ES2547467B1 - Prevención de reconexión desincronizada entre sistemas de energía - Google Patents

Prevención de reconexión desincronizada entre sistemas de energía Download PDF

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Abstract

Prevención de reconexión desincronizada entre sistemas de energía.#La presente divulgación proporciona aparatos, sistemas y procedimientos para prevenir el cierre desincronizado entre sistemas de energía. Un aparato de dispositivo electrónico inteligente (IED) puede incluir un componente de control y un componente de retardo. El componente de control está configurado para controlar selectivamente la apertura y el cierre de un interruptor. El componente de control emite selectivamente una señal de cierre para hacer que el interruptor conecte una primera porción de un sistema de distribución de energía a otra porción del sistema de distribución de energía. El componente de retardo está configurado para retardar la emisión de la señal de cierre al interruptor. El componente de retardo incluye circuitos independientes del control por el componente de control y el componente de retardo es inconfigurable desde un lugar remoto.

Description

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combinar de cualquier manera apropiada en una o mas realizaciones alternativas. Descripcion detallada
La conexion de un generador smcrono a un sistema de ene^a tal como otro generador o una red de distribution de ene^a requiere una correspondencia cuidadosa de la frecuencia del generador y la tension del generador con las del sistema de energia. Dicho de otro modo, el angulo y diferencia de fase en tension entre el generador y el sistema de energia deberia estar proximo a cero (idealmente exactamente cero) en el momento de cerrar un interruptor para conectar el generador al sistema de energia. De no hacerlo se imponen tensiones de torsion sobre el generador y su principal impulsor. Este fallo en la sincronizacion apropiada antes del cierre es conocido como cierre desincronizado. La tension de torsion que resulta del cierre desincronizado puede ser varias veces la clasificacion de diseno de la maquina, dependiendo de la diferencia de tension, frecuencia, y fase de angulo en el momento del cierre desincronizado. El dano resultante en la maquina tambien es generalmente acumulativo. Por ejemplo, una maquina puede permanecer en funcionamiento despues de un evento de cierre desincronizado inicial pero puede fallar despues de varios eventos posteriores de cierre desincronizado. Cabe indicar que, tal como se usa en el presente documento “cerrar” y "cierre” puede incluir “reconectar” y “reconexion” a menos que se indique otra cosa.
Generalmente hay dos procedimientos para sincronizar apropiadamente un generador al sistema de energia; la sincronizacion manual y la autosincronizacion. En la sincronizacion manual, un operador de planta envia comandos al regulador y controlador automatico de tension del generador para mantener las diferencias de tension y frecuencia dentro de limites aceptables. El operador de planta controla entonces el angulo de fase entre el generador y el sistema de energia usando un sincroscopio (medidor de indication de diferencia de fase). Cuando el angulo alcanza el cero el operador de planta inicia manualmente un comando de cierre de interruptor usando un pulsador, interruptor de panel o mediante una interfaz de hombre-maquina tal como un teclado, un raton o una pantalla tactil. En la autosincronizacion, un dispositivo de autosincronizacion controla la tension y la frecuencia e inicia sustancialmente las mismas acciones de control que un operador de planta.
Aunque la implementation apropiada de los procedimientos anteriores normalmente da
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como resultado la sincronizacion entre el generador y el sistema en el momento del cierre, se incluyen generalmente verificaciones y protecciones adicionales en caso de error operador o intentos de cierre malintencionados. Por ejemplo, se pueden usar equipos o comprobaciones de sincronizacion externas, reles circuitos antibombeo de interruptor, logica de isla u otros dispositivos o procedimientos para prevenir el cierre desincronizado. Estos mecanismos de protection adicionales ayudan a reducir la posibilidad de cierre desincronizado incluso si se lleva a cabo un error o un intento intencionado de cierre desincronizado.
Sin embargo estudios recientes han identificado vulnerabilidades que pueden permitir a un individuo no autorizado el disparo intencionado de un cierre desincronizado desde un lugar remoto a pesar de las protecciones anteriores. Espedficamente, una apertura temporizada con precision y un cierre rapido de un interruptor de circuito no se puede prevenir mediante protecciones de hardware incluidas tales como autozincronizadores, verificadores de sincronizacion, circuitos de autobombeo de interruptor, y/o logica en isla. Aunque este cierre rapido se puede prevenir mediante un IED, un individuo no autorizado que ha penetrado en el sistema de proteccion y control puede reprogramar el IED y de este modo explotar la vulnerabilidad anterior. Por ejemplo, el autosincronizador y/o el rele de verificador de sincronizacion son tipicamente dispositivos controlados de microprocesador. Puesto que son programables, existe la posibilidad de que un individuo no autorizado reconfigure o reprograme estos dispositivos para permitir que se produzca una operation de cierre desincronizado. Despues de la reprogramacion, se puede llevar a cabo una o mas operaciones de apertura y recierre para conseguir un cierre desincronizado.
