Sicherer Betrieb intelligenter Stromnetze

Das Forschungsprojekt SmartMeterIDS von der FH St. Pölten, Wels Strom GmbH und eww ag soll intelligente Stromnetze sicherer gestalten. (©FHSTP)

Mit der Einführung von intelligenten Stromnetzen werden immer mehr Haushalte und Unternehmen mit Smart Metern ausgestattet. Um den Sicherheitsaspekten solcher Systeme wirkungsvoll begegnen zu können, haben die FH St. Pölten, die Wels Strom GmbH und die eww ag im Forschungsprojekt SmartMeterIDS Methoden entwickelt, mit denen der Betrieb von Smart-Meter-Netzwerken laufend überwacht und damit die Sicherheit bestmöglich gewährleistet werden kann.

Smart Meter ermöglichen das automatische Ablesen des Stromverbrauchs und sollen so zur effizienteren Nutzung von Energie beitragen, etwa indem sie Kundinnen und Kunden detaillierte Informationen zu ihrem Stromverbrauch zur Verfügung stellen. Bis 2020 sollen nahezu alle StromabnehmerInnen in Österreich mit solchen intelligenten Stromzählern ausgestattet werden.

Smart Meter sind Bestandteil sog. intelligenter Stromnetze, der Smart Grids. Diese werden immer wichtiger, da Stromerzeugung und -verteilung zunehmend dezentral aufgebaut sind und flexibler funktionieren. So können etwa Gebäude nicht nur Strom verbrauchen, sondern durch Solarenergie auch Strom produzieren und ins Netz einspeisen.

Smart Meter sind gewissermaßen die für Kundinnen und Kunden sichtbaren Endgeräte des Smart Grids. Damit Smart Meter ihre Aufgaben erfüllen können, übertragen sie Daten über das Netz an die Netzbetreiber. Darin liegt der Unterschied zu herkömmlichen Zählern mit Ablesung – die Messung erfolgt viertelstündlich und die Verbrauchsdaten werden direkt über eine Datenleitung angefordert und an die Informationstechnik des Energieversorgers übertragen.

Neue Strategien für mehr Sicherheit
Mit der Datenübertragung stellen sich Fragen der Datensicherheit. Stromdiebstahl oder das Stören kritischer Infrastruktur wären mögliche Szenarien für kriminelle Machenschaften. „Durch das Automatisieren der Datenübertragung müssen Überlegungen zur IT-Sicherheit angestellt werden. Nur wenn die Sicherheit solcher Netze gewährleistet ist, werden sie die notwendige Akzeptanz und damit auch die erwünschten Effizienzverbesserungen erzielen“, sagt Projektleiter Paul Tavolato vom Department Informatik und Security der FH St. Pölten. Auch der Bereich Datenschutz wurde im Projekt behandelt.

Um die Sicherheit vor Angriffen in einem Smart-Meter-Netzwerk zu gewährleisten, untersucht das Projekt SmartMeterIDS Überwachungsstrategien und entwickelt ein System, um unberechtigtes Eindringen in das Datennetz zu entdecken, ein sogenanntes Intrusion Detection System (IDS).

Maschinelles Lernen
Zum Einsatz kommen im Projekt Methoden des maschinellen Lernens (Machine Learning): Dabei erkennt ein (Computer-)System automatisch Muster und Gesetzmäßigkeiten in Daten und Informationen. Das Auslesen des Zählerstands besteht aus einer Reihe von Aktionen und Befehlen, etwa dem Aufbau der Verbindung zu einem Server, dem Übermitteln der gewünschten Aktion bis hin zum Übertragen der Daten. Das System lernt automatisch, welche Befehlsfolgen, die im Netz übertragen werden, normal sind und speichert diese als Muster ab.

Im laufenden Betrieb wird dann der Netzwerkverkehr mit diesen Mustern verglichen; Abweichungen werden bewertet und gegebenenfalls als möglicher Angriff identifiziert. In diesem Fall werden entsprechende Maßnahmen eingeleitet, die zu zusätzlichen Überprüfungen und in weiterer Folge zu raschen Gegenmaßnahmen führen.

Projekt SmartMeterIDS
Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie und den Klima- und Energiefonds der Bundesregierung. Die FH St. Pölten führt das Projekt gemeinsam mit der Wels Strom GmbH und der eww ag durch. Weitere Infos unter
https://www.fhstp.ac.at/de/forschung/projekte/smartmeterids-intrusion-detection-in-einer-smart-metering-infrastruktur