Умные счетчики мертвы, да здравствуют умные сети

Имеет ли смысл говорить о мрачности Smart Metering, в то время как в Европе и мире уже вовсю идет внедрение? Развертывание крупных проектов в Испании, Франции или Великобритании — где отступление со сцены?

Каковы изменения в энергетической отрасли?

Многие могут удивиться, но есть и те, кто уже знает, что это естественная эволюция. Умный учет (в его сегодняшнем виде) с его ограничениями уступает место умной сети, которая может использовать имеющиеся технологии более сложным образом.

В силу многих обстоятельств энергетика переживает важнейшие необратимые изменения. Классическая схема, то есть тарифы, начинает исчерпывать себя, современные экологичные источники питания отличаются высокой степенью непредсказуемости поставок с изменениями практически в секундные интервалы. Определенный поток энергии от крупного производителя к потребителю существенно меняется, поскольку все большую роль играют распределенные источники питания, а производство перемещается как на низкий, так и на высокий уровень напряжения.

И, наконец, идея о характеристиках нагрузки, когда основные гармоники относятся к небольшим потребителям, а высшие гармоники — к большой нагрузке, также устарела. В настоящее время в современных домах используются приборы с низким потреблением, и редко можно найти прибор, который бы не искажал работу энергосети. В этом месте необходимо отметить, что ситуация может остаться (в лучшем случае) прежней, но это очень оптимистичный взгляд.

Недостатки интеллектуальных счетчиков

Все эти эффекты (список не окончательный) негативно влияют на стабильность сети как с точки зрения энергетического баланса, так и с точки зрения электромагнитной совместимости. Впоследствии они значительно увеличивают производственные затраты и оказывают негативное влияние на распределение за счет увеличения потерь. При использовании преобразователей в бытовой технике и в современных локальных источниках питания они не проходят регулярную проверку и часто не выполняют своего назначения. Есть только два инструмента, как решить эту ситуацию.

Первая возможность — это точное измерение в диапазоне до примерно 10 кГц, то есть во всех квадрантах и до 200 гармоник. Вторая — отложенное потребление. Другими словами, мы должны значительно вовлечь потребителя в игру. Более того, мы должны убедить потребителя в преимуществе этого инструмента даже при очень малом значении регулируемой мощности. Очевидно, что для этого необходимо использовать синергетический эффект измерения и контроля энергопотребления. Тот же канал связи и то же устройство будут служить и для других потребляемых потребителем энергий (воды, тепла…).

Перечисленные факты способствуют формированию запросов к современному электронному устройству, которое (по традиции и старой привычке) до сих пор называется e-meter.

Новые требования к технологиям Smart Grid

Мы уже упоминали об основных требованиях к измерениям. Относительно быстрая связь с системой управления относится к другим запросам. Необходимо различать вес отдельных сообщений, время реакции на выход отдельных действий, соответственно. Выполнение регламентных распоряжений должно занимать менее одной минуты, а передача сообщений большого объема происходит в моменты снижения нагрузки (или когда другой канал передачи не занят).

Один из самых важных запросов — распределение принятия решений. Передача всех данных в центральную систему, которая впоследствии будет решать, как ими управлять, — это настоящее расточительство. Если энергетическая система ведет себя нормально, то переданные данные в большинстве случаев выбрасываются. Это значит, что необходимо принимать решения на самом низком уровне и передавать только отчеты и отклонения.

Есть очень важное пожелание — контролировать отложенное потребление клиента. Электронный счетчик должен быть оснащен дополнительными каналами связи для управления бытовыми приборами, контроля локальной выработки электроэнергии (т.е. перетока энергии в накопительный элемент потребителя — нагрев воды и т.д.).

Нельзя забывать и о безопасности системы. Каналы связи свободно открыты, и эта критическая инфраструктура обеспечивает нормальную жизнь и работу всей страны. Уже определены требования к характеристикам системы, способам защиты, уровню шифрования, управлению ключами и т. д. Достоверная передача данных от счетчика к биллингу крайне важна с юридической точки зрения. Внедрение электронной подписи — единственный актуальный инструмент для решения этой задачи.

Заключение: Достаточно ли хороши «умные» счетчики?

Есть обещание на будущее. Даже такая консервативная группа, как энергетическая отрасль (если она не находится под диктатом политических решений), на своих крупных пилотных проектах оценила, что AMM, или интеллектуальные средства учета, не являются достаточными с точки зрения будущего. По сути, у АММ есть две основные характеристики — дистанционное считывание активной энергии в узком частотном диапазоне и переключение тарифов. Только этими инструментами невозможно противостоять запросам, обрушивающимся на энергетику. Таким образом, умный учет умер, да здравствуют умные сети.

Заявки на установку квартирных счетчиков	Старые запросы (AMM, интеллектуальное измерение)	Фактические запросы (интеллектуальная сеть)
Измеренная энергия	Активный	Реактивный, кажущийся, деформационный
Измеренная мощность	Фаза, Всего	От Harmonics
Измерение тока нейтрали	Да	С анализом
Гармоники	До 10-го	До 200-й
Шифрование	AES 128	AES 256
Считывание, команды	Контрольная сумма	Цифровая подпись
Управление ключами	Нет	Ключи с дистанционной заменой
Производительность вычислений	Плохо (до 20 MIPS)	Отлично (более 250 MIPS)
Данные	Ограниченная обработка	С анализом, Гистограмма, Статистика

Хотите познакомиться с нашими современными решениями Smart Grid?