Risk-based Classical Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) of Microgrid Cyber-physical Energy Systems
现代微电网是包括用于联网、计算和监控的物理和网络组件的联网系统。这些网络组件使微电网更可靠，但增加了系统的复杂性。因此，风险评估方法是网络物理系统确保安全运营的必要技术。作者提出了一种可靠性方法，利用电力和网络关键部件的故障模式来执行微电网的风险分析。在这项工作中，作者使用了故障模式和影响分析（FMEA）的方法进行微电网系统的风险评估，并确定各种故障模式对其性能的影响。FMEA是评估网络组件风险的最有效方法之一。它是检查组件、模块和子系统的方法，以确定系统中的故障模式及其原因和后果。提出了一种新的方法来计算风险优先数的基础上的因素，如严重性，发生率和检测。风险矩阵是根据建议的FMEA工作表计算的，该工作表作为一种图形表示，用于根据风险优先级或关键性指标评估组件风险。
2021-08-23 cs.SY eess.SY
A Distributed Cooperative Control Framework for Synchronized Reconnection of a Multi-Bus Microgrid
GEIRI North America（GEIRI北美）
本文提出一种多馈入微电网的分布式协同控制框架，通过协调控制多个分布式电源实现同步重构，支持灵活通信拓扑和通信延迟容忍的快速确定性同步。
2017-06-16 cs.SY eess.SY
Design and Evaluation of a DC Microgrid Testbed for DER Integration and Power Management
本文设计并评估了一个集成光伏、超级电容器和电池储能系统的直流微电网试验台，结合APIS框架实现自动化能量管理，并通过硬件在环实时仿真验证其在动态场景下的功率分配性能与韧性。
2024-03-28 cs.SY eess.SY
Multi-Objective Optimization Algorithms for Energy Management Systems in Microgrids: A Control Strategy Based on a PHIL System
本文提出一种基于功率硬件在环（PHIL）的自适应加权多目标优化方法，用于微电网能源管理，平衡燃料消耗、负载失配、电能质量、电池退化及可再生能源利用，并在实时实验中验证其优于基线系统。
2025-05-22 cs.CE cs.SY eess.SY
Real-Time Co-Simulation for DC Microgrid Energy Management with Communication Delays
本文提出一种基于OPAL-RT、树莓派和EXataCPS的实时信息物理系统测试平台，用于在现实通信时延下评估直流微电网能量管理系统的性能。
2025-11-10 cs.SY eess.SY
Lyapunov-based Resilient Secondary Synchronization Strategy of AC Microgrids Under Exponentially Energy-Unbounded FDI Attacks
本文针对孤岛交流微电网，提出了基于Lyapunov的完全分布式攻击弹性二次控制策略，以抵御指数能量无界FDI攻击，确保频率、电压和功率分配的UUB收敛，并通过仿真和硬件在环实验验证了有效性。
2024-12-31 cs.SY eess.SY
Management of solar energy in microgrids using IoT-based dependable control
University of Technology Sydney（悉尼科技大学）
本文提出基于物联网的可靠控制系统，用于管理微电网中太阳能板收集的可再生能源流动，通过本地传感器和实时气象数据优化控制，提升系统容错性和可靠性。
2017-10-10 cs.SY eess.SY
A Multi-timescale Two-stage Robust Grid-friendly Dispatch Model for Microgrid Operation
可再生能源发电和负荷消耗的不确定性是微电网运行的一个巨大挑战，特别是在孤岛模式下，因为微电网的规模可能很小，灵活的资源有限。提出了一种多时间尺度、两阶段的鲁棒机组组合经济调度模型，用于微电网的优化运行。第一阶段是日前逐时和实时次逐时相结合的调度模型，即日前的调度结果必须同时满足实时条件。第二阶段是考虑可再生能源调度和负荷消耗的高度不确定性，验证最坏情况下日前调度结果的可行性。在该模型中，电池储能系统（BESS）和太阳能光伏发电机组集成为一个组合的太阳能储能系统。BESS在平衡太阳能光伏机组的可变输出方面发挥着至关重要的作用，它使太阳能储能系统的总输出每小时保持不变。通过这种方式，它在很大程度上抵消了太阳能不确定性的影响，并使微电网运行电网友好。此外，为了提高微电网的灵活性和弹性，BESS和热单元都提供调节储备，以管理太阳能和负载的不确定性。该模型已在芝加哥Bronzeville社区微电网系统的受控硬件在环（CHIL）环境中进行了测试。仿真结果表明，该模型有效地管理太阳能光伏和负载的不确定性，并可以提供一个灵活的调度在并网和孤岛模式。
