{"id":7989,"date":"2023-07-17T15:07:19","date_gmt":"2023-07-17T07:07:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=7989"},"modified":"2024-02-27T19:25:43","modified_gmt":"2024-02-27T11:25:43","slug":"protecting-the-power-grid-with-circuit-simulation-methods","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/protecting-the-power-grid-with-circuit-simulation-methods\/","title":{"rendered":"Schutz des Stromnetzes mit Methoden der Schaltungssimulation"},"content":{"rendered":"<p>Im Dezember 2015 griffen russische Hacker mutma\u00dflich das Stromnetz der Ukraine an und unterbrachen so den Stromfluss f\u00fcr fast eine Viertelmillion Ukrainer. Dann, im Dezember 2016, etwa ein Jahr nach dem ersten Angriff, schlugen die Hacker erneut zu. Doch dieses Mal zielten sie auf eine Strom\u00fcbertragungsstation in Kiew, der Hauptstadt der Ukraine. Jeder Cyberangriff dauerte nicht l\u00e4nger als sechs Stunden, doch Sicherheitsexperten waren dennoch alarmiert: Hacker hatten gerade ihre F\u00e4higkeit unter Beweis gestellt, in das Netz einzudringen und den Fluss der Gesellschaft drastisch zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n<section class=\"article-banner first-banner ads-336x280\">\n<div id=\"div-gpt-ad-1449240174198-2\"><\/div>\n<\/section>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Die Amerikaner begannen sich Sorgen zu machen. Wenn Hacker die Ukraine ins Visier nehmen k\u00f6nnten, was w\u00fcrde sie dann davon abhalten, andere L\u00e4nder in Westeuropa oder sogar die Vereinigten Staaten ins Visier zu nehmen? Langwierige Angriffe auf die\u00a0<a class=\"textTag\" href=\"https:\/\/phys.org\/tags\/power+grid\/\" rel=\"tag\">Stromnetz<\/a>, oder sogar einfach\u00a0<a class=\"textTag\" href=\"https:\/\/phys.org\/tags\/power\/\" rel=\"tag\">Leistung<\/a>\u00a0Netzausf\u00e4lle w\u00fcrden unter anderem einen Mangel an Strom, Warmwasser, Gas f\u00fcr den Transport, elektronischen Kommunikationsger\u00e4ten und funktionierenden Heizsystemen bedeuten.<\/p>\n<p>Gl\u00fccklicherweise haben Larry Pileggi, Professor f\u00fcr Elektrotechnik und Informationstechnik an der Carnegie Mellon University, und seine Doktoranden einen Simulationsansatz entwickelt, der auf integrierten Schaltkreistechniken basiert und Experten m\u00f6glicherweise dabei helfen k\u00f6nnte, das Stromnetz zuverl\u00e4ssiger zu modellieren und zu simulieren und es so vor m\u00f6glicher Cybersicherheit zu sch\u00fctzen Bedrohungen in der Zukunft.<\/p>\n<p>Als Professor f\u00fcr Elektrotechnik und Computertechnik verf\u00fcgt Pileggi \u00fcber umfangreiche Erfahrung in der Arbeit mit Halbleitern,\u00a0<a class=\"textTag\" href=\"https:\/\/phys.org\/tags\/integrated+circuits\/\" rel=\"tag\">integrierte Schaltkreise<\/a>und Schaltungssimulationsmethoden. Doch erst vor Kurzem begann er mit der Erforschung von Themen rund um den Energiebereich.<\/p>\n<p>\u201eDie meiste Zeit meiner Karriere habe ich mich haupts\u00e4chlich auf die Integration konzentriert\u00a0<a class=\"textTag\" href=\"https:\/\/phys.org\/tags\/circuits\/\" rel=\"tag\">Schaltkreise<\/a>\u201c, sagt Pileggi. \u201eDann hatte ich einen Sommerpraktikanten, der nach einem Projekt suchte, also beschloss ich, dar\u00fcber nachzudenken, zu verstehen, warum die Methoden zur Simulation und Modellierung integrierter Schaltkreise sich scheinbar stark von den Methoden zur Simulation und Modellierung des Stromnetzes unterschieden.\u201c<\/p>\n<p>Pileggi und seine Kollegen entdeckten, dass sich die Methoden zur Modellierung integrierter Schaltkreise tats\u00e4chlich von den Methoden zur Modellierung des Stromnetzes unterschieden, und fanden daher einen Weg, das Netz mithilfe von Techniken zu simulieren, die aus der Community der integrierten Schaltkreise stammen. Im Gegensatz zu anderen Simulationsans\u00e4tzen, die das modellieren\u00a0<a class=\"textTag\" href=\"https:\/\/phys.org\/tags\/electric+grid\/\" rel=\"tag\">Stromnetz<\/a>\u00a0In Bezug auf Leistungsfluss und Spannung basiert Pileggis Ansatz auf dem Modellierungsrahmen f\u00fcr Ersatzschaltkreise, einem Rahmenwerk, das sich auf Folgendes konzentriert\u00a0<i>Berechnen<\/i>\u00a0Energie aus dem Fluss von Strom und Spannung.