Este tipo de cierre desincronizado intencional a menudo recibe el nombre de “ataque Aurora” o “vulnerabilidad Aurora”. Se podria usar un ataque Aurora para danar intencionadamente un generador, arbol de turbina, u otra maquina rotativa a traves del cierre multiple de un interruptor que conecta la maquina (o una pequena isla de maquinas) al sistema de energia. Generalmente, se considera es un ataque Aurora como un ciberataque en el que es posible la penetration en los mecanismos de proteccion de red de comunicacion y la toma de control a distancia sobre un rele que acciona el interruptor. Por ejemplo, no es necesario el acceso fisico para ataques sofisticados, coordinados y potencialmente grandes. Los ataques Aurora podrian dejar grandes regiones sin energia durante periodos de tiempo considerables y de este modo pueden presentar un riesgo de seguridad domestico o nacional. Aunque los ataques Aurora generalmente se pueden
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prevenir garantizando la seguridad de red y basandose en los verificadores anteriores, puede ser dificil o imposible garantizar la total seguridad de red en terminos absolutos.
La presente solicitud divulga un aparato, sistema y procedimientos para prevenir intentos de reconexion desincronizada. En una realization, un dispositivo electronico inteligente (IED) tal como un rele basado en microprocesador incluye un componente de control y un componente de retardo. El componente de control se puede configurar para controlar selectivamente la apertura y el cierre de un interruptor y envia selectivamente una senal de cierre para cerrar el interruptor para que conecte una primera portion de un sistema de energia a una segunda porcion del sistema de energia. En una realizacion, el componente de retardo se configura para retardar la emision de la senal de cierre al interruptor. El componente de retardo incluye circuitos que son independientes del control por el componente de control. El componente de retardo puede ser inconfigurable desde un lugar remoto.
El retardo proporcionado por el componente de retardo dentro del IED puede proporcionar una prevention robusta y sencilla de ataques Aurora. El retardo puede hacer que cualesquiera ataques Aurora fallen porque los intentos de reconexion se retardan durante un tiempo suficiente largo hasta que otros mecanismos de protection puedan evitar el cierre desincronizado. Ademas, el componente de retardo integrado dentro de un IED proporciona proteccion de cierre desincronizado sin requerir dispositivos adicionales o tener un impacto negativo sobre la fiabilidad. El mecanismo de prevencion esta integrado en un IED u otro dispositivo que se usa para otros propositos, y de este modo no se aumenta la complejidad, el cableado o posibles puntos de fallo.
Tal como se usa en el presente documento, el termino IED puede referirse a cualquier dispositivo basado en microprocesador que vigila, control, automatiza, y/o protege equipos vigilados dentro de un sistema. Aunque la presente divulgation proporciona realizaciones de un generador IED, otras realizaciones pueden incluir cualquier IED o dispositivo que controla el funcionamiento de un interruptor o sincronizacion entre sistemas o dispositivos. El equipo vigilado por un IED puede incluir conductores tales como lmeas de transmision, lmeas de distribution, buses y similares, transformadores, autotransformadores, reguladores de tension, cambiadores de toma, baterias de condensadores, compensadores VAR estaticos, reactores, compensadores smcronos estaticos, inversores, generadores, isla de generadores, inercias, interruptores de circuito, conmutadores, motores, fusibles, cargas, y
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similares. El termino IED se puede usar de manera intercambiable para describir un IED individual o un sistema que comprende multiples IED.
Se pueden implementar aspectos de ciertas realizaciones descritas en el presente documento tales como componentes de software o componente de hardware. Tal como se usa en el presente documento componente de software puede incluir cualquier tipo de instruction de ordenador o codigo ejecutable por ordenador situado dentro o sobre un medio de almacenamiento legible por ordenador o un medio de almacenamiento legible por ordenador de manera no transitoria, y puede incluir microprogramas. Un componente de software puede, por ejemplo, comprender uno o mas bloques fisicos o logicos de instrucciones de ordenador, que se pueden organizar como una rutina, programa, objeto, componente, estructura de datos, etc., que lleva a cabo una o mas tareas o implementa tipos particulares de datos.
Algunas de la infraestructura que se pueden usar con las realizaciones divulgadas en el presente documento ya estan disponibles, por ejemplo: ordenadores de uso general, herramientas y tecnicas de programacion de ordenador, medios de almacenamiento digital, y redes de comunicacion. Un ordenador puede incluir un procesador, tal como un microprocesador, un microcontrolador, circuitos logicos, o similares. El procesador puede incluir un dispositivo de procesamiento de uso especial, tal como un ASIC, PAL, PLA, PLD matriz de puertas programables in-situ (FPGA), u otro dispositivo programable o personalizado. El ordenador tambien puede incluir un dispositivo de almacenamiento legible por ordenador, tal como memoria no volatil, RAM estatica, RAM dinamica, ROM, CD-ROM, disco, cinta, memoria magnetica, optica, ultrarrapida, u otro medio de almacenamiento legible por ordenador.
Las expresiones "conectado a” y "en comunicacion con” se refieren a cualquier forma de interaction entre dos o mas componentes, incluyendo la interaction mecanica, electrica, magnetica y electromagnetica. Dos componentes pueden estar conectados entre si, incluso aunque no esten en contacto directo entre si, e incluso aunque pueda haber dispositivos intermedios entre los dos componentes. Por ejemplo, en muchos casos, se puede describir un primer componente en el presente documento como "conectado” a un segundo componente, cuando de hecho el primer componente esta conectado al segundo componente por un tercer componente, una section de cable, un traza electrico, otro primer componente, otro segundo componente, y/u otro componente electrico.
