながら、プロセス４００は、他の形態のネストされたマイクログリッドシステムと組み合わせて用いられてもよいことが理解されるはずである。たとえば、プロセス４００の１つ以上の態様の省略、さらなる条件および動作の追加、ならびに動作および条件の再編成もしくは別個のプロセスへの分割など、プロセス４００に対する多数の変形および修正が企図されていることがさらに理解されるはずである。
【００４９】
プロセス４００は開始動作４０１で始まり、動作４０３に進み、マイクログリッド制御システム１１４は、回路遮断器１１８を閉路するなどのマイクログリッド１１０内の回路遮断器の操作を命じる切り替えコマンドを受信する。切り替えコマンドは、ほんの数例を挙げると、ＤＭＳまたはＤＥＲＭＳなどの中央制御システム１５０から受信されてもよい。
【００５０】
プロセス４００は動作４０５に進み、マイクログリッド制御システム１１４は、更新された測定値およびスイッチステータスを含むデータについてフィールドデバイスをポーリングする。プロセス４００は動作４０７に進み、マイクログリッド制御システム１１４は、図３の動作３０５に関して説明したように、動作４０５において受信したポーリングデータを用いてシステムトポロジを更新する。プロセス４００は動作４０９に進み、マイクログリッド制御システム１１４は、受信した切り替えコマンドに基づいて、動作４０７で更新されたシステムトポロジを変更する。たとえば、切り替えコマンドが回路遮断器１１８を閉路することを含む場合は、システムトポロジは回路遮断器１１８が閉路していることを示すように更新される。
【００５１】
プロセス４００は動作４１１に進み、マイクログリッド制御システム１１４および中央制御システム１５０は、図３の動作３０９および３２９に関して説明したように多層状態推定を実行する。マイクログリッド制御システム１１４は、ローカル状態推定を実行し、ローカル状態推定値を中央制御システム１５０から受信したグローバル状態推定値と比較する。
【００５２】
プロセス４００は条件４１３に進み、マイクログリッド制御システム１１４は、状態推定値の解を得ることができるか否か、すなわち状態推定値によって収束結果がもたらされたか否かを判断する。新たな切り替えコマンドのシミュレーション中に状態推定値が収束できない場合は、シミュレーションは、切り替えコマンドが実行されるとシステム１００に電圧崩壊が起こり得ることを示す。したがって、解を得ることができない場合は、プロセス４００は動作４１５に進む。動作４１５では、切り替えコマンドは実行されず、中央制御システム１５０もしくは変電所のオペレータに警告が出されるか、または切り替えコマンドのソースがソフトウェア定義ネットワーク技術を用いて識別されて分離される。プロセスは次いで終了動作４２１に進む。
【００５３】
条件４１３を引き続き参照して、状態推定値が収束する場合は、プロセス４００は条件４１７に進み、マイクログリッド制御システム１１４はシミュレーションが電圧制限違反を示すか否かを判断する。切り替えコマンドがシステム１００のバスのうちの１本に過電圧状況を発生させることによって回路遮断器がトリップすることをシミュレーションが示す場合は、プロセス４００は動作４１５に進む。切り替えコマンドがシステム１００のバスのうちの１本に不足電圧状況を発生させることによってロードシェディングを引き起こすことをシミュレーションが示す場合は、プロセスは動作４１５に進む。マイクログリッド制御システム１１４が、シミュレートされた状態推定値を用いて切り替えコマンドによって生じる問題を検出できない場合は、プロセス４００は動作４２３に進み、切り替えコマンドが実行される。プロセス４００は次いで終了動作４２１に進む。
【００５４】
さまざまな実施形態からのさまざまな態様、特徴、処理、および動作は、特に反対のことが明示的に示されていない限り、他の実施形態のいずれかにおいて用いられ得ることが企図されている。例示されている特定の動作は、コンピュータが非一時的なコンピュータ読取可能記憶媒体上でコンピュータプログラムプロダクトを実行することによって実装されてもよく、コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータに動作のうちの１つ以上を実行させる命令、またはコンピュータに１つ以上の動作の実行を命じるコマンドを他のデバイスに発行させる命令を含む。
【００５５】
次に、多数の例示的な実施形態の書面による説明を提供する。一実施形態は、ネストされたマイクログリッドシステムにおいて偽データを除去するための方法であって、上記方法は、第１のマイクログリッドの第１のマイクログリッド制御システムにより、第１の複数のローカル測定値を用いて第１のローカル状態推定値を計算することと、第２のマイクログリッドの第２のマイクログリッド制御システムにより、第２の複数のローカル測定値を用いて第２のローカル状態推定値を計算することと、中央制御システムにより、上記第１の複数の測定値および上記第２の複数の測定値を用いる第１のグローバル状態推定値と、上記第１のローカル状態推定値および上記第２のローカル状態推定値を用いる第２のグローバル状態推定値とを含む、複数のグローバル状態推定値を計算することと、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、上記第１のローカル状態推定値および上記複数のグローバル状態推定値のうちの１つのグローバル状態推定値を用いて第１の偽データ検出テストを実行することと、上記中央制御システムにより、上記第１のグローバル状態推定値および上記第２のグローバル状態推定値を用いて第２の偽データ検出テストを実行することと、上記第１の偽データ検出テストまたは上記第２の偽データ検出テストの実行に応答して、偽データを検出することと、上記偽データの検出に応答して、上記第１のグローバル状態推定値、上記第２のグローバル状態推定値、または上記第１のローカル状態推定値を更新することとを備える。
