Die Zahl der digitalen Steuerungselemente in den Stromnetzen nimmt zu. Sie sorgen etwa für die Flexibilität, um stark fluktuierende Energiequellen wie Sonnen- und Windkraft zu integrieren. Doch die Smart Grids bringen auch einen Nachteil mit sich: Digitaltechnik ist anfällig für Angreifer, die Datenflüsse manipulieren. Als kritische Infrastrukturen müssen die Netze deshalb besonders geschützt werden.

Cyber-physische Systeme

In diesem Bereich ist die Forschungsarbeit von Sarita Paudel angesiedelt. Die 1984 geborene Expertin für cyber-physische Systeme widmete sich in ihrer Doktorarbeit an der TU Wien in Kooperation mit dem Austrian Institute of Technology (AIT) der Frage, wie man Angriffe auf die Überwachungssysteme eines Stromnetzes erkennen kann. Finanziert wurde das Dissertationsprojekt am AIT von der Förderagentur FFG. Mittlerweile ist die aus Nepal stammende Paudel Data-Scientist und Professorin an der IMC Fachhochschule Krems.

Im Rahmen eines sogenannten Wide-Area-Monitoring-Systems sammeln unzählige Sensoren innerhalb eines Smart Grid Daten, die für das Aufrechterhalten der Netzstabilität nötig sind. "Ein Angreifer könnte diese Sensordaten am Entstehungsort oder auf dem Weg ins Kontrollzentrum verfälschen, sodass als eine Folge davon falsche Entscheidungen und unnötige Maßnahmen getroffen werden", gibt Paudel ein Beispiel für ein Gefahrenszenario. Sie hat im Zuge ihrer Dissertation ein Modell entwickelt, das diese Datenmanipulation erkennen kann.

Kombination mit Erfolg

Um die Daten zu analysieren, nutzt Paudel verschiedene statistische Methoden. Sie haben aber gemein, dass sie mit relativ wenig Rechenleistung auskommen. Diese Lightweight-Methoden sind adaptiv einsetzbar und für menschliche Anwender vergleichsweise gut nachvollziehbar. "Eine Analysemethode, die beispielsweise nur auf die Verteilung der Datenwerte blickt, kann eine Anomalie vielleicht nicht erkennen. Erst die Kombination mehrerer Methoden, die verschiedene Eigenschaften der Daten untersuchen, macht eine verlässliche Analyse möglich", betont die Forscherin.

Noch in Nepal machte Paudel ihren Bachelor im Bereich Softwareentwicklung. Einige Jahre arbeitete sie auch in ihrem Heimatland. Nach der Heirat folgte sie ihrem Partner nach Europa, zuerst nach Irland, dann nach Österreich. Dem Master in Software Engineering and Internet Computing an der TU Wien folgte die Dissertation in Kooperation mit dem AIT, wo sie bereits davor als Forschungsassistentin tätig war. An der IMC FH Krems bringt sie Studierenden nun Programmieren bei, engagiert sich aber nach wie vor auch in Forschungsprojekten.

Die Informatik ist in Österreich ein sehr männderdominierter Beruf, ist das in Nepal eigentlich ähnlich? "An meinem Kolleg gab es mehr männliche als weibliche Studierende. In Österreich ist die Zahl der Frauen aber noch geringer", schätzt Paudel. (Alois Pumhösel, 25.2.2023)