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Las realizaciones de la divulgacion se entenderan mejor por referencia a los dibujos, en los que las partes similares son designadas por numeros similares a lo largo de los mismos. Los componentes de las realizaciones divulgadas, descritas e ilustradas generalmente en las figuras del presente documento, se podrian disponer y disenar en una gran variedad de diferentes configuraciones. De este modo, la siguiente description detallada de las realizaciones de los sistemas y procedimientos de la divulgacion no esta destinada a limitar el alcance de la divulgacion, como se reivindica, sino que es meramente representativa de posibles realizaciones. En otros casos, estructuras, materiales u operaciones bien conocidas no se muestran o describen en detalle para evitar ocultar aspecto de la presente divulgacion. Ademas, los pasos de un procedimiento no necesitan necesariamente ser ejecutados en un orden espedfico, o incluso secuencialmente, ni necesitan que los pasos sean ejecutados solo una vez, a menos que se especifique otra cosa.
Volviendo a hora a las figuras, la figura 1 es un diagrama esquematico que ilustra una realization de un sistema de control 100 para conectar o aislar selectivamente una primera portion de un sistema de distribution de energia electrica, que, como se ilustra, comprende un generador 106 a o desde una segunda porcion del sistema de distribucion de energia 110. El sistema de control 100 incluye el generador IED 102 y el interruptor 104. El generador 106 puede ser un generador smcrono o un generador de induction tal como un generador diesel, generador de turbina, u otro generador electrico rotativo. El sistema de distribucion de energia 110 puede incluir sistemas de transmision de energia electrica, sistema de distribucion de energia electrica, o similares junto con equipos asociados para la distribucion de energia electrica. El sistema de distribucion de energia 110 se puede activar por el generador 106 y/o uno o mas generadores adicionales.
El generador IED 102 esta configurado para controlar el interruptor 104. El interruptor 104 esta configurado para conectar y aislar selectivamente el generador 106 del sistema de distribucion de energia 110. El generador IED 102 puede tambien controlar el funcionamiento del generador 106, por ejemplo la tension y la frecuencia de la energia electrica generada por el generador 106. El generador IED 102 puede configurarse para comunicar en una red 108 con otro dispositivo. Por ejemplo, el generador IED 102 se puede actualizar, programar, y/o controlar a distancia por la red 108. Una descripcion adicional del generador IED 102 se proporcionara en relation con la figura 2.
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Aunque el sistema de control 100 se ilustra como la conexion de control entre el generador 106 y la red de distribution de ene^a 110, se pueden incluir otros sistemas de distribution de ene^a y/o consumo en lugar del generador. Por ejemplo, el sistema de control 100 se puede usar para conectar un primer generador a un segundo generador. Ademas, el sistema de control 100 se puede usar para conectar una isla de generadores a un sistema de distribucion de energia o un subconjunto de una red de distribucion de energia al resto de una red de distribucion de energia.
La figura 2 es un diagrama de bloques esquematico que ilustra una realization de generador LED 102. El generador IED 102 incluye el componente de control 202 y el componente de retardo 204. En algunas realizaciones, el generador IED 102 puede incluir un componente contador 206 y el componente de comunicacion 208. El generador IED 102 se puede configurar para controlar el funcionamiento del interruptor 104 y/o el generador 106 de la figura 1.
El componente de control 202 se puede configurar para controlar selectivamente la apertura y cierre del interruptor 104. El componente de control 202 puede controlar el cierre del interruptor 104 proporcionando una senal de cierre para hacer que el interruptor 104 conecte un generador a un sistema de distribucion de energia.
El componente de control 202 puede incluir un procesador e instrucciones de almacenamiento de memoria ejecutables por el procesador. En una realizacion, el componente de control 202 determina, usando el procesador, si emitir una senal de cierre basada en las instrucciones almacenadas en la memoria. Las instrucciones en memoria pueden incluir uno o mas componentes de software para implementar una variedad de funciones tales como verificar si el generador 106 esta sincronizado con un a sistema de distribucion de energia 110, sincronizar un generador 106 con un sistema de distribucion de energia 110, determinar que el interruptor 104 deberia cerrarse, y similares. En una realizacion, el componente de control 202 puede emitir una senal de cierre basada en un uno o mas de lo siguiente, nivel de frecuencia, de tension, angulo de fase, entrada de operador o similar. Adicionalmente, el componente de control 202 puede emitir una senal de cierre en respuesta a information recibida desde otro dispositivo en la red 108.
En una realizacion, el componente de control 202 se puede programar y/o reprogramar para anadir o cambiar la funcionalidad. Por ejemplo, el microprograma del generador IED 102 se
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puede actualizar para anadir funcionalidad o reparar fallos o errores. Tal programabilidad puede permitir mejoras y funcionalidad considerables cuando se localizan errores o se crea una nueva funcionalidad.