2019-12-13 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Characterization in DC Microgrids
ABB Corporate Research Center（ABB企业研究中心）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出三种基于阻抗的指标，用于量化换流器的电压形成和电流形成行为，从而评估和比较不同控制策略的性能。
2026-06-06 cs.SY eess.SY
Hybrid Voltage and Current Control Method for Harmonic Mitigation of Single-Phase AC Loads in DC Microgrids
本文提出了一种混合电压和电流控制方法，用于抑制直流微电网中单相交流负载产生的谐波电流。
2025-12-30 cs.SY eess.SY
Impact Assessment of Cyberattacks in Inverter-Based Microgrids
University of Massachusetts Boston（马萨诸塞大学波士顿分校）
本研究通过实时仿真评估远程攻击对逆变器型微电网稳定性的影响，揭示潜在风险并提出稳健的缓解策略。
2026-02-12 cs.SY eess.SY
F2GAN: A Feature-Feedback Generative Framework for Reliable AI-Based Fault Diagnosis in Inverter-Dominated Microgrids
本文提出F2GAN特征反馈生成框架，通过多级反馈损失合成高保真微电网故障数据，缓解数据稀缺与类别不平衡，并在HIL平台上实现100%实时诊断准确率。
2025-11-10 cs.SY eess.SY
Secure and Robust Authentication for DC MicroGrids based on Power Talk Communication
Aalborg University（奥尔堡大学）
本文提出一种基于电力交谈通信的DC微电网分布式能源资源安全认证框架，利用无线接口实现与集中式二次/三次控制系统的认证，无需专用硬件模组。
2016-12-22 cs.IT cs.SY eess.SY
Reinforcement Learning Based Penetration Testing of a Microgrid Control Algorithm
微电网（MG）是在明确定义的区域内互连分布式能源和负载的小规模电力系统。然而，MG中用于中继传感信息和执行控制命令的数字基础设施可能由于来自有能力的对手的网络攻击而受到损害。MG运营商有兴趣了解其系统中的固有漏洞，并应定期执行渗透测试（PT）活动，为此类事件做好准备。PT通常涉及在软件和硬件基础设施中寻找防御覆盖盲点，但是在PT活动中还应考虑作用于传感信息的控制算法中的逻辑。本文演示了一个案例研究PT的MG控制算法，通过使用强化学习（RL）发现恶意输入，损害了控制器的有效性。通过尝试和错误的情节与模拟MG的相互作用，我们训练RL代理找到恶意的输入，降低了MG控制器的有效性。
2020-08-30 cs.CR cs.SY eess.SY
Picogrid: An experimental platform for prosumer microgrids
本文提出了Picogrid，一个专为直流产消者微电网设计的低成本、低功率桌面实验平台，支持多产消者互连、云端数据监控、远程优化设定及基于真实数据集的定制功率配置，并通过仿真与实验验证了其有效性。
2023-09-04 cs.NI cs.SY eess.SY
Optimal Sizing of Hybrid Renewable Energy Based Microgrid System
针对风光等可再生能源波动性影响供电可靠性与经济性的问题，本文提出基于单目标优化的风-光伏-沼气-电池微电网优化配置方法，对比7种元启发式算法后发现鹈鹕优化算法收敛更快、目标均值更低。
2024-03-03 cs.SY eess.SY
Isochronous Architecture-Based Voltage-Active Power Droop for Multi-Inverter Systems
