תפקידה של Phasors ב-Enhancing Power System Resilience Against Cyber Attacks

החברה המודרנית תלויה באספקת חשמל רציפה ואמינה.רשתות הכוח המספקות אנרגיה זו הפכו למורכבות יותר, משלבת דור מבוזר, מקורות מתחדשים ומערכות בקרה דיגיטליות.מורכבות זו, תוך מתן יעילות וגמישות, מרחיבה גם את פני השטח של ההתקפה עבור שחקנים זדוניים.התקפות סייבר על מערכות כוח יכול לגרום לצמצום של מתחים, נזק ואיומים ציבוריים.

הבנה של Phasors ותפקודם

phasor, בהקשר של מערכות חשמל, הוא ייצוג של גלציה חשמלית סינוסאידית - מתח או זרם - כמו מספר מורכב שלוכד את הן גודל והן זווית שלב. Phasor Measurement Units הם המכשירים המייצרים ערכים אלה phasor בשיעורים גבוהים דגימה, בדרך כלל 30 עד 60 מדידות מסורתיות.

החדשנות המרכזית המאפשרת טכנולוגיית phasor היא סינכרוניזציה בזמן מדויק באמצעות אותות גלובליים של מערכת מיקום (GPS) כל PMU מדגימה את המדידות שלה עם דיוק מיקרו-שני, המאפשר נתונים מ substations שונים להיות מיושר ומשווה.זה סינכרויזציה הוא רשמי בתקן IEEE C37.118, אשר מגדיר את פרוטוקול התקשורת ואת הנתונים עבור סינכרונפולס על ידי corretator רחב של נתונים, כגון מערכות נתונים של מערכת נתונים, אשר יכול להיות מוכר של מערכות נתונים, כולל רחב של מערכות נתונים, כגון מרכזי, כולל רחבות, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל C37.1 רחבות, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, אשר מגדירה, אשר מגדירה, כולל של מערכות נתונים, אשר מגדירה, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, אשר מגדירה, כולל של מערכות נתונים של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, כולל של מערכות נתונים, אשר מגדירה, כולל, כולל של מערכות נתונים, כולל מערכות נתונים של מערכות נתונים,

מדידות Phasor ללכוד לא רק תנאים יציבים של מדינתיים, אלא גם אירועים דינמיים כגון תנודות כוח, תנודות מתח, וקידום תקלות.התמכה עשירה זו אינה ניתנת לערעור עבור מודלים של מערכת אימות, שיפור הערכת המדינה, וגילוי אי כשירותים מתעוררים. למטרות אבטחת סייבר, פתרון זמני גבוה וכיסוי מרחבי של רשתות PMU להפוך אותם מתאימים באופן ייחודי לזהות אי סדיר כי עשוי להצביע על התקדמות סייבר.

האיום הסייבר על מערכות נוף

מערכות כוח מתמודדות עם ספקטרום של איומים ברשת, מתוכנות כופרים ⁇ סטיות ועד להתקפות ממוקדות של המדינה.הבנת האיומים הללו חיונית כדי להעריך כיצד הפצים תורמים לחוסנות.

  • (FLT:0) הזרקת נתונים (FDI)IRLT:1: תוקף נתונים המדידה המושחתים שנשלחו למרכזי בקרה, מזרז את מפעיליו בקבלת החלטות שגויות שיכולות לערער את הרשת.
  • (FLT:0)Denial of Service (DoS)IRLT:1) : שיפור קישורים תקשורת או מערכות בקרה עם תנועה, עיכוב או מניעת העברת נתונים לגיטימית ותגובה מפעיל.
  • (FLT:0) הפיקוד של ה- HijackingFLT:1: קבלת גישה בלתי מורשית ליחידות מסופים מרוחקות או לממסרים להנפיק פקודות מעבר זדוניות, שעלולות לגרום לנזק פיזי או לשחורים.
  • [ה]הנדסה הסוציאליסטית והאיומים הפנימיים של Insider: [ה] ניצול חולשות אנושיות כדי להשיג אישורים או להתקין קוד זדוני על מערכות קריטיות.

