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Metrologische IKT-Systeme

Arbeitsgruppe 8.52

Sicherheit und Standardisierung in Smart Grid

 

Für das effektive Betreiben von Smart Grids müssen eine große Menge von Messdaten und Steuerinformationen übertragen werden. Dabei spielt die sichere Datenübertragung eine wichtige Rolle. Die Vertraulichkeit, Integrität, Authentizität und Nicht-Abstreitbarkeit der Daten muss gewährleistet sein. Dabei sollen sich die Sicherheitsverfahren möglichst nahtlos in bestehende Anlagen und Prozesse integrieren lassen. Im Rahmen des „European Metrology Research Programme“ (EMRP) im Forschungsprojekt „ENG63 GridSens Sensor network metrology for the determination of electrical grid characteristics“ wird diese Problematik in einem eigenen Arbeitspaket „Security and standardisation“ behandelt.

Neben der Systemsicherheit werden der Frage der Veränderung des dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems durch zusätzliche Sicherheitskomponenten besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Zu den Schwerpunkten der Arbeiten gehören:

  • Bewertung vorhandener Sicherheitslösungen
  • Entwicklung eines generischen Datenmodells
  • Untersuchung von dynamischen Eigenschaften der Sicherheitslösungen
  • Erarbeitung konkreter Lösungsvorschläge für den Bereich der Zustandsbestimmung in Smart Grid

Das Forschungsprojekt wird in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Elektrische Energietechnik und Energiesysteme der Technischen Universität Clausthal bearbeitet. Dies erlaubt es ein sicheres verteiltes Messsystem in einem dort vorhandenen Niederspannungs – Microgrid zu entwickeln, aufzubauen und in unterschiedlichen Topologien zu testen.

Speziell für die Messungen im Smart Grid wurde ein universeller Messsensor entwickelt. Dieser basiert auf handelsüblichen Sensoren für die Erfassung elektrischer Kenngrößen im Niederspannungsnetz welche mit Funktionalitäten zur kryptografischen Absicherung der Messdaten erweitert werden können. Zusätzlich stehen unterschiedliche Schnittstellen zur Kommunikation in verschiedenen Netzwerken zur Verfügung.

Mit diesem Messsensor kann der Einfluss verschiedener Datenübertragungsprotokolle, Sicherheitsarchitekturen und Datenmodelle auf die Reaktions- und Antwortzeitverhalten im Smart Grid untersucht werden.

Abbildung 1: Struktur des Messsensors

Veröffentlichungen

G. Rietveld and N. Zisky et al., Measurement Infrastructure to Support the Reliable Operation of Smart Electrical Grids, IEEE Transaction on Instrumentation and measurement, Vol. 64, No. 6, 1355 - 1363, June 2015, DOI: 10.1109/TIM.2015.2406056 

G. Rietveld and N. Zisky et al., Smart Grid Metrology to Support Reliable Electricity Supply,  Conference on Precision Electromagnetic Measurements,  Rio de Janeiro, Brazil,  pp. 680-681, (2014), ISBN 978-1-4799-5205-2, DOI: 10.1109/CPEM.2014.6898568

Y. Su, J. Neumann, Konzept zur Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Messsensoren in Energienetzen mit hohen Anforderungen an die Systemsicherheit, PTB-Mitteilungen 125 (2015), Heft 3, S. 48-52, doi: 10.7795/310.20150399, ISSN 0030-834X