【００５６】
上述の方法のいくつかの例では、上記第１のマイクログリッドは、上記第１のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する上記第１の複数のローカル測定値を生成するように構成された第１の複数のフィールドデバイスを含み、上記第２のマイクログリッドは、上記第２のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する上記第２の複数のローカル測定値を生成するように構成された第２の複数のフィールドデバイスを含む。いくつかの例では、上記第１の偽データ検出テストの実行に応答して偽データが検出され、上記偽データの検出に応答して更新することは、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、上記第１のローカル状態推定値が偽データを含んでいると判断することと、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、上記偽データを含まない上記ローカル状態推定値を再計算することと、再計算した上記ローカル状態推定値を上記中央制御システムに送信することとを含む。いくつかの例では、上記第２の偽データ検出テストの実行に応答して偽データが検出され、上記偽データの検出に応答して更新することは、上記中央制御システムにより、上記第１のローカル状態推定値が偽データを含んでいると判断することと、上記中央制御システムにより、上記偽データを含まない上記複数のグローバル状態推定値を再計算することと、再計算した１つのグローバル状態推定値を上記中央制御システムに送信することとを含む。いくつかの例では、上記方法は、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、上記第１の複数の測定値を用いて第１のマイクログリッドトポロジを生成することと、上記中央マイクログリッド制御システムにより、上記第１の複数の測定値および上記第２の複数の測定値を用いてシステムトポロジを生成することと、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、上記システムトポロジのエラーと上記第１のマイクログリッドトポロジとの比較に応答してトポロジエラーを検出することと、上記トポロジエラーの検出に応答して上記第１のマイクログリッドトポロジを更新することとを備える。いくつかの例では、上記方法は、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、切り替えコマンドを受信することと、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、シミュレートされたマイクログリッドトポロジを生成することとを備え、上記ローカル状態推定値を計算することは、上記シミュレートされたマイクログリッドトポロジを用いることを含み、偽データを検出することは、受信した上記切り替えコマンドが電圧崩壊または電圧制限違反を引き起こすと判断することを含む。いくつかの例では、上記方法は、上記偽データのソースを判定することと、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることとを備える。いくつかの例では、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、システム動作に警告を送信すること、または判定した上記偽データのソースから受信したデータをブロックすることを含む。いくつかの例では、上記偽データは、サイバー侵入者によってインジェクトされるデータを含み、判定した上記偽データのソースは、フィールドデバイス、上記第１のマイクログリッド制御システム、または上記中央制御システムである。いくつかの例では、第１の複数のフィールドデバイスおよび上記第１のマイクログリッド制御システムは、ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）コントローラを介して通信するように構成され、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、判定した上記偽データのソースによる通信を無効にするのに有効なコマンドを上記ＳＤＮコントローラに送信することを含む。いくつかの例では、上記第１のマイクログリッドは回路遮断器を含み、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、判定した上記偽データのソースによる通信を無効にする前に、上記ＳＤＮコントローラで上記回路遮断器をトグルすることを含む。いくつかの例では、上記第１の複数の測定値は、上記第１のマイクログリッドの第１の複数のバスについての電圧の大きさおよび位相角を含み、上記第２の複数の測定値は、上記第２のマイクログリッドの第２の複数のバスについての電圧の大きさおよび位相角を含む。
【００５７】
