Redes inteligentes y fiabilidad en las comunicaciones

24 mayo 2016 | Smart Grid

Las redes inteligentes (smart grids) aplican las tecnologías de la información y las redes de comunicación de datos,  a los sistemas  de distribución de electricidad con el fin de mejorar su eficiencia. Pero existen ciertas condiciones respecto a la fiabilidad en las comunicaciones que se deben cumplir.

El objetivo es que cada componente de la red eléctrica pueda escuchar y transmitir al mismo tiempo. Además, gracias a este conjunto de características operativas se consigue uno de los aspectos clave de las tecnologías smart grid: la automatización.

Como es lógico, hablar de redes inteligentes implica abordar antes el tema de la fiabilidad en las telecomunicaciones, que al fin y al cabo, son las que proporcionan la infraestructura básica que garantizará la seguridad del enlace.

Su importancia queda patente cuando se produce una sobrecarga eléctrica, y sigue siendo necesario monitorizar la red en tiempo real. En estos casos, resulta crucial actuar cuanto antes para evitar que se produzcan fallos en cascada en la red eléctrica.

Comunicaciones smart-grid

A día de hoy, las redes inteligentes disponen de  miles de puntos remotos que, en la mayoría de los casos, están ubicados en lugares apartados y desatendidos. Como las compañías de distribución eléctrica no pueden utilizar en muchos casos su propia infraestructura (especialmente en aquellas zonas donde el despliegue de su propia red es limitado), se apoyan en  redes de comunicaciones de  terceros  que  les permite reducir la inversión.

A la hora de desplegar una red inteligente, hay que tener en cuenta lo siguiente:

* Las comunicaciones smart grid requieren protocolos de red avanzados como VLANs, VRFs, QoS y políticas de enrutamiento que garanticen la privacidad del servicio.

* Es necesario contar con una red de comunicaciones multioperador que asegure la continuidad del servicio.

* Se precisan herramientas avanzadas que faciliten la instalación y contribuyan a resolver problemas, especialmente cuando la red se va a instalar en entornos cuyas condiciones son desconocidas.

* El diseño del hardware debe ser flexible para incorporar futuras mejoras de producto e integrar las últimas tecnologías existentes en cada momento.

* Cualquier red debe contar con un sistema de seguridad corporativa para aplicaciones críticas que minimice cualquier posible  amenaza.

Problemas de seguridad en las redes inteligentes

Si bien todas esas características contribuyen a garantizar las comunicaciones, los mecanismos de seguridad corporativos son los elementos más críticos. Esto se debe a tres rasgos fundamentales que comparten las smart grids:

1. Ubicaciones remotas desatendidas, que también pueden ser motivo de inseguridad. En otras palabras, ¿cómo impedimos que se pueda acceder a la red desde puntos desatendidos? No existe una solución universal, por lo que es necesario hacer uso de tecnologías y herramientas como las siguientes:

* Autenticación del dispositivo con AAA mediante TACACS+.

* Sistemas de detección de acceso físico (por ejemplo, sensores en las puertas, alarmas en los armarios, etc.).

* Contraseñas para DMVPN basadas en números de serie.

* Un sistema de monitorización en tiempo real.

* Filtrado para paquetes de destino basado en la dirección MAC del dispositivo.

2. El peligro de propagación de malware y la necesidad de estar plenamente protegidos contra él. Las principales compañías eléctricas han recurrido a soluciones como: 1) establecer normas dinámicas por sesión, detectar patrones de tráfico e instalar cortafuegos SCADA; 2) filtrar por protocolos y detectar los patrones de tráfico; o 3) instalar cortafuegos PAT y políticas de enrutamiento específicas por cada tipo de tráfico.

3. La necesidad de garantizar la integridad de los datos. Esto se consigue usando DMVPNs para interconectarse a lugares remotos y facilitar la gestión;  IPSec y los últimos protocolos de encriptación (RC4, DES, 3DES y AES 256) y autentificación (SHA-1 & 2); y certificados digitales como X.509v3, LDAP, PKIX, PEM y DER.

Cuando los  dispositivos remotos fallan surgen otros tipos de problemas que, a menudo, requieren piezas de repuesto o suponen una inversión (tanto de tiempo como de dinero) por la distancia que debe cubrirse hasta llegar al equipo. Si un corte momentáneo en el suministro ya resulta molesto, imagina lo terrible que sería que un apagón durase horas (o incluso días) por algo que, empleando las últimas tecnologías, podría haberse evitado.

Los fallos de hardware en lugares remotos pueden deberse a las siguientes circunstancias:

* Polvo y temperaturas extremas. Dada su naturaleza, los dispositivos industriales no pueden emplear ventiladores para mantener las temperaturas por debajo de ciertos niveles peligrosos. A pesar de esto, los lugares remotos y sin supervisión pueden registrar temperaturas tremendamente bajas en invierno y extremadamente altas en verano. A este problema hay que añadir el polvo que, si se cuela en un dispositivo estándar sin aislamiento, puede dañar los circuitos del equipo. De ahí que, con el fin de garantizar su buen funcionamiento, los dispositivos tengan que hacer uso de las últimas tecnologías para resistir sin averiarse y sin que su rendimiento se resienta.

* Descargas electromagnéticas. Las potentes corrientes eléctricas que fluyen a través de una red de distribución eléctrica crean campos electromagnéticos que, a veces, interfieren con otros dispositivos (switches, por ejemplo). Como resultado, pueden activarse a destiempo y provocar efectos impredecibles en la red. Los dispositivos electrónicos vecinos pueden verse afectados y es posible que se generen arcos voltaicos que, si actúan en cascada, podrían quemar los dispositivos conectados a la red (salvo que estos contasen con mecanismos que les permitieran gestionar diferencias de potencial del orden de  kV).

* Alimentación. El suministro eléctrico no es siempre tan estable como a uno le gustaría. Esto resulta evidente, en especial, en subestaciones eléctricas y centros de transformación, en los que pueden producirse grandes variaciones de energía. Además, las diferencias en tomas de tierra suelen ser también frecuentes cuando se trata de subestaciones de bajo o medio voltaje. Por tanto, resulta necesario cumplir con los estándares más exigentes y contar con unidades especiales multirango de alimentación que las hagan capaces de soportar esos picos de voltaje.

En Teldat, nuestro pleno compromiso con la investigación, la tecnología y el desarrollo, nos ha permitido superar todos estos retos. Trabajamos codo con codo con las compañías eléctricas para poder estudiar bien sus necesidades y satisfacerlas mediante las prestaciones de nuestros routers.