El componente de retardo 204 esta configurado para retardar la emision de la senal de cierre al interruptor 104. El componente de retardo 204 puede recibir la senal de cierre desde el componente de control 202 y retardar la emision de la senal de cierre al interruptor 104. En una realization, el componente de retardo 204 retarda la emision de la senal de cierre durante un tiempo de retardo. El tiempo de retardo puede ser suficiente para permitir que mecanismos protectores del generador IED 102m, el generador 106, u otros mecanismos protectores protejan suficientemente el generador 106 de reconexion desincronizada. Por ejemplo, uno o mas componentes de hardware o software del generador 106, el generador IED 102, u otro dispositivo pueden proporcionar protection insuficiente durante un corto periodo despues de la reconexion, y el tiempo de retardo puede ser suficiente para retardar la emision de la senal de cierre hasta que haya pasado el corto periodo de tiempo de vulnerabilidad. En una realizacion, el tiempo de retardo puede ser de diez segundos o mas, por ejemplo entre un minuto y diez minutos. En una realizacion, el tiempo de retardo es ajustable entre ausencia de retardo y diez minutos.
En una realizacion, el componente de retardo 204 retarda la emision de la senal de cierre durante un tiempo de retardo medido a partir de la reception de la senal de cierre desde el componente de control 202.
En otra realizacion, el componente de retardo 204 retarda la emision de la senal de cierre durante un tiempo de retardo medido desde un aislamiento del generador 106 del sistema de distribution de energia 110. Por ejemplo, el tiempo de retardo puede ser medido a partir de un tiempo de aislamiento del generador 106 del sistema de distribucion de energia 110, por ejemplo cuando el interruptor 104 se ha abierto. Esto puede proporcionar una cantidad de retardo del tiempo de retardo o menos entre el momento en que la senal de cierre es emitida por el componente de control 202 y el momento en que la senal de cierre es emitida al interruptor 104. Dicho de otro modo, si la senal de cierre es emitida durante un tiempo superior al tiempo de retardo que sigue al aislamiento del generador 106, el componente de retardo 204 no puede retardar la senal de cierre en absoluto. Sin embargo, si la senal de cierre es emitida por el componente de control 202 muy poco despues del aislamiento, la senal de cierre puede ser retardada como maximo durante todo el tiempo de retardo.
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En una realization, el componente de retardo 204 incluye circuitos independientes del control por el componente de control 202. En una realizacion, el componente de retardo 204 puede incluir circuitos independientes del control por el componente de control 202 en el que los circuitos no estan controlados por un procesador u otro componente del componente de control 202. Por ejemplo, el componente de control 202 no puede controlar el funcionamiento del componente de retardo 204. Asimismo, el componente de control 202 no puede configurar un tiempo de retardo, desactivar un retardo, y7o permitir un retardo proporcionado por el componente de retardo 204. En una realizacion, el componente de retardo 204 puede incluir un temporizador basado en hardware tal como un circuito de tiempo analogico que no puede ser controlado o configurado por el componente de control 202. Por ejemplo, el temporizado basado en hardware puede ser configurable solo modificando fisicamente un circuito del temporizado basado en hardware o modificando fisicamente conexiones o conmutadores fisicos. En otra realizacion, el componente de retardo 204 puede incluir un temporizado de software o digital pero el componente de control 202 no puede proporcionar conexiones electricas al componente de retardo 204 que permiten que el componente de control 202 configure o controle el componente de retardo 204.
En una realizacion, un temporizador del componente de retardo 204 esta realmente basado en hardware. Por ejemplo, en una realizacion, el temporizador no se implementa en una matriz de puertas programables in situ (FPGA) o cualquier otro entorno reprogramable. El temporizador puede ser un circuito temporizador analogico. En una realizacion, el temporizador se inicia con el funcionamiento de un contacto de apertura de interruptor que puede dispararse al abrirse el interruptor 104 mediante el componente de control 202 o por un operador. Por ejemplo, un operador puede usar el contacto de apertura de interruptor para aislar un generador 106 al tiempo que se usa la salida de tiempo supervisado para el cierre. Alternativamente, el temporizador se puede iniciar con el funcionamiento de un contacto de cierre que se cierra en respuesta a la reception de la senal de cierre desde el componente de control 202 o un operador. Esta realizacion puede permitir una reconexion rapida y ademas prevenir posteriores intentos de reconexion rapidos.
En una realizacion, el componente de retardo 204 es configurable desde un lugar remoto. Por ejemplo, el componente de retardo 204 no puede ser configurable usando un dispositivo en comunicacion con el generador IED 102 en una red. El componente de retardo 204
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puede solamente ser configurable en persona ajustando modificando fisicamente o configurando de otro modo el componente de retardo 204.
En una realization, el componente de retardo 204 incluye un componente de configuration de hardware y el componente de retardo 204 es configurable in situ usando el componente de configuracion de hardware. Por ejemplo, el componente de configuracion de hardware puede incluir un conmutador de paquete doble en lmea (DIP), terminales puente, y/o otros componentes fisicos que requieren manipulation fisica para modificar un tiempo de retardo, desactivar el retardo de la senal de cierre, y/o permitir el retardo de la senal de cierre. Por ejemplo, se puede establecer un conmutador DIP con multiples conmutadores en un estado de retardo ajustando todos los conmutadores en una position activada. Un retardo intermedio se puede ajustar ajustando algunos de los conmutadores en una posicion desactivada y algunos de los conmutadores en una posicion desactivada. En una realizacion, el componente de configuracion de hardware es la unica manera de permitir, desactivar, o configura de otro modo el componente de retardo 204. En otra realizacion, se puede colocar un puente a traves de un terminal puente para permitir o desactivar el retardo y de este modo permitir una operation de tipo "regular” o "Aurora”.