תקריות בעולם האמיתי בולטות מדגישות את חומרת האיומים הללו.ההתקפות סייבר 2015 ו-2016 על רשת החשמל של אוקראינה, המיוחסות לשחקנים של המדינה הרוסית, הראו כיצד פעולות סייבר מתואמות עלולות לגרום לשחורים נרחבים על ידי שילוב מערכות SCADA וחסימת מאמצי התאוששות מרחוק.ההתקפה הקופציונית של 2021, תוך השפעה בעיקר על חלוקת דלק, הדגישו את הפגיעות של תשתיות קריטיות לחשיפה דיגיטלית.

כיצד Phasors לשפר את אבטחת סייבר

יחידות מדידה Phasor, כאשר פרוסים כחלק ממערכת ניטור רחב-שטח (WAMS), מציעים כמה יתרונות אבטחת סייבר קונקרטיים.

זמן אמת-זמן Anomaly Detection

הנתונים המתמשכים, מהירים מ- PMUs מאפשרים זיהוי של אנומליות כי יהיה בלתי נראה מערכות SCADA איטי יותר.לדוגמה, התקפות הזרקת נתונים כוזבות כי מניפולציות מתח או קריאה בתדר יכול להיות מזוהה על ידי מדידות בדיקה גופנית מכמה PMUs. אם אחד מהם מדווח על ערך כי מרתיע באופן משמעותי משכניו בעוד חיישנים אחרים (למשל, תסמינים של תסמינים, עלולים להיות מקריים באופן טבעי) או הדבקה של זמן לא סדיר.

טיהור מידע

רשתות Phasor יכולות לשלב בדיקות שלמות נתונים ברמות מרובות.הזמן בו עצמו פועל כאימות: אם אות GPS של PMU הוא spoofed או פגום, התוקפים ייפול מסנכרן עם יחידות שכנות, מיד אות אזהרה פוטנציאלי התקפה.בנוסף, נתונים phasor ניתן לחתום באופן קריפטוגרפי כדי להבטיח כי לא השתנה בגישות מתפתחות להשתמש בטכנולוגיית בלוקצ'וסטס כדי ליצור רזולוציה של אמצעי הגנה חשובים במיוחד, אשר הופך את האוטומציה של מערכות הגנה אוטומטית.

מודעות והתקפות מצביות רחבות טווח

Phasors לספק תצוגה הוליסטית של הרשת המאפשרת למפעילים להעריך את היקף ההשפעה של התקפה סייבר בזמן כמעט-מציאותי.אם מרכז בקרה נפגע או תקשורת תת-התת נחתכים, הנתונים של PMU מאזורים לא מושפעים עדיין יכולים להיות מועברים באמצעות נתיבי תקשורת מאוישים למרכזי בקרת גיבוי.הממשלה גיאוגרפית זו מסייעת להבטיח כי מודעות מצבית נשמרת גם כאשר חלקים של המערכת נמצאים תחת התקפות, או ניתוחי של פעולות אוטומטיות, או ניתוח, באופן ידני, עלולים, או ניתוחי לחץ, או ניתוחי תיבות של פעולות אוטומטיות, או ניתוח, או ניתוח, באופן ידני, או ניתוחי תיבות של פעולות של פעולות אוטומטיות, או ניתוחי תיבות של פעולות אוטומטיות, או ניתוחי לחץ, או ניתוח, או ניתוח, או ניתוח אוטומטי, אם מופעלות, או ניתוחי תיבות של מערכת הפעלה, או ניתוחי תיבות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות, או ניתוחי תיבות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות, באמצעות מרכזי בקרה, או ניתוחי, אם מופעלות, או ניתוח מופעלות, אם מופעלות, או ניתוח אוטומטי, באופן ידני, אם מופעלות, או ניתוחי תיבות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות של פעולות אוטומטיות של מרכזי

שילוב עם מערכות מידע אבטחה וניהול אירועים (SIEM)

ניתן לשלב נתונים של Phasor בפלטפורמות אבטחת סייבר רחבות יותר כגון מערכות SIEM. על ידי תיקון אירועי רשת חשמליים עם יומני רשת (למשל, התראות חומות אש, כישלונות אימות), אנליסטים אבטחה יכולים לקבל תמונה מלאה יותר של שרשרת התקפה.לדוגמה, מתח יוצא דופן שנצפה על ידי PMUs עשוי להיות קשור למגע חשוד מכתובת IP בלתי מורשית, תוך תגובה מהירה יותר של זה, כמו הנחיות פיזיות של ארגונים קריטיים של ניהול (N) ו-N).

