DC microgrids (DCMGs) are evolving into cyber-physical systems with advanced communication networks and computational methodologies, making them sensitive to cyber-attacks. These attacks can threaten the safe operation of a system. In this article, a virtual sensor-based framework is proposed for continuously monitoring and detecting malicious activities at the hardware level of a DCMG system. An adaptive state observer with a low computational burden is designed to estimate the voltage and current of a dc–dc converter. The proposed method considers the effects of cyber-attacks by injecting false data (FD) at targeted nodes in an attempt to affect the voltage regulation and current sharing by modifying the onboard voltage and current sensors. In the presented strategy, first, a DCMG is operated and controlled without any false data injecting attacks with different load conditions. Next, the DCMG is exposed to various cyber-attacks, and the output voltages and currents of dc–dc converters are estimated. Based on the error between the estimated and actual sensed signals, the cyber-attack is detected and corrected with the proposed framework. The proposed scheme is simple in design, efficient in operation, and easily implemented in a distributed control system. The effectiveness and robustness of the proposed method are illustrated by implementing it in real-time hardware using the LabView test bench by considering four dc systems (including a solar photovoltaic system) connected in a ringlike manner communicated via an ethernet-based local area network.

中文翻译：

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分布式直流微电网中的网络攻击检测与纠正机制

直流微电网 (DCMG) 正在演变为具有先进通信网络和计算方法的网络物理系统，使其对网络攻击非常敏感。这些攻击可能威胁到系统的安全运行。在本文中，提出了一种基于虚拟传感器的框架，用于在 DCMG 系统的硬件级别持续监控和检测恶意活动。具有低计算负担的自适应状态观察器旨在估计 dc-dc 转换器的电压和电流。所提出的方法通过在目标节点注入虚假数据 (FD) 来考虑网络攻击的影响，试图通过修改板载电压和电流传感器来影响电压调节和电流共享。在提出的策略中，首先，在不同负载条件下，DCMG 的操作和控制没有任何虚假数据注入攻击。接下来，DCMG 面临各种网络攻击，并估计 DC-DC 转换器的输出电压和电流。基于估计和实际感测信号之间的误差，使用所提出的框架检测和纠正网络攻击。所提出的方案设计简单，运行高效，易于在分布式控制系统中实现。通过考虑通过基于以太网的局域网以环状方式连接的四个直流系统（包括太阳能光伏系统），使用 LabView 测试台在实时硬件中实现该方法的有效性和鲁棒性。DCMG 面临各种网络攻击，并估计 DC-DC 转换器的输出电压和电流。基于估计和实际感测信号之间的误差，使用所提出的框架检测和纠正网络攻击。所提出的方案设计简单，运行高效，易于在分布式控制系统中实现。通过考虑通过基于以太网的局域网以环状方式连接的四个直流系统（包括太阳能光伏系统），使用 LabView 测试台在实时硬件中实现该方法的有效性和鲁棒性。DCMG 面临各种网络攻击，并估计 DC-DC 转换器的输出电压和电流。基于估计和实际感测信号之间的误差，使用所提出的框架检测和纠正网络攻击。所提出的方案设计简单，运行高效，易于在分布式控制系统中实现。通过考虑通过基于以太网的局域网以环状方式连接的四个直流系统（包括太阳能光伏系统），使用 LabView 测试台在实时硬件中实现该方法的有效性和鲁棒性。使用提议的框架检测并纠正网络攻击。所提出的方案设计简单，运行高效，易于在分布式控制系统中实现。所提出的方法的有效性和鲁棒性通过使用 LabView 测试台在实时硬件中实现，通过考虑通过基于以太网的局域网以环状方式连接的四个直流系统（包括太阳能光伏系统）来实现。使用提议的框架检测并纠正网络攻击。所提出的方案设计简单，运行高效，易于在分布式控制系统中实现。通过考虑通过基于以太网的局域网以环状方式连接的四个直流系统（包括太阳能光伏系统），使用 LabView 测试台在实时硬件中实现该方法的有效性和鲁棒性。