別の例示的な実施形態は、第１のマイクログリッドを含むネストされたマイクログリッドシステムにおいて偽の切り替えコマンドを軽減するための方法であって、上記方法は、上記第１のマイクログリッドの第１のマイクログリッド制御システムにより、上記第１のマイクログリッドの制御可能スイッチをトグルするのに有効な切り替えコマンドを受信することと、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、第１の複数の測定値を用いて、シミュレートされたマイクログリッドトポロジを生成することと、中央制御システムにより、第１の複数の測定値および第２のマイクログリッドからの第２の複数の測定値を用いて、シミュレートされたシステムトポロジを生成することと、第１のマイクログリッドの第１のマイクログリッド制御システムにより、上記シミュレートされたマイクログリッドトポロジを用いて第１のローカル状態推定値を計算することと、上記中央制御システムにより、シミュレートされたシステムトポロジを用いる第１のグローバル状態推定値と、上記第１のローカル状態推定値を用いる第２のグローバル状態推定値とを含む、複数のグローバル状態推定値を計算することと、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、上記第１のローカル状態推定値と上記複数のグローバル状態推定値のうちの１つのグローバル状態推定値とを比較することによって第１の偽データ検出テストを実行することと、上記第２のマイクログリッド制御システムにより、上記第１のグローバル状態推定値と上記第２のグローバル状態推定値とを比較することによって第２の偽データ検出テストを実行することと、上記第１の偽データ検出テストまたは上記第２の偽データ検出テストの実行に応答して、上記切り替えコマンドが偽データを含んでいると判断することと、上記第１のマイクログリッド制御システムにより、受信した上記切り替えコマンドを無視することとを備える。いくつかの例では、上記第１のマイクログリッドは、上記第１のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する上記第１の複数のローカル測定値を生成するように構成された第１の複数のフィールドデバイスを含み、上記第２のマイクログリッドは、上記第２のマイクログリッドの物理的または電気的特性に対応する上記第２の複数のローカル測定値を生成するように構成された第２の複数のフィールドデバイスを含む。いくつかの例では、上記切り替えコマンドが偽データを含んでいると判断することは、上記切り替えコマンドを実行すると上記第１のマイクログリッド上で電圧崩壊が起こると判断することを含む。いくつかの例では、上記切り替えコマンドが偽データを含んでいると判断することは、上記切り替えコマンドを実行すると上記第１のマイクログリッド上で過電圧状況または不足電圧状況が起こると判断することを含む。いくつかの例では、第１の複数のフィールドデバイス、上記第１のマイクログリッド制御システム、および上記中央制御システムは、ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）コントローラを介して通信するように構成され、受信した上記切り替えコマンドを無視することは、上記第１の複数のフィールドデバイスのうちの１つのフィールドデバイス、上記第１のマイクログリッド、または上記中央制御システムからの通信を無効にするのに有効なコマンドを上記ＳＤＮコントローラに送信することを含む。いくつかの例では、上記第１のマイクログリッドは回路遮断器を含み、偽データが将来の状態推定値に導入されないようにすることは、通信を無効にする前に、上記ＳＤＮコントローラで上記回路遮断器をトグルすることを含む。いくつかの例では、上記切り替えコマンドは上記中央制御システムから受信され、上記中央制御システムは、サイバー侵入者、故障したセンサ、または信号ノイズに起因する偽データを用いて上記切り替えコマンドを生成する。いくつかの例では、上記切り替えコマンドを無視することは、上記切り替えコマンドのソースをブロックすること、またはシステムオペレータに警告を出すことを含む。
【００５８】
本開示の非限定的で例示的な実施形態、その作製および使用の態様および処理を明確に、簡潔に、かつ正確に説明するために、ならびにその実施、作製および使用を可能にするために、図面に示されている実施形態を含む特定の例示的な実施形態を参照し、特定の文言を用いてそれらを説明した。それでもなお、本開示の範囲はそれによって限定されないこと、ならびに本開示は本開示の利益を享受する当業者が想起するような例示的な実施形態のそのような変更、修正、およびさらなる応用例を含み保護することが理解されるはずである。
【００５９】
本開示を図面および上述の説明において詳細に図示し説明したが、これらは、説明を目的としたものであって、その特徴を限定するものではないとみなされるべきであって、特定の例示的な実施形態のみを図示し説明したこと、ならびに本開示の思想内で生じるあらゆる変更および修正の保護が所望されていることが理解されるはずである。上記の説明において用いた「好ましい」、「好ましくは」、「優先される」または「より優先される」などの語句の使用は、その特徴がより望ましいことの記載であるが、これは必須ではなく、その特徴を有していない実施形態も、添付の特許請求の範囲によって規定されている本開示の範囲に含まれると考えられる。特許請求の範囲を読む際に、「１つ」、「１つの」、「少なくとも１つの」または「少なくとも一部の」などの語句は、請求項において特に反対のことが記述されていない限り、その請求項を唯一の項目に限定しないことが意図されている。「〜の」なる語は、別の項目との関連または関係、さらに、使用されている文脈から明らかになる他の項目への所属または他の項目との関係も意味していると考えられる。「〜に結合される」、「〜と結合される」および類似の語句は、間接的な接続および結合を含むが、特に反対のことが明示的に示されていない限り、直接的な結合または接続も含む。ただし、これは必須ではない。「少なくとも一部の」および／または「一部の」なる表現が使用される場合、特に反対のことが記述されていない限り、項目はその一部および／または全体を含み得る。
【図１】
2022503000.tif 000004
【図２】
2022503000.tif 000005
【図３】
2022503000.tif 000006
【図４】
2022503000.tif 000007
【国際調査報告】
2022503000.tif 000008