El componente de retardo 204 que no es controlable por el componente de control 202 y/o inconfigurable desde un lugar remoto puede proporcionar una fuerte protection contra un ataque Aurora. Por ejemplo, si el componente de control 202 no puede controlar el componente de retardo 204, un usuario remoto no puede dar instrucciones al componente de control 22 para anular o modificar el funcionamiento del componente de retardo 204. Asimismo, un usuario remoto no podra reprogramar o modificar el componente de control 202 para deshabilitar el retardo proporcionado por el componente de retardo 204 y cualquier intento de reconexion sera retardado hasta que otros mecanismos puedan evitar y prevenir cualesquiera cierres desincronizados. De este modo, cualquier individuo que intente causar un cierre desincronizado debe acceder fisicamente al generador IED 102 para intentar iniciar el cierre desincronizado. Debido a que la seguridad fisica puede ser mas facil de garantizar que la seguridad de la red y/o debido a que una persona individual no puede encontrarse en multiples sitios de generation de energia al mismo tiempo, cualquier intento de cierre desincronizado puede ser bloqueado o tener exteriormente un alcance limitado.
En una realizacion, el generador IED 102 se puede configurar para detectar cambios en el componente de retardo, y disparar una alarma cuando se realizan cambios. Por ejemplo, el
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procesador del componente de control 202 se puede configurar para leer la posicion del conmutador DIP o puente antes de activar un comando de cierre. Si la posicion se ha cambiado desde una posicion anterior, entonces el procesador puede emitir una alarma. En otra realization, el procesador se puede configurar para leer periodicamente la posicion del conmutador DIP o puente, leer la posicion segun un programa, o en caso de un evento tal como, por ejemplo, una reception de un comando de apertura, reception de un comando de cierre, detection de un fallo, recepcion de una alarma de otro IED, o similar, y la emision de una alarma si la posicion ha cambiado. En otra realizacion, el IED se puede configurar para, tras la deteccion de un cambio en la posicion de un conmutador DIP o puente, tomar una action tal como, por ejemplo, emitir una alarma, desactivar el acceso de red, desactivar el acceso de panel frontal, requerir una contrasena antes de aceptar un comando, introducir un modo seguro, desactivar el cierre manual, o similar.
De este modo, el componente de retardo 204 implementa un retardo de cierre dentro del generador IED 102 que sin embargo no puede ser burlado debido a la independencia del componente de retardo 204 del componente de control 202. Si el componente de retardo 204 no fuese independiente, un usuario no autorizado que tomase el control del generador IED 102 tambien podria configurar o desactivar el retardo proporcionado por el componente de retardo 204. De este modo, el generador IED 102 de la figura 2 proporciona mitigation "Aurora” incluso si se ha atacado o reprogramado a distancia todo el retardo.
En una realizacion, el componente 204 puede incluir el componente contador 206. El componente contador 206 puede contar un numero de intentos de reconexion. En una realizacion, el componente contador 206 puede permitir un numero fijo de intentos de reconexion en un periodo de tiempo espedfico antes de retardar la emision de una senal de cierre al interruptor 104. Por ejemplo, el componente de retardo 204 no puede proporcionar ningun retardo a una senal de cierre hasta que el componente contador 206 cuente tres intentos de reconexion dentro de un periodo de tiempo de un minuto. De este modo, la inclusion del circuito contador se puede usar para permitir un numero fijo de operaciones rapidas de cierre, que pueden ser deseables en algunos ajustes, tales como cuando se conecta una portion de una red de distribution de energia a otra portion de la red de distribution de energia. Se puede usar cualquier otro numero fijo de intentos de reconexion y periodo de tiempo espedfico en otras realizaciones. Al igual que el componente de retardo 204, el componente contador 206 puede ser independiente del control del componente de control 202 y/o puede ser inconfigurable desde un lugar remoto.
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El generador IED 102 puede incluir un componente de comunicacion 208 para comunicar con otros dispositivos. En una realization, el componente de comunicacion 208 puede permitir que el generador IED 102 comunique con otro dispositivo bien directamente o sobre una red de comunicacion tal como la red 108. Por ejemplo, un controlador de automatization que controla el funcionamiento del generador IED 102 y/o uno o mas sistemas o IED adicionales pueden comunicar con el generador IED 102 por el componente de comunicacion 208. Los comandos de control, las actualizaciones u otros comandos o senales pueden ser enviados al generador IED 102 por el controlador de automatizacion u otro dispositivo. En una realizacion el componente de control 202 puede enviar instrucciones u otra information a otro dispositivo a traves del componente de comunicacion 208.
El generador IED 102 con el componente de retardo integrado 204 previene la apertura y cierre rapido del interruptor de generador 104 que permite que otros procedimientos y dispositivos de mitigation operen para prevenir el cierre desincronizado. El retardo proporciona una protection considerable contra los ataques Aurora. Debido que los ataques Aurora toman ventaja respecto de la vulnerabilidad de otros mecanismos de proteccion en un corto periodo de tiempo de apertura, el retardo de reconexion puede dar como resultado una reconexion rapida, y de este modo los ataques Aurora, imposibles, el retardo no puede desactivarse a distancia y de este modo el acceso fisico puede ser necesario para llevar a cabo cualquier ataque desincronizado sobre un generador u otro sistema de energia. El retardo proporcionado por el componente de retardo 204 generalmente no reduce el rendimiento porque los generadores normalmente no son necesarios para reconectarse rapidamente al sistema de energia despues de la desconexion. En el peor de los casos, incluso cuando un generador se desconecta accidentalmente, el tiempo mas corto para una reconexion normal sera a menudo del orden de varios minutos. Sin embargo, incluso si la reconexion rapida a veces es necesaria, tal como cuando se reconecta una portion de la red de distribution de energia a otra portion de la red de distribucion de energia, el componente contador 206 puede permitir un numero fijo de intentos de reconexion antes de proporcionar el retardo. Esto puede proporcionar proteccion mientras se sigue permitiendo una capacidad de reconexion rapida optima si es necesaria.
