Un marco para analizar y probar interacciones ciberfísicas para aplicaciones de la red eléctrica inteligente
Autores: El Hariri, Mohamad; Youssef, Tarek; Saleh, Mahmoud; Faddel, Samy; Habib, Hany; Mohammed, Osama A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Un marco para analizar y probar interacciones ciberfísicas para aplicaciones de la red eléctrica inteligente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Rendimiento confiable
Red inteligente
Ciberfísico
Interacciones
Plataforma de co-simulación
Comunicación centrada en datos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El rendimiento confiable de la red inteligente es una función de la configuración y la naturaleza ciberfísica de sus subsistemas constituyentes. Por lo tanto, la capacidad de capturar las interacciones entre sus dominios cibernético y físico es necesaria para comprender el efecto que cada uno tiene sobre el otro. Como tal, el trabajo en este documento presenta una plataforma de co-simulación que formaliza la comprensión del flujo de información cibernética y el comportamiento dinámico de los sistemas físicos, y captura las interacciones entre ellos en aplicaciones de red inteligente. Los paquetes de software de simulación de sistemas de energía, microcontroladores integrados y una infraestructura de comunicación real se combinan para proporcionar una plataforma ciberfísica cohesiva de red inteligente. Se seleccionó un esquema de comunicación centrado en datos, con descubrimiento automático de red, para proporcionar una capa de interoperabilidad entre dispositivos y paquetes de software de varios proveedores, y para conectar diferentes protocolos. La efectividad del marco propuesto se verificó en tres estudios de caso: (1) control jerárquico de la carga de vehículos eléctricos en microrredes, (2) emulación de protocolo del Comité Electrotécnico Internacional (IEC) 61850 para protección de redes de distribución activas, y (3) mejora de la resiliencia contra ataques de inyección de datos falsos. Los resultados mostraron que la plataforma de co-simulación proporcionó un entorno de diseño, análisis y pruebas de alta fidelidad para el flujo de información cibernética y su efecto en la operación física de la red inteligente, ya que se verificaron experimentalmente, hasta el paquete, sobre una red de comunicación real.
Descripción
El rendimiento confiable de la red inteligente es una función de la configuración y la naturaleza ciberfísica de sus subsistemas constituyentes. Por lo tanto, la capacidad de capturar las interacciones entre sus dominios cibernético y físico es necesaria para comprender el efecto que cada uno tiene sobre el otro. Como tal, el trabajo en este documento presenta una plataforma de co-simulación que formaliza la comprensión del flujo de información cibernética y el comportamiento dinámico de los sistemas físicos, y captura las interacciones entre ellos en aplicaciones de red inteligente. Los paquetes de software de simulación de sistemas de energía, microcontroladores integrados y una infraestructura de comunicación real se combinan para proporcionar una plataforma ciberfísica cohesiva de red inteligente. Se seleccionó un esquema de comunicación centrado en datos, con descubrimiento automático de red, para proporcionar una capa de interoperabilidad entre dispositivos y paquetes de software de varios proveedores, y para conectar diferentes protocolos. La efectividad del marco propuesto se verificó en tres estudios de caso: (1) control jerárquico de la carga de vehículos eléctricos en microrredes, (2) emulación de protocolo del Comité Electrotécnico Internacional (IEC) 61850 para protección de redes de distribución activas, y (3) mejora de la resiliencia contra ataques de inyección de datos falsos. Los resultados mostraron que la plataforma de co-simulación proporcionó un entorno de diseño, análisis y pruebas de alta fidelidad para el flujo de información cibernética y su efecto en la operación física de la red inteligente, ya que se verificaron experimentalmente, hasta el paquete, sobre una red de comunicación real.