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Sistema inspirado en la naturaleza evitaría ciberataques a microrredes

Utilizando el control cooperativo, que se basa en el análisis de comportamientos de la naturaleza –como por ejemplo cómo se sincronizan las aves para volar de cierta forma y en cierta dirección–, se diseñó un sistema de control resiliente para redes eléctricas pequeñas en caso de sufrir ciberataques.

Bogotá D. C., 14 de abril de 2021Agencia de Noticias UN-

A través de computadores, los hackers lanzan ataques a estas redes eléctricas. Fotos: Brandon Pinto - Unimedios.

Antes se atacaban físicamente las torres de energía, por ejemplo, pero ahora los ataques se hacen de manera cibernética.

Es importante fortalecer las microrredes eléctricas para evitar ataques que, a gran escala, podrían colapsar sectores del país.

Hoy se utilizan diferentes fuentes para generar energía, cada una de las cuales representa un nodo que necesita protección.

La energía fotovoltaica ha empezado a ser implementada en mayor medida, haciendo los sistemas más sostenibles.

El control resiliente se refiere a que un sistema se pueda restablecer después de haber sido perturbado, como se ve en la naturaleza con una planta o un animal que se recupera a pesar de sufrir afecciones. En este caso, la idea es que ese sistema o microrred permanezca estable, manteniendo su frecuencia y voltaje a pesar de ser atacada electrónicamente.

Las microrredes eléctricas, que tienen una potencia menor y local, integran fuentes de generación de energía renovables como las de los paneles solares, las turbinas eólicas, hidroeléctricas y biomasas.

Actualmente estas microrredes son muy estudiadas, ya que, al integrar fuentes de generación renovables, se vuelven ambientalmente sostenibles. Además permiten la transición de redes eléctricas convencionales a redes inteligentes, en las que el usuario incluso puede interactuar con el sistema.

“El usuario puede comprar energía cuando su precio es más bajo, e incluso venderle al sistema”, explica la ingeniera electricista Estéfany Osorio Arroyave, magíster en Ingeniería – Automatización Industrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Bogotá.

Estos sistemas pueden ser perturbados por los hackers por diferentes motivos: “en el caso particular de Colombia, existían atentados contra la infraestructura eléctrica para hacer colapsar al país en cuestión de segundos; ahora los ataques no son tan físicos, sino que los hacen más inteligentemente, alterando datos de forma cibernética”, señala la ingeniera Osorio.

El estudio, dirigido por el profesor Eduardo Alirio Mojica Nava, de la UNAL Sede Bogotá, buscó desarrollar un mecanismo de defensa que evitara de algún modo las afectaciones a estas redes, que podrían causar el colapso de unos sectores o del país entero.

A través de un control cooperativo, la ingeniera Osorio y su equipo de trabajo lograron generar unas estrategias para que, a pesar de que existiera algo en el camino que afectara los datos en las redes, finalmente se mantuviera el sistema en funcionamiento y evitar los engaños de los ciberataques.

El desarrollo del control resiliente propuesto en este estudio se basó en el control secundario, encargado de sincronizar los valores de frecuencia y voltaje, claves para el correcto funcionamiento de las redes eléctricas.

Las microrredes permiten la integración de redes eléctricas convencionales con redes que tienen un medidor y un control inteligente, por lo que todas esas interacciones deben tener una estructura inteligente más avanzada.

En estas microrredes, cada fuente de generación de energía (paneles, turbinas, red eléctrica, entre otras) se llama nodo, y una de las ventajas que tienen es que permiten trabajar de manera aislada o conectándose a la red principal.

“Cuando hay problemas y la red principal queda fuera de servicio, la microrred permite que ella pueda alimentar las cargas que tiene localmente para funcionar de manera autónoma”, explica la ingeniera Osorio.

Blindar el sistema con verificación

Los ciberataques son aquellos que suceden en los canales de comunicación de la red, compuesto por dos capas de control en la microrred.

La primera es la física, en la que se tienen los nodos (transformadores, paneles solares, y en general todas las fuentes de la energía), y la segunda capa (o control secundario) es la que comunica los datos: ya no se trata de los cables o del aparato físico sino de formas de comunicación como Bluetooth o wifi, esa es la capa cibernética.

Entonces, se simularon ataques en los que se alteró muy sutilmente la información que se comunicaba de un generador a otro (inconsistencias en frecuencia o voltaje). Por ejemplo, de un primer generador la información salió con 60 hertz (Hz) y llegó al segundo con 60,2. Esa alteración mínima, en términos eléctricos, es crítica para el sistema.

Se simularon ataques sutiles porque “es más difícil para el sistema detectar que está siendo atacado. El sistema percibe el ataque como una perturbación natural suya, o como ruido”.

Esta investigación fue apoyada por el Programa de Investigación sobre Adquisición y Análisis de Señales (PAAS), de la UNAL Sede Bogotá.

(Por: fin/PAGA/MLA/LOF
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