Αυτοματοποιημένος Έλεγχος Παραγωγής και Διαχείρισης Ισχύος (AGC) σε δίκτυα Ενέργειας. Κυβερνοεπιθέσεις και τεχνικές εξάλειψής τους.

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τις δομές των συστημάτων Αυτοματοποιημένου Ελέγχου Παραγωγής και Διαχείρισης Ηλεκτρικής Ισχύος (Automatic Generation Control – AGC). Τα συστήματα AGC αποτελούν δομικά στοιχεία των σύγχρονων δικτύων για την παραγωγή και τη διαχείριση της ηλεκτρικής ισχύος, διασφαλίζοντας την απαιτούμενη εξισορρόπηση μεταξύ του μεταβαλλόμενου φορτίου του δικτύου και της παραγωγής. Τα συστήματα AGC, αρχικά αποτελούσαν αυτοματοποιημένα συστήματα αναλογικού τύπου, τα οποία έλεγχαν την παραγωγή της ισχύος επί των γεννητριών του δικτύου, με την εφαρμογή τεχνικών αναλογικού ελέγχου (PI ελεγκτές). Η πρόοδος της τεχνολογίας, η διαδικασία ψηφιοποίησης των δεδομένων σε συνδυασμό με τα δίκτυα υπολογιστών, συνέτειναν στη μετεξέλιξη των AGC σε αυτοματοποιημένους διαχειριστές Ενέργειας (EMS). Οι διαχειριστές Ενέργειας αποφασίζουν με τη χρήση μίας συνολικής δικτυακής υποδομής, μετρήσεων και ελέγχου, μέσω ανίχνευσης καταστάσεων (states) λειτουργίας, για τις απαιτούμενες ενέργειες που χρειάζεται να επιβληθούν στο δίκτυο για την εξασφάλιση της εξισορρόπησης. Από την άλλη πλευρά, η συνένωση των δομικών στοιχείων και ο κεντρικός έλεγχος, κατέστησε τους Διαχειριστές Ενέργειας πιο ευάλωτους σε κυβερνοεπιθέσεις. Οι κυβερνοεπιθέσεις (cyber-attacks) αποσκοπούν να πλήξουν τις δομές και τη λειτουργία του δικτύου ισχύος, με στόχο την καταστροφική κατάληξη όλου του συστήματος. Στα πλαίσια αυτά, η εργασία παρουσιάζει μεθόδους και τεχνικές για την αποφυγή και αντιμετώπιση των κυβερνοεπιθέσεων στα σύγχρονα συστήματα AGC. Πιο συγκεκριμένα: Στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται μία περιγραφή των λειτουργιών ενός AGC συστήματος (αρχική μορφή του AGC και εξέλιξή του στη σύγχρονη μορφή του σε EMS). Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται οι σημαντικότερες μετρικές που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση των επιδόσεων ενός πληροφοριακού συστήματος και η διασύνδεση των AGC συστημάτων με αυτές. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι τύποι όλων των μορφών επίθεσης σε ένα σύστημα AGC με βάση την ερευνητική βιβλιογραφία. Tο κεφάλαιο 4 αναλύει τους αμυντικούς μηχανισμούς που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αντιμετώπιση των επιθέσεων. Το κεφάλαιο 5 καταδεικνύει τα ανοικτά θέματα που σχετίζονται με τους τύπους των προηγούμενων επιθέσεων καθώς και των μεθόδων αντιμετώπισης που συστήνονται. Η εργασία ολοκληρώνεται με την παρουσίαση των συμπερασμάτων καθώς και των μελλοντικών τεχνικών και μεθοδολογιών για την αντιμετώπιση του ανοικτού ερευνητικού προβλήματος, της προστασίας των υποδομών παραγωγής και διαχείρισης ισχύος από κυβερνο-επιθέσεις.