Investigadores usan blockchain para aumentar la resiliencia de la red eléctrica

Implementación del banco de pruebas de la subestación Grid Guard. Crédito: Laboratorio Nacional de Oak Ridge (2022). DOI: 10.2172/1887685

Aunque la cadena de bloques es más conocida por asegurar los pagos en moneda digital, los investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía la están usando para rastrear un tipo diferente de intercambio: es la primera vez que se usa la cadena de bloques para validar la comunicación entre dispositivos en la red eléctrica. .

El proyecto es parte de la iniciativa Darknet liderada por ORNL para asegurar la infraestructura eléctrica de la nación cambiando sus comunicaciones a métodos cada vez más seguros.

Los riesgos cibernéticos han aumentado con la comunicación bidireccional entre los equipos de electrónica de potencia de la red y los nuevos dispositivos de borde que van desde paneles solares hasta cargadores de automóviles eléctricos y dispositivos electrónicos inteligentes para el hogar. Al proporcionar un marco de confianza para la comunicación entre dispositivos eléctricos, un equipo de investigación de ORNL dirigido por Raymond Borges Hink está aumentando la resiliencia de la red eléctrica.

El equipo desarrolló un marco para detectar actividad inusual, incluida la manipulación de datos, la suplantación de identidad y los cambios ilícitos en la configuración del dispositivo. Estas actividades podrían desencadenar cortes de energía en cascada a medida que los dispositivos de protección disparan los interruptores.

«Este marco nos brinda una capacidad totalmente nueva para responder rápidamente a las anomalías», dijo Borges Hink. «A la larga, podríamos identificar más rápidamente un cambio de sistema no autorizado, encontrar su origen y proporcionar un análisis de fallas más confiable. El objetivo es limitar el daño causado por un ataque cibernético o una falla del equipo».

El enfoque utiliza una cadena de bloques resistente a la manipulación para distribuir la configuración y los datos operativos de forma redundante en varios servidores. Los datos y la configuración del equipo se verifican constantemente frente a una línea de base estadística de voltaje, frecuencia, estado del interruptor y calidad de la energía normales. La configuración del equipo se recopila a intervalos frecuentes y se compara con la última configuración buena guardada en la cadena de bloques. Esto permite un reconocimiento rápido de cuándo y cómo se cambiaron las configuraciones, si esos cambios fueron autorizados y qué los causó.

“Nuestro sistema ayuda a determinar casi en tiempo real si una falla fue provocada por un ataque cibernético o inducida por eventos naturales”, dijo Borges Hink. «Esta es la primera implementación de blockchain que permite este tipo de validación de datos entre una subestación, un centro de control y la infraestructura de medición».

Este tipo de monitoreo requiere procesar una gran cantidad de información. La cadena de bloques utiliza un método criptográfico llamado hashing, donde se realiza un cálculo matemático en los datos masivos para representarlos como números en la cadena de bloques. Esto ahorra energía y reduce el espacio necesario para almacenar datos. La cadena de bloques procesa miles de transacciones por segundo para cada dispositivo de red inteligente, validando los contenidos.

Los investigadores demostraron el marco en un banco de pruebas dentro del Centro de Implementación de Integración e Investigación de Grid del DOE, o GRID-C, en ORNL. Construido bajo el liderazgo de Emilio Piesciorovsky de ORNL, el laboratorio de protección avanzada utiliza hardware de grado comercial en un circuito eléctrico cerrado para imitar la arquitectura de una subestación real.

Esto proporciona una forma de bajo riesgo para simular ciberataques o errores de configuración accidentales. El marco de validación del equipo puede detectar ambos. Los investigadores están ampliando el enfoque para incorporar comunicaciones entre fuentes de energía renovable y múltiples servicios públicos.