Modélisation efficace d'un système multi-grille HIL pour la scalabilité et la concurrence dans un banc d'essai de sécurité CPS

Une panne du réseau électrique provoquée par un cyber-événement oblige les opérateurs de réseaux à renforcer leurs processus de reprise et de rétablissement, en tenant compte à la fois des aspects cybernétiques et des contraintes physiques. Récemment, des cyberattaques coordonnées contre le réseau ukrainien ont entraîné une telle panne du réseau électrique provoquée par un cyber-événement. Divers bancs d’essai de systèmes cyber-physiques (CPS) ont proposé une multitude de conceptions visant à analyser ces événements interdépendants et à évaluer les mesures correctives. Cependant, les contraintes en termes de ressources et les conceptions d’intégration modulaire ont constitué des obstacles majeurs lors de la modélisation de réseaux à grande échelle (évolutivité) et de modèles isolés multi-réseaux (concurrence) dans un environnement d’exécution en temps réel unique pour les bancs d’essai de sécurité CPS de type « hardware-in-the-loop » (HIL). Cet article propose une conception minutieuse et une modélisation efficace pour simuler des modèles de réseau à grande échelle et des modèles isolés multi-réseaux dans un environnement de simulateur numérique en temps réel HIL intégré à des systèmes matériels et logiciels de niveau industriel. Nous avons utilisé notre banc d’essai de sécurité CPS HIL existant pour démontrer l’évolutivité grâce aux performances en temps réel d’un modèle de réseau synthétique américain à bus Texas-2000, et la concurrence grâce aux performances en temps réel de dix modèles de réseau à bus IEEE-39 et d’un modèle de réseau à bus IEEE-118 fonctionnant simultanément. Les expériences ont donné des résultats significatifs, avec des performances en temps réel à 100 % sans aucun dépassement, une faible latence lors de la réception et de l’exécution des signaux de commande provenant des relais SEL via le protocole CEI 61850, ainsi qu’une faible latence lors du calcul et de la transmission des flux de données du réseau, y compris les mesures de stabilité, via le protocole de données synchrophasorielles IEEE C37.118 vers les concentrateurs de données phasorielles SEL.