אתגרים ב-Phasor Networks

למרות היתרונות שלהם, אימוץ נרחב של אבטחת סייבר מבוסס phasor עומד בפני כמה מכשולים.

דרישות עלויות ותשתיות

כל התקנה של PMU דורשת מקלטי GPS, מודולי תקשורת, ומזהמים נתונים.העלות ליחידה, תוך ירידה, עדיין יכול להיות משמעותי עבור שירותים מלכדים מזומנים, במיוחד כאשר רטרוטובציה של תת-התתות הקיימות.יתר על כן, נפח הנתונים הגבוהים שנוצר על ידי PMUs - מדידות מרשימות גבוהות למכשיר השני - דרישה רשתות תקשורת חזקות, לעתים קרובות המשתרעות על ידי סיבים או מוליכים קישורים אופטיים, יחד עם פלטפורמות אבטחה משמעותיות.

אבטחת סייבר של ה-Phasors Themselves

PMUs ומערכות התמיכה שלהם הם מטרות פוטנציאליות.איי תוקף שמפשר על PMU יכול להאכיל נתונים כוזבים לתוך הרשת, עלול לגרום נזק יותר מאשר התקפה FDI המסורתית כי נתונים PMU משמש עבור החלטות שליטה בזמן אמת.תקני PMU דורש בדיקות קושחה פוטנציאלי, תקשורת מוצפנת, ובקרת גישה קפדנית.

נפח נתונים ומבנה ניתוח מורכבות

נפח הנתונים של רשת PMU גדולה יכול להציף כלי ניתוח מסורתיים.תועלת טיפוסית עם מאות PMUs עשוי לייצר terabytes של נתונים בחודש.מיצוי מודיעין אבטחת סייבר פעיל מן השיטפון הזה דורש זיהוי דפוס מתקדם, מודלים למידת מכונה, וקשר אוטומטי של אירועים רבים ללא מומחיות בתוך בית כדי לפתח ולתחזק מערכות כאלה, המוביל הסתמכות על ספקים או יועצים מיוחדים.

סטנדרט והתאמה

בעוד IEEE C37.118 מספק פורמט משותף לסנכרנטרופינים, וריאציות ביישום הספק, תצורה של Data concentrator, ופרוטוקולים תקשורת יכולים ליצור אתגרים אינטגרציה. Utilities אשר רוכשים PMUs מיצרנים שונים עשויים להיאבק כדי לאחד את המזינים של נתונים לתוך פלטפורמה אנליטית אחת. Efforts כגון צפון אמריקה Synchrophas Initiative (NASPI) ו-Internationaltechn) במיוחד עבור סטנדרטים לא עקביים של אבטחה.

כיוונים עתידיים

התפקיד של phasors במערכת אבטחת סייבר מערכת כוח יתפתח ככל שהטכנולוגיות מתקדמות ואיומים הופכים ליותר מתוחכם.

אינטליגנציה מלאכותית ולמידה של מכונות

אלגוריתמי AI ו-ML מוחלים יותר ויותר על מנת לחדד נתונים עבור זיהוי אנומלי, דפוסי תקיפה טביעת אצבע, וחיזוי פרצות מערכת.מודלים למידה עמוקה יכולים להיות מאומן על נתונים היסטוריים של PMU כדי לזהות מבשרים עדינים להתקפות, כגון תחילת הזרקת נתונים או שינוי שלב תיאום, מודלים אלה יכולים לפעול בקצה (עם תת-משקל) כדי להפחית את הגמישות, או בענן לאנליזה מתקדמת של אבטחה, כגון אלה.

