Troubleshooting in smart grids

Dr. tech. Dipl.-Ing. Sarita Paudel studierte am Nepal Engineering College in Kathmandu, Nepal, bevor sie nach Wien übersiedelte und das Master-Studium „Software Engineering and Internet Computing“ an der Technischen Universität Wien absolvierte. Ihre Master-Arbeit in Kooperation mit dem Austrian Institute of Technology (AIT) behandelte “Security Engineering and Software Development in Critical Infrastructure IT in the Cloud”. Im Jahr 2021 schloss sie ihre Dissertation „Detecting False Data Injection Attacks against Smart Grid Wide Area Monitoring Systems“ ab, ebenfalls an der Technischen Universität Wien in Kooperation mit dem Austrian Institute of Technology (AIT), das einen Dissertationsprojektantrag bei der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG eingereicht hatte, die Paudels Projekt finanzierte.

Ihre berufliche Laufbahn begann Paudel als Softwareentwicklerin in Kathmandu. Nach ihrem Umzug nach Wien arbeitete sie als Forschungsassistentin und Nachwuchswissenschaftlerin am Austrian Institute of Technology. Im Jahr 2020 begann sie als nebenberuflich Lehrende an der IMC FH Krems. Seit September 2021 arbeitet sie als Vollzeitprofessorin am Institut für Digitalisierung und Informatik im Fachbereich Wirtschaft, wo sie „Einführung in die Programmierung“ in Theorie und Praxis, „Technische Grundlagen der Informatik“, „Wissenschaftliches Arbeiten und Schreiben“, „Bachelor-Exposé Vorbereitung“, „Bachelor-Seminar und Bachelor-Arbeit“, „Computational Thinking“ und „Data Science“ unterrichtet.

Fokus auf Cybersicherheit

Durch den zunehmenden Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) werden Stromnetze mit neuen, „intelligenten“ Funktionalitäten bestückt („Smart Grids“), wobei gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit von Cyberangriffen steigt. Der Schwerpunkt von Paudels Forschung liegt auf der Verbesserung der Sicherheit von cyber-physischen Systemen, „insbesondere auf der Erkennung von Cyberangriffen auf Wide Area Monitoring Systems in intelligenten Netzen“, erklärt sie. Durch die Analyse verschiedener Datenmerkmale können unterschiedliche Angriffe auf Messungen erkannt werden, die falsche Daten einspeisen. „Wir untersuchen die Merkmale wichtiger und unterschiedlicher Methoden zur Erkennung von Angriffen falscher Dateneinschleusung auf ein Wide Area Monitoring System. Eine einzelne Methode erkennt möglicherweise nicht alle Arten von Angriffen oder ist nicht für alle Angriffsarten am besten geeignet. Eine Kombination verschiedener Methoden kann die Leistung der Anomalieerkennung verbessern und ermöglicht die Erkennung verschiedener Angriffsarten. Unser Modell zur Erkennung von Anomalien verwendet verschiedene Methoden, um die verschiedenen Arten von falschen Dateneinschleusungsangriffen effektiver zu erkennen. Außerdem kombiniert unser Modell die Methoden und verbessert die Leistung der Anomalieerkennung“, sagt Paudel.
In diesem Projekt entwickeln die Forscherinnen und Forscher ein Modell zur Erkennung von Anomalien unter Berücksichtigung der Eigenschaften kritischer Infrastrukturen mit dem Ziel, das Modell in der kritischen Infrastruktur eines Stromnetzes einzusetzen. Das Modell zur Erkennung von Anomalien erkennt Arten von Angriffen mit falscher Dateneinschleusung, indem es leichte statistische Methoden berücksichtigt, sodass eine menschliche Anwenderin oder ein menschlicher Anwender die Ergebnisse der Erkennungsmethoden verstehen und leicht erklären kann. Die Ergebnisse dieser Dissertation werden auf Workshops und Konferenzen veröffentlicht. „Die Auswirkungen dieser Forschung sind vielfältig“, sagt Paudel. „Die im Rahmen unserer Forschung durchgeführte Risikoanalyse kann für der Überwachung und Steuerung intelligenter Stromnetze dienen. Darüber hinaus können die verschiedenen Methoden, die in den Experimenten untersucht und eingesetzt wurden, bei der Identifizierung des richtigen Analysewerkzeugs für die Erkennung von Anomalien helfen. Nicht zuletzt legt unsere Forschung nahe, dass eine Kombination verschiedener Methoden für eine vertrauenswürdige Erkennung von Anomalien in intelligenten Stromnetzen erforderlich ist.“

Neugier und Motivation

Paudel freut sich über das Echo, das ihre Forschungsergebnisse in der wissenschaftlichen Gemeinschaft hervorrufen: „Meiner Erfahrung nach motiviert mich die Veröffentlichung und Präsentation von Publikationen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, zum Beispiel auf Konferenzen oder Workshops, weiter zu forschen. Auch die Begegnungen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlerin sowie Branchenexperten und -expertinnen inspirieren mich, in der Forschung zu bleiben.“ Es sind ihre Neugier auf neue Dinge und ihre kreative Arbeit, die die junge Wissenschaftlerin in der Forschung motivieren. Sie hat das Gefühl, am richtigen Platz zu sein, und möchte gerne in der Wissenschaft bleiben.
Junge Frauen durch Wissenschaft und Technologie zu motivieren und zu inspirieren ist ein wichtiges Thema für Paudel, die eine weibliche Ausnahme in einer überwiegend männlichen Welt ist. „Junge Frauen müssen einbezogen, anerkannt und ohne Vorurteile gehört werden“, sagt sie. „Junge Frauen können durch die Förderung von Initiativen und Vorbildern inspiriert werden. Positive Informationen, insbesondere über Vorbilder – wie es Frauen gelungen ist, Stereotypen zu überwinden und gläserne Decken zu durchbrechen –, könnten beispielsweise eine Inspiration sein.“ Ihre eigene Begeisterung kann Studierende motivieren. Die Forschung ermöglicht es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, ihren Interessen nachzugehen, indem sie ihre Problemlösungsfähigkeiten einsetzen. „Wir fordern uns selbst auf eine neue Art und Weise heraus, um neue Dinge zu lernen. Das hilft uns, lebenslang wertvolle Fähigkeiten wie Zeitmanagement, Multitasking und kritische Analyse der Arbeit zu entwickeln“, fügt Paudel hinzu.
„Normalerweise setze ich mir Ziele für meine Zukunft. Meine Ziele für die nächsten fünf Jahre motivieren mich, meine Karriere weiterzuentwickeln und die Ziele zu erreichen“, erklärt die Forscherin ihre Motivation. Wenn sie Zeit mit ihrer Familie verbringt, entspannt sie sich. Das Beste an den freien Tagen und nach der Arbeit ist die Zeit, die sie mit ihrem Mann und ihrer Tochter verbringt.