Una realizacion a modo de ejemplo en la que la capacidad de reconexion rapida puede ser
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necesaria es aquella en la que uno o mas interruptores conectan una porcion de un sistema de distribution de energia que no incluye maquinaria rotativa al resto del sistema de distribution de energia. Por ejemplo, dos o mas interruptores pueden ser capaces de aislar la porcion del sistema de distribucion de energia que no incluye maquinaria rotativa y, si se encuentra aislado o cerrada, puede causar un cierre desincronizado entre la porcion del sistema de distribucion de energia y el resto del sistema de distribucion de energia. Esto causa un fallo en la lmea y podria danar el equipo rotativo, tal como generadores o motores electricos, conectado al sistema de distribucion de energia en otros lugares fuera de la porcion del sistema de distribucion de energia que no incluye maquinaria rotativa. Aunque puede ser deseable reconectar rapidamente diferentes porciones del sistema de distribucion de energia, tambien puede ser deseable limitar multiples aperturas y cierres de un interruptor. En este caso, el componente contador 206 en uno o mas de los interruptores permite un numero fijo de numero de intentos de reconexion antes de retardar cualquier intento de reconexion.
La figura 3 es un diagrama esquematico ejemplar 300 que ilustra la conexion logica interna y externa a modo de ejemplo de un generador IED 102. Se muestra el generador IED 102 que incluye un componente de control 202 y un componente de retardo 204. El componente de control 202 incluye un autosincronizador interno 302 y un sincronizador 302. El componente de retardo 204 incluye un retardo de tiempo sobre el retardo de recogida (TPDU) 306, un conmutador DIP 308, y un conmutador de salida de cierre de interruptor 310. El diagrama 300 tambien ilustra componentes externos que incluyen un componente de aislamiento 312, un autosincronizador externo 314, un indicador de cierre manual 316, y una bobina de cierre de interruptor 318.
El componente de aislamiento 312 esta conectado a una primera entrada 320 del generador IEP 102. El componente de aislamiento 312 puede detectar que un generador IED se ha aislado de un sistema de distribucion de energia y proporcionar una senal al generador IED 102 que indica el aislamiento. En una realization el componente de aislamiento 213 detecta el aislamiento del generador u otro sistema de distribucion de energia detectando la apertura de un interruptor. El componente de aislamiento 312 puede estar incluido dentro del generador IED 102 en una realizacion.
El autosincronizador externo 314 y el indicador de cierre manual 316 estan conectados a la segunda entrada 322 del generador IED 102. El autosincronizador externo 314 se puede
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configurar para ajustar uno o mas de entre tension, frecuencia y angulo de fase del generador 106 respecto del sistema de distribution de energia 110 para sincronizar el generador 106 y el sistema de distribucion de energia 110. El autosincronizador externo 314 puede emitir una senal que indica que el generador 106 esta sincronizado con el sistema de distribucion de energia 110. El indicador de cierre manual 316 puede indicar que un operador ha intentado iniciar el reconexion del interruptor 104 usando un conmutador u otra interfaz hombre-maquina.
La segunda entrada 322, conectada al autosincronizador externo 314 y al indicador de cierre manual 316 esta dispuesta en el verificador de sincronizacion 304 del componente de control 202. El verificador de sincronizacion 304 puede determinar si el generador 106 esta sincronizado con un sistema de distribucion de energia correspondiente 110. El verificador de sincronizacion 304 puede recibir la entrada de una variedad de diferentes sensores y/o dispositivos para determinar si el generador 106 esta sincronizado. Si el verificador de sincronizacion 304 determina que el generador 106 y el sistema de distribucion de energia 110 estan suficientemente sincronizados y/o recibe una senal del auto sincronizador externo 314 o el indicador de cierre manual 316 para cerrar el interruptor 104, el verificador de sincronizacion 304 emite una senal autentica.
El autosincronizador interno 302 del componente de control 202, similar al autosincronizador externo 314, pueden configurarse para ajustar una o mas de la tension, frecuencia, t angulo de fase del generador 106 respecto del sistema de distribucion de energia 110 para sincronizar el generador 106 respecto del sistema de distribucion d energia 110. El autosincronizador interno 302 puede emitir una senal autentica que indica que el generador 106 esta sincronizado.
La salida del autosincronizador interno 302 y el verificador de sincronizacion 304 se combinan a traves de la funcion O 330 para crear una lmea de senal de cierre 324. La lmea de senal de cierre 324 se configura para proporcionar una senal de cierre al componente de retardo 204, cuando la entrada tanto del autosincronizador interno 302 como del verificador de sincronizacion 304 es autentica. En una realization, la senal de cierre comprende una senal "autentica” como salida de la funcion O.
