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次世代電力網につきまとうサイバー攻撃のリスク 東工大が検知する手法を開発

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次世代電力網につきまとうサイバー攻撃のリスク 東工大が検知する手法を開発

JST戦略的創造研究推進事業において、東京工業大学の石井秀明准教授らは、大量の太陽光発電が導入された電力システムの配電系統内において、サイバー攻撃による計測データの改ざんをリアルタイムで検知する手法を開発した。

電圧の変化で異常を検知するしくみ

開発された手法は配電系統における複雑な電圧挙動を数理的に解析することにより、正常な電圧の挙動をモデル化し、そこから逸脱した場合の電圧の挙動を攻撃・異常として検知するというもの。この方法の検知アルゴリズムは、下記5つの条件をリアルタイムで確認する。

  • 電圧値が適正な規定範囲内であること
  • 電圧値が変化する速度が一定値以下であること
  • 太陽光発電がない場合は、電圧値がより大きい(つまり変電所に近い)こと
  • 配電系統内の全地点の電圧値が一定の幅に収まること
  • 規定範囲の上下限値に不自然に近づく電圧変化がないこと

さらに、同研究では国内の太陽光発電に関する実証実験で得られた実データに基づくシミュレーションが行われ、検知手法の性能が詳細に検証された。

なお、この研究は東京工業大学の石井秀明准教授のエネルギー管理システム研究と早稲田大学の林泰弘教授および電力中央研究所の小野田崇領域リーダーと共同で行われたEMS実現手法研究を複合させたもの。

情報通信に付きまとう、サイバー攻撃のリスク

太陽光発電などの再生可能エネルギーが大量に導入されると、天候で変動する発電量などの要因によって複雑になる配電系統内の電圧の挙動を安定させるために、なんらかの方法が必要であった。そのためには電力網に電力および設備の運転状況を観測・監視する装置や配電線の接続状態を制御する開閉器などを数多く設置し、観測情報や制御指令情報などをリアルタイムで通信することが不可欠であった。

しかし、このような通信量の増大は、通信中に計測データがデータ改ざんされるなどのサイバー攻撃のリスクを増大させる。主要インフラである電力網がサイバー攻撃を受け、設備の誤動作を起こした場合には、大規模な停電などに至る可能性もある。

検知アルゴリズムによるデータ改ざんの検知例

検知アルゴリズムによるデータ改ざんの検知例

こうした背景から、近年、電力網におけるセキュリティ対策への関心は産業界を中心に非常に高まっており、それを受けて電力システムや情報通信の分野で研究が進められていた。

同研究は、配電系統に対するサイバー攻撃の検知において先駆的な結果であり、今後、大規模な電力システムへ適用することで、さらに現実的な攻撃・検知のシナリオが解明されることが期待されている。

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