由分布式能源与多逆变器系统连接组成的先进微电网正变得越来越普遍。因此，在微电网中使用传统的下垂为基础的方法的电压和频率调节的有效性受到挑战的大小和时间表的负载的不确定性。本文提出了一种仅采用电压-有功功率下垂（VP-D）控制的逆变器并联等容结构，以改善基于多逆变器的分布式能源（DER）的有功功率共享和即插即用。尽管没有采用显式控制频率调节，这种架构允许甚至共享无功功率，同时保持逆变器之间的循环电流减少。即使在命令参考和网络中实际负载所需的功率之间存在失配时，也可以实现性能。通过采用全球定位系统（GPS）来传播使微电网能够在整个网络中保持标称系统频率的定时信号，来实现等幅架构。这使得即使在存在系统干扰的情况下，也能够通过电压源逆变器（VSI）输出电压调节来直接控制有功功率。通过对多逆变器系统在稳态工作点附近的小信号特征值分析，研究了采用VP-D控制的多逆变器系统的稳定性。在1.2 kVA样机上进行了仿真研究和硬件实验。所提出的架构对有功和无功功率共享逆变器与负载的情况下的有效性进行了证明。硬件实验结果证实了所提出的VP-D控制架构的可行性。
2020-03-12 cs.SY eess.SY
Resilient Control of Networked Microgrids using Vertical Federated Reinforcement Learning: Designs and Real-Time Test-Bed Validations
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Indian Institute of Technology at Delhi（印度理工学院德里分校）
针对网络化微电网在对抗性网络事件下的弹性控制问题，提出纵向联邦强化学习方法解决模型复杂、隐私保护等挑战，并通过硬件在环测试验证仿真到现实的迁移效果，提升系统弹性。
2023-11-21 cs.AI cs.LG cs.SY
Feasibility-Aware Energy Management of a Hydrogen-Enabled Community Microgrid: A Proof-of-Concept Study
Central Queensland University（中昆士兰大学）；An-Najah National University（安纳贾赫国立大学）；The University of New South Wales, Canberra（新南威尔士大学堪培拉校区）
研究针对氢能社区微电网运行的复杂问题，提出基于近端策略优化（PPO）的能量管理系统，经澳大利亚某社区数据评估，该系统在不同场景下展现出在电池 - 氢协同调度方面的潜力及对多种因素的敏感性。
2026-08-03 cs.SY eess.SY
SA-HMTS: A Secure and Adaptive Hierarchical Multi-timescale Framework for Resilient Load Restoration Using A Community Microgrid
配电系统集成的社区微电网（CMG）可以在长时间停电期间参与恢复负荷。在这种情况下，CMG面临着资源有限、缺乏强大的网格支持以及供需不确定性加剧的挑战。本文提出了一种安全和自适应的三阶段分层多时标框架调度和实时（RT）调度CMG与混合光伏系统，以解决这些挑战。该框架使CMG能够动态扩展其边界，以支持相邻的网格部分，并适应不断变化的预报误差的影响。第一阶段解决了随机延长工期调度（EDS）问题，以获得最优资源配给的转诊计划。中间近实时（NRT）调度阶段更新EDS时间表更接近使用新获得的预测，然后由RT调度阶段的调度时间。为了使调度决策更安全，更强大的预测误差，提出了一种新的概念称为延迟追索。该方法是通过数值模拟的修改后的IEEE 123总线系统进行评估，并使用OpenDSS/硬件在环仿真验证。结果表明，优越的性能，最大限度地提高负载供应和连续安全CMG操作在许多操作场景下。
2022-02-10 cs.SY eess.SY math.OC
A Distributed Malicious Agent Detection Scheme for Resilient Power Apportioning in Microgrids
本文针对微电网中分布式能源资源可能存在的恶意行为，提出一种分布式检测与隔离方案，并结合功率分配算法实现弹性辅助服务调度，通过控制器硬件在环实验验证其有效性。
2024-09-30 cs.SY eess.SY
Frequency Control in Microgrids: An Adaptive Fuzzy-Neural-Network Virtual Synchronous Generator
本文提出一种基于模糊神经网络的虚拟同步发电机参数自适应调整方法，以动态优化惯性、阻尼和下垂参数，显著降低微电网频率偏差至0.03 Hz内并缩短恢复时间。
2025-06-23 cs.AI cs.SY eess.SY
