Modelamiento conceptual y metodología para el desarrollo de un gemelo digital orientado a la ciberseguridad del tacómetro óptico en aerogeneradores de ELECAUSTRO S.A.
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http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32330| Title: | Modelamiento conceptual y metodología para el desarrollo de un gemelo digital orientado a la ciberseguridad del tacómetro óptico en aerogeneradores de ELECAUSTRO S.A. |
| Authors: | Calle Guevara, Pablo Esteban |
| Advisor: | Quizhpi Palomeque, Flavio Alfredo |
| Abstract: | This research paper details the development of a cybersecurity-oriented Digital Twin for the optical tachometer in PMSG wind turbines at the Huascachaca Wind Farm, operated by ELECAUSTRO S.A., with the objective of mitigating critical infrastructure vulnerabilities against threats such as False Data Injection (FDI) attacks that can destabilize the grid. To achieve this, the methodology establishes an architecture structured into five layers (Physical, Communication, Processing, Simulation, and Visualization) that achieves a successful convergence between operational technology (OT) and information technology (IT). On one hand, it employs MATLAB/Simulink to simulate the turbine's electromechanical behavior with high fidelity by integrating FOC and VOC controls, which ensures extremely high-quality power delivery with a total harmonic distortion (THD) of just 0.04%. On the other hand, communication is managed via low-latency TCP/IP sockets to a Python server, where the Isolation Forest Artificial Intelligence algorithm analyzes telemetry and detects any anomalous behavior in real time (in under 50 milliseconds) without the need for prior supervision, immediately displaying alerts on a visual and interactive dashboard. Ultimately, this unified model functions as a secure testing environment (testbed) that allows for the evaluation of cyber threats without compromising real equipment, thereby strengthening cyber resilience and guaranteeing the continuity of the electrical supply to society. |
| Translated abstract: | El presente trabajo de investigación detalla el desarrollo de un Gemelo Digital orientado a la ciberseguridad del tacómetro óptico en los aerogeneradores de tipo PMSG de la Central Eólica Huascachaca, operada por ELECAUSTRO S.A., con el objetivo de mitigar las vulnerabilidades de la infraestructura crítica frente a amenazas como los ataques de Inyección de Datos Falsos (FDI) que pueden desestabilizar la red. Para lograr esto, la metodología establece una arquitectura estructurada en cinco capas (Física, Comunicación, Procesamiento, Simulación y Visualización) que logra una convergencia exitosa entre las tecnologías de operación (OT) y de información (IT). Por un lado, emplea MATLAB/Simulink para simular con alta fidelidad el comportamiento electromecánico de la turbina integrando controles FOC y VOC, lo cual asegura una entrega de energía de altísima calidad con una distorsión armónica (THD) de apenas el 0,04%, Por otro lado, la comunicación se gestiona mediante sockets TCP/IP de baja latencia hacia un servidor en Python, donde el algoritmo de Inteligencia Artificial Isolation Forest analiza la telemetría y detecta cualquier comportamiento anómalo en tiempo real (en menos de 50 milisegundos) sin necesidad de supervisión previa, reflejando inmediatamente las alertas en un panel de control visual e interactivo. En definitiva, este modelo unificado funciona como un entorno de pruebas seguro (testbed) que permite evaluar ciberamenazas sin comprometer los equipos reales, fortaleciendo la ciber-resiliencia y garantizando la continuidad del suministro eléctrico a la sociedad. |
| Keywords: | ELECTRICIDAD RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVABLES - ENERGÍA EÓLICA PROTOCOLOS DE REDES DE COMPUTADORES TACÓMETROS INTELIGENCIA ARTIFICIAL |
| Issue Date: | Feb-2026 |
| URI: | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32330 |
| Language: | spa |
| Appears in Collections: | Grado |
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