Tests de résilience cyber-physique sur un micro-réseau

L'entreprise

Le VEBIC (Vaasa Énergie Business Innovation Center) est un centre de recherche multidisciplinaire plateforme rattaché à l’université de Vaasa, en Finlande. Il sert de plaque tournante pour l’échange de connaissances entre les milieux de la recherche et des entreprises afin de répondre aux besoins mondiaux en matière d’ Énergie . Le laboratoire FREESI (Future, Reliable, Electricity and Énergie Systems Integration), qui fait partie du VEBIC, se consacre à l’intégration au réseau des ressources énergétiques décentralisées (DER) basées sur des onduleurs et à la protection des réseaux électriques ; il opère au sein du laboratoire commun Technobothnia.

Les défis

• Augmentation des vulnérabilités informatiques : la connectivité croissante des micro-réseaux, destinée à gérer les ressources d'Énergie s distribuées (RED), les expose à des cyberattaques fréquentes, dont le nombre a doublé à l'échelle mondiale entre 2020 et 2022.
• Risques opérationnels graves : des menaces telles que l'injection de fausses données, les attaques par déni de service (DoS) et les commandes malveillantes peuvent entraîner des coupures de courant, des dommages matériels et une instabilité de la fréquence ou de la tension.
• Environnements complexes multi-fournisseurs : la validation de l'interopérabilité et de la sécurité des équipements provenant de différents fournisseurs (ABB, Siemens, Schneider, etc.) conformément à la norme CEI 61850 nécessite un environnement de test extrêmement flexible.
• Besoins en matière de validation en toute sécurité : tester les cyberdéfenses sur des réseaux électriques en service présente un risque trop élevé ; les chercheurs ont besoin d’un moyen économique d’évaluer des scénarios hypothétiques sans affecter le réseau réel.

La solution OPAL-RT

Le VEBIC a mis en place un laboratoire de sécurité novateur — le premier du genre en Europe du Nord — en s'appuyant sur une approche de co-simulation :

• Simulation des réseaux électriques : la solution d’OPAL-RT HYPERSIMplateforme offre une simulation haute fidélité et en temps réel du réseau électrique physique et de sa dynamique.
• Émulation cyber-physique : EXata CPS (de Keysight) est intégré pour simuler la couche réseau de communication, avec notamment une bibliothèque de cyberattaques et de moyens de défense.
• Tests HIL et SIL : Le laboratoire utilise à la fois les méthodes de testSIL( test SIL ) etHIL( Simulation HIL ) pour développer et valider des algorithmes basés sur l'IA destinés aux contrôleurs « micro-réseau ».
• Configuration multi-fournisseurs selon la norme CEI 61850 : un environnement spécifique intégrant des équipements de protection, d’ automatisation et de communication (PAC) provenant de plusieurs chefs de file s du secteur, destiné à tester l’intégration transparente des appareils et leur sécurité.

Les résultats

L'plateforme de simulation intégrée a permis à VEBIC d'analyser avec succès l'impact des cyberattaques sur la stabilité de micro-réseau :

• Validation du scénario : simulation réussie d’attaques par « délai d’une seconde » lors d’un isolement du réseau et de modifications de paquets de type « homme du milieu », permettant d’identifier des baisses spécifiques de la qualité de l’énergie et des oscillations de tension.
• Développement de contrôleurs résilients : a permis de tester les stratégies de détection et d'atténuation pour les contrôleurs centraux « micro-réseau » (MGCC) avant leur déploiement physique.
• Collaboration transfrontalière : le laboratoire soutient le programme Aurora, un projet mené en collaboration avec l'Université technologique de Lule visant à renforcer la sécurité des systèmes cyber-physiques (CPS) dans le secteur de l'Énergie .
• Pôle de formation : constitue une ressource inestimable pour la formation de la prochaine génération d'ingénieurs dans le domaine de la simulation cyber-physique (CPS) des systèmes « Énergie ».

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