Advanced Control Strategy to Compensate Power Sharing Error and DC Circulating Current in Parallel Single-Phase Inverters
提出一种高级控制策略，利用自适应虚拟阻抗和直流母线电压纹波检测，消除孤岛微电网中并联单相逆变器的功率分配误差与直流环流，无需线路阻抗先验知识及额外硬件，经6 kVA系统验证有效。
2024-12-20 cs.SY eess.SY
An AI-Based Supervisory Measurement Integrity Validation Layer for Cyber-Resilient AC/DC Protection in Inverter-Based Microgrids
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Toronto（多伦多大学电气与计算机工程系）；Electric Power Engineering Department, Cairo University（开罗大学电力工程系）；Department of Electrical Engineering, Khalifa University（哈利法大学电气工程系）；Concordia Institute for Information Systems Engineering (CIISE), Concordia University（康卡迪亚大学信息系统工程研究所）
本文提出一种基于人工智能的监督测量完整性验证方案，用于检测逆变器主导微电网中因虚假数据注入攻击导致的测量异常，通过训练循环神经网络分析同步的瞬时电流测量数据，实现对故障轨迹与网络测量流的区分。
2026-04-26 cs.AI cs.CR cs.SY
Photovoltaic grid-forming control strategy investigation using hardware-in-the-loop experiments
该研究针对高光伏渗透率配电网的频率稳定问题，通过硬件在环实验验证了无储能时光伏的构网能力及低通信依赖的并网重连功能。
2023-10-10 cs.SY eess.SY
Admittance-Guided Inverter Dispatch Command Manipulation Attack: A Grid Stability-Oriented Approach
本文提出一种基于阻抗引导的调度指令操控攻击方法，通过识别易受攻击的逆变器和最坏情况调度指令，以降低电网稳定性。
2026-05-14 cs.SY eess.SY
Evaluating Hardware Abstraction Layer Concepts for Software Defined Vehicles: Insights into Applicability and Effectiveness
Institute of Industrial Automation and Software Engineering (IAS) University of Stuttgart（斯图加特大学工业自动化与软件工程研究所）
本文系统评估现有汽车HAL及跨领域HAL机制，提出基于标准的评估框架，发现基于管理程序的HAL在安全性和OTA就绪性上更优，并建议混合HAL设计以整合隔离与标准化。
2026-07-02 cs.SE cs.SY eess.SY
A Novel Approach to Evaluating Battery Charger Controller Design with Nonlinear PID Controller in an Extendable CHIL Setup
针对电力电子变换器评估难题，本文提出基于MATLAB/Simulink与Python交互的低成本CHIL方法，采用非线性PID控制器及CC-CV技术对96S1P电池组充电建模测试，用于概念验证与控制器训练。
2024-05-21 cs.SY eess.SY
On-Meter Graph Machine Learning: A Case Study of PV Power Forecasting for Grid Edge Intelligence
Sun Yat-sen University, Guangzhou, China（中山大学，广州，中国）
本文研究了图神经网络在微电网边缘智能电表中用于预测光伏功率的方法，介绍了ONNX和ONNX Runtime技术，并通过实际数据集评估了GCN和GraphSAGE模型的性能。
2026-04-10 cs.AI cs.LG cs.SY
Experimental Impact Analysis of Cyberattacks in Power Systems using Digital Real-Time Testbeds
