Cyberattaques : comment sécuriser nos micro-réseaux électriques ?

La sécurité des systèmes intelligents comme les micro-réseaux électriques devient une préoccupation majeure au fur et à mesure que notre monde devient de plus en plus connecté. Une équipe dirigée par KAUST a mis au point un système qui pourrait aider à relever les défis émergents en matière de cybersécurité.

Les appareils électroniques interférant avec l’alimentation jouent un rôle de plus en plus important dans la production et le stockage de l’électricité. Ils sont particulièrement utiles pour les petits systèmes d’alimentation décentralisés qui s’appuient sur des sources d’énergie renouvelable, comme les micro-réseaux. Ces derniers offrent une alternative écologique et économique aux générateurs conventionnels des grandes centrales.

Les défis de l’intégration des micro-réseaux

Cependant, leur intégration au réseau électrique crée plusieurs incertitudes concernant la fiabilité, la stabilité et la résilience. De plus, la présence d’appareils électroniques intelligents dans différentes parties du réseau peut augmenter les risques de cybersécurité dans ce système.

Les micro-réseaux, des cibles potentielles

Les micro-réseaux fournissent une source d’électricité localisée et indépendante lorsque les communautés sont isolées. Ils permettent à des services essentiels, tels que les hôpitaux et les centres de réponse d’urgence, de rester opérationnels lorsque le réseau principal échoue lors d’événements météorologiques extrêmes.

Ils intègrent également du matériel spécialisé comme des panneaux solaires et des éoliennes qui nécessitent des systèmes de contrôle numérique et des réseaux de communication pour une performance optimale et une intégration transparente.

Par conséquent, une cyberattaque ciblée pourrait perturber le fonctionnement d’un micro-réseau et causer des pertes financières majeures, des risques pour la sécurité ou des services compromis.

Une stratégie de mitigation développée par KAUST

« Nous avons développé une stratégie de mitigation qui stabilise les signaux de tension et de fréquence dans un micro-réseau isolé après une cyberattaque », explique Andres Intriago, étudiant en doctorat dans le groupe de Charalambos Konstantinou.

Les chercheurs ont conçu une attaque intermittente furtive sur un micro-réseau modèle équipé de dispositifs appelés onduleurs formant le réseau, qui fournissent une tension et une fréquence stables dans le micro-réseau, même lorsqu’il est déconnecté du réseau principal.

Un algorithme pour détecter et contrer les attaques

L’équipe a élaboré un algorithme qui compare en continu les tensions et fréquences réelles aux estimations générées par un observateur déployé à chaque onduleur en l’absence d’attaque. Lorsqu’une attaque se produit, l’erreur entre les mesures et les estimations augmente au-delà d’un seuil, ce qui déclenche une alarme indiquant une perturbation et incite les systèmes qui contrôlent chaque onduleur à corriger l’écart.

En synthèse

La cybersécurité est un enjeu majeur pour les micro-réseaux électriques. Les chercheurs de KAUST ont développé une stratégie de mitigation qui pourrait aider à relever ce défi. En utilisant un algorithme qui détecte les variations de tension et de fréquence, ils sont en mesure de détecter et de contrer les cyberattaques. Cette approche pourrait contribuer à assurer la fiabilité et la résilience des systèmes d’alimentation à l’avenir.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un micro-réseau électrique ?

Un micro-réseau est un petit réseau électrique qui peut fonctionner indépendamment du réseau électrique principal. Il peut intégrer des sources d’énergie renouvelable, comme des panneaux solaires et des éoliennes, et des dispositifs de stockage d’énergie.

Pourquoi les micro-réseaux sont-ils vulnérables aux cyberattaques ?

Les micro-réseaux intègrent des appareils électroniques intelligents qui nécessitent des systèmes de contrôle numérique et des réseaux de communication pour fonctionner de manière optimale. Ces systèmes peuvent être ciblés par des cyberattaques, ce qui peut perturber le fonctionnement du micro-réseau.

Quelle est la stratégie de mitigation développée par KAUST ?

KAUST a développé une stratégie qui stabilise les signaux de tension et de fréquence dans un micro-réseau après une cyberattaque. Cette stratégie utilise un algorithme qui compare en continu les tensions et fréquences réelles aux estimations générées par un observateur déployé à chaque onduleur en l’absence d’attaque.

Comment l’algorithme détecte-t-il une cyberattaque ?

Lorsqu’une attaque se produit, l’erreur entre les mesures et les estimations augmente au-delà d’un seuil, ce qui déclenche une alarme indiquant une perturbation. Les systèmes qui contrôlent chaque onduleur sont alors incités à corriger l’écart.

Quels sont les avantages de cette stratégie de mitigation ?

Cette stratégie pourrait contribuer à assurer la fiabilité et la résilience des systèmes d’alimentation à l’avenir. Elle pourrait également aider à prévenir les pertes financières majeures, les risques pour la sécurité ou les services compromis qui pourraient résulter d’une cyberattaque sur un micro-réseau.

Illustration : Les cyberattaques ciblées contre les infrastructures critiques peuvent perturber le fonctionnement d’un micro-réseau et entraîner des pertes financières importantes, des risques pour la sécurité ou des services compromis. 2023 KAUST ; Thom Leach.

Intriago, A., Liberati, F., Hatziargyriou, N. D. & Konstantinou, C. Residual-based detection of attacks in cyber-physical inverter-based microgrids. IEEE Transactions on Power Systems, advance online publication, 14 June 2023. | article. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/tpwrs.2023.3286019