Alors que les menaces sur le réseau électrique américain augmentent, un professeur de WVU développe des solutions avancées pour la coordination homme-machine | Aujourd’hui

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Les étudiants du département d’informatique et de génie électrique de WVU Lane, Partha Sarker, Paroma Chatterjee et Jannatul Adan, discutent d’un projet de simulation de réseau électrique dirigé par Anurag Srivastava, professeur et directeur de département, au GOLab.
(Photo WVU/Brian Persinger)

Le réseau électrique fait face à un barrage croissant de menaces qui pourraient déclencher un effet papillon – inondations, supertempêtes, vagues de chaleur, cyberattaques, sans parler de sa propre complexité et de sa taille – que la nation n’est pas préparée à gérer, selon un Université de Virginie-Occidentale scientifique.

Mais Anurag Srivastavaprofesseur et président de la Lane Département d’informatique et de génie électriquea des plans pour prévenir et répondre aux pannes potentielles du réseau électrique, grâce à deux projets de recherche financés par la National Science Foundation.

« Dans la grille, nous avons l’effet papillon », a déclaré Srivastava. « Cela signifie que si un papillon bat des ailes en Floride, cela provoquera une tempête de vent dans le Connecticut parce que les choses sont connectées de manière synchrone, comme des dominos. Dans le réseau électrique, des États comme la Floride, le Connecticut, l’Illinois et la Virginie-Occidentale font tous partie de l’interconnexion orientale et sont reliés entre eux.

« Si un grand événement se produit dans le Grand Sud, cela va causer un problème dans le Nord. Pour arrêter cela, nous devons détecter la zone problématique dès que possible et séparer gracieusement cette partie afin que la perturbation ne se propage pas dans l’ensemble.

Avec plus de 1,3 million de dollars de financement combiné, Srivastava et les chercheurs s’attaquent à deux études convergentes visant à transformer la réponse aux crises du réseau électrique. L’un comprend une subvention majeure du programme Future of Work at the Human-Technology Frontier de la NSF et l’autre est une subvention de projet conjoint accordée par la NSF et la Fondation allemande pour la recherche.

Une étude porte sur aDaptioN : un logiciel capable de travailler avec des informations non centralisées provenant de tout le réseau pour prendre, dans certains cas, ses propres décisions sur la bonne réponse à un problème dans le réseau électrique. L’autre étude développe un outil avancé pour former les opérateurs de réseaux humains à gérer de grandes quantités d’informations et à suivre s’ils entrent dans une surcharge d’informations.

Les recherches de Srivastava permettront des réponses flexibles, précises et rapides des infrastructures de réseau et des opérateurs de réseaux humains dans les situations de crise. Cela commence par son développement du logiciel aDaptioN. Le nom fait référence à « un contrôle et une optimisation holoniques sécurisés basés sur les données pour le système cyber-physique en réseau ».

Lorsqu’il est confronté à une menace potentielle, le logiciel aDaptioN isole et met en quarantaine de manière autonome les parties problématiques du réseau, empêchant ces sections de semer le chaos. De plus, aDaptioN utilisera le partage de renseignements distribués pour se protéger contre les cyberattaques, scellant un trou majeur dans la préparation de la sécurité nationale.

Le réseau américain est beaucoup plus compliqué qu’il ne l’était il y a quelques décennies, ce que Srivastava attribue au marché concurrentiel de l’électricité créé à la fin des années 1990 et à l’essor des sources d’énergie à petite échelle comme les panneaux solaires domestiques et les bornes de recharge pour véhicules électriques, tous deux qui ont enchevêtré les chemins empruntés par l’électricité de la centrale à la sous-station jusqu’au consommateur.

Contrôler intelligemment le raz-de-marée d’informations produit à plusieurs points de la grille changerait la donne, et bien que l’adaptation fasse partie de la réalisation de cet objectif, il existe une autre étape tout aussi cruciale. L’équipe de Srivastava créera le Grid Operation Lab à Evansdale, un laboratoire de simulation de système cyber-physique-humain à la pointe de la technologie qui sera un modèle fonctionnel et à l’échelle d’une salle de contrôle du réseau électrique.

Au GOLab, une soixantaine d’étudiants en ingénierie énergétique joueront le rôle d’opérateurs de contrôle dans des scénarios de crise simulés. Des outils opérationnels avancés leur fourniront des informations. S’ils reçoivent trop d’informations, ils ne pourront pas les traiter efficacement. S’ils reçoivent trop peu, ils passeront les mauvais appels.

Dans un processus de formation et de test inspiré des simulateurs de vol d’engins spatiaux, les opérateurs seront connectés et entourés de capteurs qui mesurent leurs performances cognitives en suivant les réponses électriques de leur peau et les mouvements oculaires. Srivastava et son équipe détermineront les conditions dans lesquelles la vigilance d’un opérateur diminue et la fatigue s’installe.

Les opérateurs de réseau doivent maintenir une concentration incessante sur de vastes flux de données. Pour maintenir la continuité de la sensibilisation, a déclaré Srivastava, les opérateurs travaillent généralement des quarts de 12 heures. Chaque opérateur travaille à un bureau spécifique avec une responsabilité unique.

« Quelqu’un peut se concentrer sur le flux d’énergie d’un État à l’autre », a déclaré Srivastava, « tandis que quelqu’un se concentre sur les niveaux de tension. Quelqu’un d’autre fait constamment ce que nous appelons une « analyse de la sécurité » – en exécutant « Et si ? » scénarios. Ils ont tous besoin de se parler et de parler à leurs voisins dans d’autres salles de contrôle chaque fois qu’ils voient un problème. »

Au fur et à mesure que les opérateurs joueront leur rôle dans les simulations, Srivastava suivra leurs réponses au flux d’informations. Il affinera d’abord le suivi et l’analyse des étudiants, puis fera venir 30 opérateurs professionnels expérimentés pour travailler avec des collaborateurs et valider la technologie.

Qu’il s’agisse d’un incendie de forêt, d’une cyberattaque, d’une pénurie de carburant ou d’une tempête hivernale, Srivastava sait que la prochaine crise du réseau électrique américain déclenchera une cascade à grande vitesse d’alarmes, de communications croisées, d’arrêts automatisés et de réponses individuelles non coordonnées. Ce scénario se déroulera très différemment, selon lui, une fois que ses recherches auront conduit les opérateurs de réseau de contrôle dans l’œil de la tempête d’informations.

-WVU-

mm/09/07/22

CONTACT MÉDIA : Micaela Morrissette
Rédacteur de recherche
Communications de recherche WVU
304-709-6667; micaela.morrissette@mail.wvu.edu

OU

Paige Nesbit
Directrice Marketing et Communication
Collège d’ingénierie et de ressources minérales de Statler
304-293-4135 ; paige.nesbit@mail.wvu.edu

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