Cryptography מאובטח עבור PMU תקשורת

ככל שמחשוב קוונטי מתקדם, שיטות הצפנה נוכחיות (למשל, RSA, ECC) עשויות להיות פורצות, חשיפת נתוני PMU לפענוח עתידי.Efforts הם בדרך לפיתוח אלגוריתמים הצפנה קוונטיים שניתן להטמיע ב- PMU חומרה ו-Data concentrators. המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) הוא כיום סטנדרטיזציה לאחר קריפטוגרפיים ומועמדים קוונטיים כדי להבטיח שימשיכו להעריך את נתיבים יעילים לפרוטוקולים.

Edge מחשוב ו-Destintralized Analytics

לדחוף ניתוח קרוב יותר לראשות הממשלה - ב substations או ממריצים נתונים - מעלה את כמות הנתונים הגולמיים שיש להעביר למרכזי בקרה מרכזיים, להקל על לחץ רוחב פס ומאפשר תשובות מקומיות מהירות יותר. Edge מבוסס זיהוי אנומלי יכול לגרום בידוד מיידי של PMU או תת-מערכת חסומה, גם אם התקשורת המרכזית היא חמורה יותר.

Blockchain עבור Data Proance and Integrity

טכנולוגיית בלוקצ'יין מציעה שיטה מבטיחה להבטיח את השלמות וההוכחה של נתונים phasor. על ידי הקלטת כל מדידת PMU כעסקה על הוביל מבוזר, blockchain יוצר מסלול ביקורת בלתי משתנה.כל ניסיון לשנות נתונים היסטוריים יהיה מיד ברור כי בלוקים הבאים לא יתאים.כמה פרויקטים של טייסים משפטיים הוכיחו את האפשרות של אבטחת מידע מבוסס blockchain, למרות להישאר אתגרים במונחים של שקיפות ומנגנוני בקרה סטנדרטיים יותר של קונצנזוס.

שילוב עם מיקרוגרואידים ו- Distributed Energy Resources (DERs)

התפשטות השמש, הרוח, אחסון סוללות, ודברים אחרים מציגים נקודות חדשות של פגיעות. phasors יכול לפקח על חיבורי DER לרשת, לזהות זרמי כוח אטומיים שעלולים להצביע על מערכת חסימת או בקרה נפגעת.במיקרו-grids, נתוני PMU יכולים כעת לאפשר ניתוק של מערכות אבטחה מתקדמות במהלך התקפה תוך שמירה על אספקת 1547 לתקני תקשורת סטנדרטיים עבור מינוף, אשר עשויים להגביר את רמות DER בעיקר כדי שיתוף נתונים.

מסקנה

יחידות מדידה Phasor התפתחו מכלי מחקר אקדמיים לרכיבים חיוניים של הגנת מערכת החשמל המודרנית נגד מתקפות סייבר. על ידי מתן בזמן אמת, סינכרונכרן, גבוה פידלות של תנאי רשת, PMUs מאפשר למפעילים לזהות אנומליות, לאמת שלמות נתונים, ובודד פלחי נתונים בסיכון מהיר יותר מאשר מערכות SCADA מסורתיות יכולות. בעוד אתגרים של עלות, אבטחת סייבר של PMUs עצמם, וניהול נתונים מתמשך, התקדמות מתמשכת, התקדמות פחמן דו-פוחיות מחשובית, שיפור מתמיד, אסטרטגיות מבוססות קופות הצפנה והגנתיות של blockchain.

השילוב של טכנולוגיית phasor עם מסגרות אבטחת סייבר רחבות יותר - מעקב ברשת, תגובה מקרית וציות רגולטוריות - יהיה קריטי כמו מפעילי רשת להתמודד עם נוף איום מתפתח. Utilities להשקיע ברשתות היום הם לא רק שיפור האמינות התפעולית אלא גם בניית הקרן לעתיד אנרגיה עמיד יותר ברשת.

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]