<\/p>\n<div class=\"w-100 mb-4 ads\"><\/div>\n<p>\u201eEs ist ein kleiner, aber wichtiger Unterschied\u201c, sagt Pileggi. \u201eIn der Vergangenheit haben Forscher das Stromnetz modelliert, indem sie den Stromfluss direkt dargestellt und dann die Spannung aus dem Stromfluss analysiert haben. Wir konnten einen Ansatz entwickeln, der es uns erm\u00f6glicht, das Stromnetz hinsichtlich Str\u00f6men und Spannungen zu simulieren.\u201c<\/p>\n<p>Aber wie ist es m\u00f6glich, ein System, das aus Tausenden oder Millionen von Elementen besteht, zu simulieren und trotzdem zur richtigen L\u00f6sung zu gelangen? Laut Pileggi liegt die Antwort in der Community der integrierten Schaltkreise.<\/p>\n<figure class=\"mb-4\">\n<div class=\"embed-responsive embed-responsive-16by9\"><iframe class=\"embed-responsive-item\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/pevb62bhYRw?color=white\" frameborder=\"0\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\" data-mce-fragment=\"1\"><\/iframe><\/div><figcaption class=\"text-darken text-low-up mt-4\">Larry Pileggi, Professor f\u00fcr Elektrotechnik und Informationstechnik, spricht \u00fcber seine Arbeit mit integrierten Schaltkreisen und seine Bem\u00fchungen, diese im Laufe der Zeit sowohl kleiner als auch leistungsf\u00e4higer zu machen. Bildnachweis: Abteilung f\u00fcr Elektrotechnik und Informationstechnik der Carnegie Mellon University<\/figcaption><\/figure>\n<p>\u201eDank der Forschungsgelder, die in den letzten Jahrzehnten in den Bereich der integrierten Schaltkreise gesteckt wurden, sind wir in der Lage, die Chips, die in all unseren elektronischen Ger\u00e4ten stecken, auf sehr zuverl\u00e4ssige Weise zu simulieren und so die richtige L\u00f6sung zu liefern\u201c, sagt er sagt. \u201eStromversorgungssysteme haben nicht von einer solchen Robustheit oder einfachen Simulation profitiert, daher haben wir Schaltungssimulationstechniken f\u00fcr das Stromversorgungssystem-Framework entwickelt, die den Simulationstechniken \u00e4hneln, die wir f\u00fcr integrierte Schaltkreise verwenden. Jetzt k\u00f6nnen wir das Raster simulieren und sicher sein, dass wir die richtige Antwort erhalten.\u201c<\/p>\n<p>Um die richtige Antwort zu erhalten, m\u00fcssen Forscher laut Pileggi \u00fcber die M\u00f6glichkeit verf\u00fcgen, das Stromnetz zu simulieren und zu modellieren, damit sie den Stromfluss verfolgen k\u00f6nnen. Dadurch k\u00f6nnen sie sicherstellen, dass das Netz weiterhin zuverl\u00e4ssig und sicher funktioniert. Solche F\u00e4higkeiten sind auch entscheidend, um den Stromfluss so effizient und kosteneffektiv wie m\u00f6glich zu optimieren.<\/p>\n<p>&quot;Der\u00a0<a class=\"textTag\" href=\"https:\/\/phys.org\/tags\/electric+power+grid\/\" rel=\"tag\">Stromnetz<\/a>\u00a0ist so strukturiert, dass wir Strom auf der Grundlage dessen erzeugen, was wir verbrauchen\u201c, sagt Pileggi. \u201eWenn wir morgens aufwachen, haben die Energieversorger bereits entschieden, wie viel Strom sie f\u00fcr den Tag ben\u00f6tigen und woher sie ihn beziehen \u2013 ob es sich um ein Atomkraftwerk in Massachusetts oder einen Windpark in Kansas handelt . Es ist wirklich wichtig, dass Versorgungsunternehmen das Netz simulieren und modellieren k\u00f6nnen, damit sie diese Art von Planung durchf\u00fchren k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n<p>Das Stromnetz ist eine der kritischsten Infrastrukturen in den Vereinigten Staaten und \u00fcbertr\u00e4gt