Narayan , Anand (2024) Resilience Quantification of Interdependent Power and ICT Systems using Operational State Classification. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Energiesysteme integrieren zunehmend Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), was zu cyber-physischen Energiesystemen (CPES) führt. IKT unterstützen den Betrieb von Energiesystemen, führen aber auch zu neuen Störungen. Um resiliente CPES zu entwickeln, ist eine Quantifizierung der Versorgungsleistung von Energiesystemen notwendig. Die Betriebszustandsklassifizierung ist ein beliebtes Instrument dafür, aufgrund der unzureichenden Erfassung von IKT-Aspekten ist die Anwendung bei CPES jedoch eingeschränkt. Diese Dissertation präsentiert ein Betriebszustandsmodell, das die Aspekte von Energie- und IKT-System mit Hilfe von Graphen und Zustandsautomaten integriert. Es wird gezeigt, dass das Modell die Ausbreitung von Störungen in CPES darstellen kann. Zusätzlich wird eine Monte-Carlo-basierte Methodik und Metriken zur Quantifizierung von Resilienz von IKT-Systemen beschrieben. Damit lassen sich verschiedene IKT-Designs vergleichen und die Resilienz von CPES verbessern.

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Quantifizierung der Resilienz von voneinander abhängigen Energie- und IKT-Systemen durch Klassifizierung des Betriebszustands

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Power systems increasingly depend on information and communication technologies (ICT), creating cyber-physical energy systems (CPESs). While ICT enables grid services for operating power systems, it also introduces new disturbances necessitating resilient CPESs. This requires quantifying the system’s performance. Operational state classification is a popular tool for assessing power system performance but inadequately captures ICT aspects, limiting its application in analysing CPESs. In this regard, this thesis has two main contributions. First, a joint operational state model for CPESs is developed, integrating power and ICT system aspects. Here, property graphs and finite state automata are used. The model is shown to trace disturbance propagation in CPESs by considering interdependencies. Second, a Monte Carlo-based methodology and metrics are developed to quantify the resilience of ICT systems. These metrics can compare different ICT designs, ultimately improving CPES resilience.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Cyber-physical energy system, multi-domain disturbances, operational states, performance modelling, resilience assessment.
Subjects:	Generalities, computers, information > Computer science, internet
Divisions:	School of Computing Science, Business Administration, Economics and Law > Department of Computing Science
Date Deposited:	22 Jul 2024 09:05
Last Modified:	22 Jul 2024 09:05
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/6877
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-69586
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