La primera entrada 320 esta conectada al retardo TDPU 306. Al recibir la indication de aislamiento del generador 106, el retardo TDPU 306 inicia m temporizador. Por ejemplo,
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cuando se activa la entrada en el retardo TDPU 306, se inicia un temporizador basado en hardware y la salida del retardo TDPU 306 se establece en falso hasta que haya pasado un tiempo de retardo.
Un tiempo de retardo del retardo TDPU 306 es controlado por el conmutador DIP 308. El conmutador DIP 308 puede incluir uno o mas conmutadores que pueden ser manipulados para establecer el retardo 306 en dos o mas estados. Por ejemplo, los estados pueden incluir un estado desactivado, un estado activado, y/o uno o mas estados de tiempo de retardo. En una realizacion, el tiempo de retardo es ajustable entre 1 y 10 minutos o el retardo puede desactivarse por completo. En una realizacion, al conmutador DIP 308 solo se puede acceder fisicamente retirando hardware del chasis del generador IED 102. El conmutador DIP 308 tambien proporciona una salida al componente de control 202 de manera que el estado actual del componente de retardo 204 puede ser leido por el componente de control 202 o un dispositivo remoto.
Cuando la salida del retardo TDPU 306 y la funcion O del componente de control 202 son ambos autenticos, y la funcion Y del componente de retardo 204 dispara el funcionamiento del conmutador de salida de cierre de interruptor 310. El conmutador de salida de cierre de interruptor 310 se conecta a la bobina de cierre de interruptor 318 que cierra el interruptor 104 en respuesta al componente de retardo 204 que cierra el conmutador de salida de cierre de interruptor 310.
Como se ha mencionado anteriormente el componente de control 202 se puede implementar en microprograma u otras instrucciones que pueden ser ejecutadas por un procesador, Por ejemplo, el autosincronizador interno 302, el verificador de sincronizacion 304, y/o la funcion O 330 se pueden implementar como codigo almacenado en memoria. Asimismo, el componente de retardo 204 se puede implementar independientemente del componente de control 202 y puede ser inconfigurable por el componente de control 202. En una realizacion, el retardo TDPU 306, la funcion Y 332, el conmutador DIP 308, y/o el conmutador de salida de cierre de interruptor 310 se pueden implementar en hardware no programable. Debido a que el componente de retardo 204 se implementa independientemente del control del componente de control 202, tal como en hardware, el generador IED 102 previene ataques "Aurora” incluso si un individuo es capaz de conseguir el control total del generador IED 102 y reprogramar los ajustes y/o el microprograma. Por ejemplo, el generador IED 102 previene el cierre no deseado de un interruptor bajo cualquier
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escenario de ciberataque remoto de hasta e incluyendo la carga y ejecucion de una imagen de microprograma modificada.
La figura 4 es un diagrama de flujo esquematico que ilustra un procedimiento 400 para prevenir el cierre desincronizado. El procedimiento 400 puede ser usado por un IED que conecta un sistema de energia a otro sistema de energia. En una realizacion, el procedimiento 400 se puede usar para prevenir el cierre desincronizado entre un generador y un sistema de distribucion de energia. En otra realizacion, el procedimiento 400 se puede usar en multiples IED para prevenir el cierre desincronizado entre una primera porcion de un sistema de distribucion de energia y una segunda porcion del sistema de distribucion de energia.
El procedimiento 400 incluye la emision 402 selectiva de una senal de cierre para hacer que un interruptor conecte una porcion de un sistema de distribucion de energia (tal como, por ejemplo, un generador) a otra porcion del sistema de distribucion de energia. En una realizacion, la senal de cierre es emitida 402 por un componente de control de un generador IED. El componente de control se puede configurar para controlar selectivamente la apertura y el cierre del interruptor. El interruptor se puede situar electricamente entre la primera porcion de un sistema de distribucion de energia y otra porcion del sistema de distribucion de energia.
El procedimiento 400 incluye el retardo 404 de la emision de la senal de salida a un interruptor usando un componente de retardo. El componente de retardo puede ser un componente de retardo de un generador IED. El componente de retardo puede incluir circuitos independientes del control por el componente de control y el componente de retardo puede ser inconfigurable desde un lugar remoto. En una realizacion, el procedimiento 400 tambien incluye contar un numero de intentos de reconexion usando un componente contador antes del retardo 404 de la emision de la senal de cierre por el componente de retardo.
La descripcion anterior proporciona numerosos detalles espedficos para una comprension exhaustiva de las realizaciones descritas en el presente documento. Sin embargo, el experto en la tecnica reconocera que uno o mas de los detalles espedficos pueden ser omitidos, modificados, y/o sustituidos por un procedimiento o sistema similar.
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REIVINDICACIONES
1. - Un dispositivo electronico inteligente (IED) que comprende:
un componente de control configurado para controlar selectivamente la apertura y el cierre de un interruptor, en el que el componente de control emite selectivamente una senal de cierre para hacer que el interruptor conecte una primera porcion de un sistema de distribution de ene^a a otra porcion del sistema de distribution de ene^a, y
un componente de retardo configurado para retardar la emision de la senal de cierre al interruptor, en el que el componente de retardo comprende circuitos independientes del control por el componente de control, y en el que el componente de retardo es inconfigurable desde un lugar remoto.