本文开发了两个基于RTDS和OPAL-RT的实时信息物理系统测试平台，通过实验分析了拒绝服务攻击对微电网控制与保护运行的影响。
2023-04-15 cs.CR cs.SY eess.SY
Quantifying EnergyNet performance: a simulation-based framework for decentralized energy networks
Lund University（隆德大学）；ViaEuropa Sverige AB（ViaEuropa瑞典有限公司）；Global Urban Development（全球城市发展）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Doerr School of Sustainability, Stanford University（斯坦福大学迪尔可持续发展学院）；Woods Institute for the Environment, Stanford University（斯坦福大学伍兹环境研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Blekinge Institute of Technology（布莱金厄理工学院）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；US National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine（美国国家科学院、工程院和医学院）；Science and Resilience Institute at Jamaica Bay（牙买加湾科学与韧性研究所）；Brooklyn College（布鲁克林学院）；City University of New York（纽约市立大学）
本文提出一个定量仿真框架来评估去中心化能源网络EnergyNet的性能，通过优化能量分配与交换，并在多个案例中验证其可靠性，包括斯坦福校园微电网和瑞典隆德在建网络。
2026-10-06 cs.SY eess.SY
Ensuring Solution Uniqueness in Fixed-Point-Based Harmonic Power Flow Analysis with Converter-Interfaced Resources: Ex-post Conditions
本文提出基于不动点算法的谐波潮流问题新公式，利用收缩性质确保解的唯一性，并在修改的CIGRE低压微电网基准上验证了其有效性。
2024-03-19 cs.SY eess.SY
Unified Virtual Oscillator Control for Grid-Forming and Grid-Following Converters
提出了一种统一的虚拟振荡器控制器（uVOC），它使一个统一的分析，设计和实施框架，为电网形成（GFM）和电网跟踪（GFL）的电压源变换器（VSC）。基于振荡器的GFM控制器，如可调度虚拟振荡器控制（dVOC），提供了严格的分析框架与增强的同步，但缺乏有效的故障处理能力，这严重限制了实际应用。所提出的uVOC便于与任意低电网电压和快速过流限制同步;这使得有效的故障穿越不同于现有的GFM控制器，其通常在故障期间切换到备用控制器。采用uVOC的GFM操作在并网和孤岛模式下实现，两者之间无缝过渡。在GFL变换器中，双向功率流控制和DC总线电压调节通过uVOC实现。GFL或GFM运行不需要锁相环（PLL），从而避免了弱电网应用中与PLL相关的同步问题。详细的小信号模型GFM和GFL操作已经开发和系统的控制器参数的设计准则。在交直流混合微电网中通过硬件实验验证了该控制器的有效性。
2020-07-12 cs.SY eess.SY
Small-Scale Testbed for Evaluating C-V2X Applications on 5G Cellular Networks
本文设计并实现集成小规模车辆平台的5G C-V2X试验台，提供软硬件闭环评估环境，并通过共享态势感知测试用例验证其真实性能评估能力。
2024-05-09 cs.ET cs.NI cs.SY
Modeling Communication Networks in a Real-Time Simulation Environment for Evaluating Controls of Shipboard Power Systems
美国海军对在未来舰载平台上开发和部署先进控制的兴趣，促使了控制评估框架（CEF）的开发，用于调查复杂自动化系统中存在的动态。本文报告的CEF内的通信网络组件的实施和调查。这种实现的目的是增加CEF的可用功能集，允许先进的控制性能的各种通信条件的探索。从控制器硬件在环测试获得的结果进行了介绍和分析，以证明有关的实施模块的性能特点。
2020-08-15 cs.NI cs.SY eess.SP
