Ανάλυση κυβερνοεπιθέσεων έγχυσης ψευδών δεδομένων στα
συστήματα ρύθμισης φορτίου – συχνότητας και μελέτη
ανίχνευσής τους μέσω παρατηρητή Luenberger

Χρονόπουλος, Γεώργιος; Chronopoulos, Georgios

dc.contributor.author	Χρονόπουλος, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Chronopoulos, Georgios	en
dc.date.accessioned	2023-01-13T10:12:32Z
dc.date.available	2023-01-13T10:12:32Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56690
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24388
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ρύθμιση Φορτίου – Συχνότητας	el
dc.subject	Κυβερνοεπιθέσεις	el
dc.subject	Παρατηρητής Luenberger	el
dc.subject	Επιθέσεις Έγχυσης Ψευδών Δεδομένων	el
dc.subject	Load Frequency Control	en
dc.subject	Cyber-attacks	en
dc.subject	Luenberger Observer	en
dc.subject	False Data Injection Attacks	en
dc.subject	Ανίχνευση	el
dc.subject	Detection	en
dc.title	Ανάλυση κυβερνοεπιθέσεων έγχυσης ψευδών δεδομένων στα συστήματα ρύθμισης φορτίου – συχνότητας και μελέτη ανίχνευσής τους μέσω παρατηρητή Luenberger	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-10-19
heal.abstract	Τα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύπλοκα συστήματα, τεράστιας σημασίας για όλον τον πλανήτη, καθώς ο κόσμος βασίζει την καθημερινότητά του στην τροφοδοσία ηλεκτρικής ισχύος. Για την ομαλή και ευσταθή λειτουργία των συστημάτων ισχύος, απαιτούνται αρκετές τεχνικές προστασίας και ελέγχου. Μεταξύ των διαφόρων ελέγχων, η ρύθμιση φορτίου - συχνότητας που απαιτείται για την ευστάθεια της συχνότητας είναι ένας σύνθετος μηχανισμός ελέγχου που περιλαμβάνει συνεργασία μηχανικών μερών με πληροφοριακά και τηλεπικοινωνιακά συστήματα. Καθώς οι αλγόριθμοι ελέγχου της σταθεροποίησης συχνότητας παρέχουν σήματα ελέγχου σε χρονική κλίμακα δευτερολέπτων, τα συστήματα ρύθμισης φορτίου - συχνότητας (LFC) δεν μπορούν να χειριστούν πολύπλοκους αλγόριθμους ελέγχου. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την πληθώρα καναλιών επικοινωνίας και ψηφιακών συστημάτων που διαθέτουν τα συστήματα αυτά, τα καθιστούν πιο ευάλωτα σε διαταραχές και επιθέσεις στον κυβερνοχώρο. Στο πλαίσιο αυτό, στην παρούσα εργασία μελετάται το σύστημα ρύθμισης φορτίου συχνότητας και πιθανά ευπαθή σημεία του σε επιθέσεις, καθώς και ο αντίκτυπος των επιθέσεων αυτών. Ακόμη μελετάται η ανίχνευση των παραπάνω επιθέσεων μέσω ενός παρατηρητή Luenberger και εξάγονται συμπεράσματα για όλα τα παραπάνω. Πιο συγκεκριμένα αρχικά παρουσιάζεται η δομή των συστημάτων ενέργειας και τα ευπαθή σε κυβερνοεπιθέσεις σημεία τους. Στη συνέχεια γίνεται αναλυτική περιγραφή και μοντελοποίηση του συστήματος ρύθμισης φορτίου - συχνότητας μίας και δύο περιοχών καθώς και των μεθόδων ελέγχου του, παρουσιάζονται η κυβερνοασφάλεια και οι κυβερνοεπιθέσεις σε αυτό και πραγματοποιούνται οι μαθηματικές μοντελοποιήσεις των επιθέσεων έγχυσης ψευδών δεδομένων στα παραπάνω συστήματα. Αμέσως μετά περιγράφονται οι παρατηρητές κατάστασης, παρουσιάζονται μέθοδοι ανίχνευσης κυβερνοεπιθέσεων και μοντελοποιείται η μέθοδος ανίχνευσης κυβερνοεπιθέσεων σε LFC συστήματα μιας και δύο περιοχών μέσω του παρατηρητή Luenberger. Έπειτα γίνονται προσομοιώσεις λειτουργίας του συστήματος ρύθμισης φορτίου – συχνότητας μιας και δύο περιοχών υπό την επίδραση διαταραχών, επιθέσεων έγχυσης ψευδών δεομένων και μελετάται τόσο ο αντίκτυπος των κυβερνοεπιθέσεων όσο και η ικανότητα του παρατηρητή Luenberger να τις ανιχνεύσει και να τις ξεχωρίσει σε σχέση με τις μεταβολές φορτίου. Τέλος εξάγονται τα τελικά συμπεράσματα της εργασίας και προτείνονται ιδέες για περαιτέρω ερεύνα και ανάλυση.	el
heal.abstract	Power systems are complex systems that are of great importance to the entire planet, since the world relies on the supply of electric power for day-to-day life. For the smooth and stable operation of power systems, several protection and control techniques are necessary. Among the various controls, load frequency control, which is responsible for frequency stability, is a complex control mechanism which involves cooperation of mechanical parts with information and telecommunication systems. As frequency stabilization control algorithms provide control signals on a time scale of seconds, loadfrequency control (LFC) systems cannot handle complex control algorithms. In addition to this, the complexity of communication channels and digital layers that these systems have, make them more vulnerable to disruptions and cyber-attacks. This thesis investigates the load frequency control system and its possible vulnerabilities to attacks, as well as the impact of these attacks. The detection of the attacks, described above, through a Luenberger observer is also being studied and therefore conclusions are drawn for all the above. More specifically, at first, the structure of power systems and the identification of attack points are presented. Then, the single and two-area load frequency control system and its control methods are described and modeled, cybersecurity and cyber-attacks on it are presented, and false data injection attacks on single and two-area LFC systems are modeled too. Right after that, state observers are described, cyberattack detection methods are presented, and the cyberattack detection method in single and two-area LFC systems is modeled with the contribution of Luenberger observer. Then single and two-area LFC simulation results under load disturbances and false data injection attacks are carried out, and both the impact of cyber-attacks and the ability of the Luenberger observer to detect and distinguish them from load disturbances are studied. Finally, the final conclusions of this thesis are drawn and ideas for further research and analysis are proposed.	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	147 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false