2. - El IED de la reivindicacion 1, en el que el componente de retardo comprende un componente de configuration de hardware y en el que el componente de retardo es configurable in situ usando el componente de configuracion de hardware.
3. - El IED de la reivindicacion 2, en el que el componente de hardware comprende un conmutador.
4. - El IED de la reivindicacion 2, en el que el componente de hardware comprende un terminal puente.
5. - El IED de la reivindicacion 2, en el que el componente de retardo es configurable a un estado de no retardo en el que la emision de la senal de cierre no es retardada.
6. - El IED de la reivindicacion 2, en el que la emision de la senal de cierre es retardada por un tiempo de retardo, en el que el tiempo de retardo es configurable por el componente de hardware.
7. - El IED de la reivindicacion 2, en el que el componente de control emite una alarma al detectar un cambio en la configuracion del componente de configuracion de hardware.

Claims (20)

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  2. 8. - El IED de la reivindicacion 1, en el que el componente de retardo comprende un circuito temporizador analogico.
  3. 9. - El IED de la reivindicacion 1, en el que el componente de retardo comprende un retardo de tiempo sobre el retardo de recogida (TDPU).
  4. 10. - El IED de la reivindicacion 1, en el que el componente de retardo comprende un componente contador que permite un numero fijo de intentos de reconexion antes de retardar la emision de la senal de cierre.
  5. 11. - El IED de la reivindicacion 1, que comprende, ademas, un componente de aislamiento para detectar el aislamiento de la primera porcion del sistema de distribution de energia de la segunda porcion del sistema de distribucion de energia.
  6. 12. - El IED de la reivindicacion 11, en el que el componente de aislamiento detecta la apertura del interruptor.
  7. 13. - El IED de la reivindicacion 11, en el que la primera porcion del sistema de distribucion de energia comprende una porcion de una red de distribucion de energia aislable abriendo el interruptor y uno o mas interruptores adicionales y en el que el componente de aislamiento detecta la apertura del interruptor y el uno o mas interruptores adicionales.
  8. 14. - El IED de la reivindicacion 1, en el que el componente de retardo esta configurado para retardar la emision de la senal de cierre por un tiempo de retardo.
  9. 15. - El IED de la reivindicacion 14, en el que el tiempo de retardo se mide a partir de un tiempo de aislamiento de la primera porcion del sistema de distribucion de energia de la segunda porcion del sistema de distribucion de energia.
  10. 16. - el IED de la reivindicacion 1, en el que el componente de control esta configurado para comunicar sobre un enlace de comunicacion con un dispositivo remoto.
  11. 17. - Un sistema de control para controlar la conexion de una primera porcion de un sistema de distribucion de energia a una segunda porcion del sistema de distribucion de energia,
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    comprendiendo el sistema de control: un interruptor; y
    un rele basado en microprocesador que comprende:
    un componente de control configurado para controlar selectivamente la apertura y el cierre de un interruptor, en el que el componente de control emite selectivamente una senal de cierre al interruptor para conectar la primera porcion del sistema de distribution de energia a la segunda portion del sistema de distribucion de energia; y
    un componente de retardo configurado para retardar la emision de la senal de cierre al interruptor, en el que el componente de retardo comprende circuitos independientes del control por el componente de control y en el que el componente de retardo es inconfigurable desde un lugar remoto.
  12. 18. - El sistema de control de la reivindicacion 17, que comprende, ademas, un componente de sincronizacion.
  13. 19. - El sistema de control de la reivindicacion 17, en el que el componente de sincronizacion es interno al IED.
  14. 20. - El sistema de control de la reivindicacion 17, en el que el componente de sincronizacion es externo al IED.
  15. 21. - El sistema de control de la reivindicacion 17, en el que la primera y segunda porciones del sistema de distribucion de energia son aislables por el interruptor y uno o mas interruptores adicionales.
  16. 22. - El sistema de control de la reivindicacion 17, en el que la primera porcion del sistema de distribucion de energia comprende una maquina rotativa.
  17. 23. - El sistema de control de la reivindicacion 17, en el que la maquina rotativa comprende un generador.
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  18. 24. - El sistema de control de la reivindicacion 17, en el que el componente de retardo comprende un componente de configuracion de hardware y en el que el componente de retardo es configurable in situ usando el componente de configuracion de hardware.
  19. 25. - El sistema de control de la reivindicacion 24, en el que el componente de control emite una alarma al detectar un cambio en la configuracion del componente de configuracion de hardware.
  20. 26. - Un procedimiento para prevenir el cierre desincronizado, comprendiendo el procedimiento:
    controlar selectivamente la apertura y el cierre de un interruptor usando un componente de control de un IED, en el que el componente de control emite selectivamente una senal de cierre para hacer que el interruptor conecte una primera porcion de un sistema de distribucion de energia a otra porcion del sistema de distribucion de energia; y
    retardar la emision de la senal de cierre al interruptor usando un componente de retardo del IED, en el que el componente de retardo comprende circuitos independientes del control por el componente de control y en el que el componente de retardo es inconfigurable desde un lugar remoto.
    imagen1
    Interruptor
    Sistema de
    distribucion de
    energia
    Generador IED
    FIG. 1
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