研究表明黑客如何瞄准智能电表来破坏电网的稳定性

俄勒冈州立大学工程学院的研究人员表明，黑客操纵智能电表以造成电力需求波动，可能会破坏输电网的稳定性。

研究结果发表在IEEE Access上。

这项研究很重要，因为了解电网的漏洞在哪里以及它们的外观是设计保护机制的第一步，电气工程和计算机科学副教授Eduardo Cotilla-Sanchez说，他与研究生Falah Alanazi一起领导了该项目。

智能电表是一种数字设备，用于收集用电数据并通过电信连接将其发送到当地公用事业。这些电表可以帮助客户更多地了解他们的用电情况，它们还可用于远程关闭客户的电源，例如在未付账单的情况下。

与家用面板中的断路器一样，当需求或负载过高或由于其他原因出现问题时，电网组件可能会“跳闸”并关闭。结果是负载被传递到电网的其他部分，这些部分也可能关闭，从而产生可能导致停电的多米诺骨牌效应。

在与俄勒冈州立大学工程学院副教授Jinsub Kim进行的这项研究中，研究人员使用了一种称为时域网格保护模拟器的模型来证明导致负载以规则模式来回变化(称为负载振荡攻击)如何损害传输。

“已经引入了新技术，使我们老化的电力基础设施更高效，更可靠，”Cotilla-Sanchez说。“在配电层面，升级包括通信系统、配电自动化、本地控制和保护系统以及先进的计量基础设施。坏消息是，升级也为攻击电网引入了新的维度。

新技术可能带来的攻击类型之一涉及入侵高级计量基础设施(通常缩写为 AMI)，并控制智能电表开关以引起负载振荡。

“想象一下，打电话给你认识的每个人并说，'好吧，下午6点我们都要打开灯，”科蒂拉 - 桑切斯说。“即使你有几千人这样做，也不太可能造成太大的不稳定，因为电网能够吸收相当大的供需变化 - 例如太阳能电池板在一天结束时不发电，我们能够预测和补偿这一点。

“但是，如果一个人要远程协调大量智能电表以特定频率打开和关闭客户，那将是一个问题。

他说，这种类型的事件将从有人通过“戳”网格中的几个位置并使用获得的信息来估计网格的不稳定振荡频率来进行侦察开始。在确定以该频率(小于每秒 1 赫兹或周期)打开和关闭哪些客户仪表后，攻击者将准备好发起攻击。

相对而言，攻击不需要涉及那么多米。

“我们将我们的工作与最近的相关电网研究并列，发现精心设计的攻击可能导致电网不稳定，同时涉及不到系统负载的2%，”Cotilla-Sanchez说。

他补充说，这些发现虽然令人不安，但为电网运营商制定对策提供了一个起点。

“例如，如果他们在负载侧检测到这种类型的振荡，他们可能会使A线和B线停止服务，故意隔离受影响的区域，从而避免将不稳定性传播到电网的更广泛区域，”他说。

“另一种可能是互补的解决方案可能是对发电组合进行足够的改变 - 例如，减少一些风力发电，同时增加一些水力发电 - 因此整体动态响应与攻击的设计不同，因此影响将较小，不足以倾斜系统。

他说，这两种技术都需要额外的研究和开发，以作为一种有效的保护机制，“但我认为了解可能的攻击的性质是一个良好的开端。