Projekt AlgoRes

18.07.2019

Projekt AlgoRes

Wie resilient sind autonome Regelalgorithmen für unsere Stromversorgung?

Moderne Regelsysteme handeln hochgradig autonom. Während dies im Normalfall zu verbesserter Leistungsfähigkeit bei reduzierten Kosten führt, zeigen aktuelle Beispiele, dass Fehler in Teilsystemen manchmal zu schwerwiegenden Fehlern des Gesamtsystems führen können. Im Projekt AlgoRes untersuchen wir die Algorithmen zur Regelung von Energienetzen und analysieren ihre Verwundbarkeit gegenüber größeren Störungen, die durch Naturkatastrophen oder Cyberangriffe verursacht werden.

Unser Ziel ist es, verbesserte Robustheitsanalysen für die zugrundeliegende Regelungslogik zu entwickeln. Damit sollen dann neue Systeme mit verbesserter Resilienz entworfen werden. Besondere Aufmerksamkeit kommt dabei intentionellen Störungen wie im Falle von Cyberangriffen zu. Regelsysteme für das Stromnetz stellen großflächig über viele Kraftwerke, Netzbetreiber und Netznutzer verteilte IT-Systeme dar, die einer kontinuierlich Veränderungen ihrer Teilnehmerstruktur unterworfen sind. In diesem Umfeld fokussiert AlgoRes auf dezentrale Regelsysteme ohne eine dezidierte zentrale Koordinationsfunktion, welche einen besonders kritischen Fehlerpunkt darstellen würde.

Die konkrete Arbeit von AlgoRes soll anhand von vier Teilproblemen der Stromnetzregelung durchgeführt werden. Zuerst werden die Regelungsziele sowie plausible Bedrohungsszenarien genau definiert. Mit Hilfe von bekannten und neu zu entwickelnden Analyseverfahren für die dahinterliegenden dynamischen Systeme wird dann die Resilienz der Systeme untersucht. Verbesserte Entwurfsverfahren für dezentrale Regelalgorithmen werden entwickelt und in den Simulationen getestet. Für eine Demonstration werden die Erkenntnisse von AlgoRes in ein bestehendes Verteilnetzautomatisierungssystem einfließen. Außerdem wird die Übertragbarkeit der Methoden auf Regelsysteme in der ebenfalls sicherheitskritischen Nahrungsmittelproduktion erforscht.

Die Projektergebnisse von AlgoRes verbessern einerseits den Schutz des Stromnetzes, einer essentiell wichtigen Infrastruktur moderner Gesellschaften. Darüber hinaus hilft die Analyse und Verbesserung von Regel- und Automatisierungssystemen bzgl. ihrer Resilienz dieses traditionell starke Segment der deutschen Wirtschaft für die digitale Zukunft optimal aufzustellen.

  • Team AlgoRes

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