IT-Sicherheit in digitalen Stationen: Cyber-physische Systemmodellierung, -bewertung und -analyse

Die Digitalisierung der Stationsautomatisierung eröffnet neue Anwendungspotentiale für intelligente Stationsfunktionen in elektrischen Energiesystemen. Die Vernetzung und der Einsatz von IEC 61850 als vereinheitlichter Kommunikationsstandard ist eine wichtige Voraussetzung, erhöhen aber gleichzeitig die Anfälligkeit für IT-Angriffe. Zur Untersuchung der IT-Sicherheit digitaler Stationen wird hierfür eine neu konzipierte cyberphysische Echtzeit-Co-Simulationsplattform vorgestellt. Auf Basis einer Referenzarchitektur eines IP-basierten Umspannwerks wird die Modellierung, Bewertung und Analyse digitaler Stationen für gestörte und ungestörte Betriebsfälle sowie unter Beachtung von IT-Angriffen ermöglicht. Daraufhin werden Ansätze zur Resilienzbewertung sowie Maßnahmen zur IT-Sicherheit für den operativen Betrieb, z. B. die Erkennung cyber-physischer Anomalien, aufgezeigt.

The increasing digitalization within station automation enables new applications for intelligent functionalities in substations of electrical power systems. For this, the utilization of IEC 61850 as unified communication standard is a key requirement but also changes the vulnerability for cyber-attacks. For cyber-security investigations of digital substations a cyber-physical real-time co-simulation platform is introduced. A reference architecture of an IP-based substation is presented and enables the modelling, assessment and analysis of digital substation within disturbed and undisturbed grid situations as well as under consideration of cyber-attacks. Based on this, novel approaches and methods for resilience assessment of digital substations and cyber-security measures for operations, e. g. the detection of cyber-physical anomalies, are described and discussed.