und verteilt st\u00e4ndig Strom an Millionen von Menschen im ganzen Land. Modellierungs- und Simulationstechniken tragen dazu bei, die Effizienz unseres Stromnetzes sicherzustellen, da sie uns helfen, den Stromfluss zu verstehen und zu verstehen, wie sich verschiedene St\u00f6rungen (z. B. ein Baum, der eine Stromleitung zerquetscht) auf die Gesamtfunktionalit\u00e4t des Netzes auswirken k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Pileggi und seine Kollegen glauben, dass ihre Simulationsmethode dazu beitragen k\u00f6nnte, das Netz vor potenziell l\u00e4hmenden St\u00f6rungen wie Cybersicherheitsbedrohungen zu sch\u00fctzen und gleichzeitig die Einspeisung von mehr erneuerbarer Energie in das Netz zu erm\u00f6glichen. Pileggis Forschungsteam wird derzeit durch ein DARPA-Programm namens Rapid Attack Detection, Isolation and Characterization Systems (RADICS) finanziert, ein Programm, das Forscher dazu ermutigt, Technologien zu entwickeln, die in der Lage sind, Angriffe auf kritische Infrastrukturen \u2013 wie das Stromnetz \u2013 innerhalb der USA zu erkennen und darauf zu reagieren Vereinigte Staaten.<\/p>\n<p>\u201eEs besteht immer die Sorge, dass Hacker das Netz lahmlegen k\u00f6nnten\u201c, sagt Pileggi. \u201eMit der Finanzierung durch das RADICS-Programm haben wir die M\u00f6glichkeit, bessere Modellierungs- und Simulationstechniken zu entwickeln. Eine bessere Modellierung wird uns helfen, das Netz besser darzustellen, wodurch wir uns besser vor Sicherheitsverletzungen wie Cyberangriffen sch\u00fctzen k\u00f6nnen.\u201c<\/p>\n<p>Da das Netz vor Cyberangriffen gesch\u00fctzt ist, k\u00f6nnen sich die Amerikaner darauf verlassen, dass der Strom weiterhin ordnungsgem\u00e4\u00df flie\u00dft, Haushalte und Unternehmen mit Strom versorgt und Familien versorgt\u00a0<a class=\"textTag\" href=\"https:\/\/phys.org\/tags\/hot+water\/\" rel=\"tag\">hei\u00dfes Wasser<\/a>und die Versorgung der Verbraucher mit Gas f\u00fcr den Transport.<\/p>\n<p>Pileggis Forschung, die in einem Forschungspapier mit dem Titel \u201eImproving Power Flow Robustness via Circuit Simulation Methods\u201c dokumentiert wurde, wurde k\u00fcrzlich mit dem Prize Paper Award in der Sitzung \u201eBest Conference Papers on Power System Planning, Operation, and Electricity Markets\u201c ausgezeichnet\u00a0<a href=\"http:\/\/www.pes-gm.org\/2017\/\" target=\"_blank\" rel=\"nofollow noopener\">Generalversammlung der IEEE Power and Energy Society 2017<\/a>. Der Artikel wurde von Pileggi und seinen Sch\u00fclern Amritanshu Pandey und Marko Jereminov zusammen mit seiner Kollegin Gabriela Hug verfasst.<\/p>\n<div class=\"d-inline-block text-medium mt-4\"><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>In December 2015, Russian hackers allegedly pummeled Ukraine&#8217;s power grid, disrupting the flow of electricity for nearly a quarter-million Ukrainians. Then, in December 2016, roughly a year after the first attack, the hackers struck again. But this time, they targeted an electric transmission station in Kiev, the capital of Ukraine. Each cyberattack lasted no more<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":8005,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1,321],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7989"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7989"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7989\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8006,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7989\/revisions\/8006"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8005"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7989"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7989"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7989"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}