Закрыть

Система учета электроэнергии аскуэ: Система учета электроэнергии “Народное АСКУЭ”

Содержание

что о ней нужно знать

Что такое система учета электроэнергии АИИС КУЭ? Какой у нее принцип работы, область применения и особенности. Плюсы и минусы системы АИИС КУЭ.

В настоящее время энергосбытовыми организациями уделяется большое внимание автоматизированной системе учета электроэнергии. Контроль потребленной электроэнергии в реальном режиме времени позволяет эффективно использовать электроэнергию и экономить расходы на обслуживающий персонал. На автоматизированную систему учета переходят как юридические лица, так и многоквартирные дома, ТСЖ и садоводческие товарищества. Точный учет позволяет эффективно реагировать на изменение рынка при постоянном изменении тарифов. Это позволяет оперативно отслеживать мероприятия по энергосбережению. Чтобы получить необходимый результат, применяется автоматизированная информационно-измерительная система (она же АИИС КУЭ). В этой статье мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, что это такое и какой принцип работы у данной системы.

Содержание:

Описание системы

АИИС КУЭ — это прогрессивная структура, которая позволяет осуществлять автоматизированный сбор данных отпускаемой и потребляемой электроэнергии. Тем самым позволяет получать достоверную информацию о потреблении энергии.

Она необходима ресурсоснабжающим организациям, хозяйствующим субъектам, собственникам жилья, государству. Развитие цифровой техники позволило создать и внедрить АИИС КУЭ. Рассмотрим что это такое.

Автоматизированная система представляет собой комплекс технических средств и программное обеспечение, которые позволяют обеспечить:

  1. Дистанционное получение информации с интеллектуальных устройств индивидуального учета в режиме реального времени. Это «умные» счетчики, которые легко интегрируются в систему автоматизированного учета.
  2. Передачу полученной информации в личный кабинет.
  3. Обработку информации с перекачиванием в информационные системы, например, 1С, ГИС ЖКХ и другие.

На фото показаны «умные» счетчики:

Внедрение комплекса позволило упростить коммерческий учет электроэнергии. Аббревиатура расшифровывается как автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии. Кроме АИИС КУЭ встречается аббревиатура АСКУЭ, в ней применяются аналогичные устройства и программы сбора и обработки информации. Расшифровывается как автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии.

Принцип работы

Обе системы представляют аналогичные блок-схемы. Это трехуровневые ИИК системы.

Принцип работы программно-аппаратного комплекса заключается в следующем:

  • У потребителя монтируются первичные приборы учета с возможностью передачи информации по выделенным каналам связи, через интернет или с помощью GSM модема. При этом для сбора не требуется обслуживающий персонал. Исключается человеческий фактор. Данные можно получить в любое время и за любой промежуток времени. Они устанавливаются на подстанции, на предприятии, т.е. у конечных потребителей. Это первичный уровень ИИК. Они подключаются к блочным концентраторам, которые усиливают сигнал и передают ее дальше. Это первый уровень сбора информации.
  • Данные от интеллектуальных счетчиков поступают на сервер сбора. Где происходит первичная обработка информации. Второй уровень обеспечивает предварительную обработку данных в реальном времени. Происходит опрос, сбор информации и передача на третий уровень.
  • Третий уровень получает данные с сервера сбора. С помощью программного обеспечения производит расчет и передает в сервер базы данных, где выполняется окончательная обработка данных. Администратор системы может вывести информацию на дисплей. При этом он имеет возможность не только контролировать потребленную электроэнергию, но и оперативно отключать электроэнергию конкретному потребителю. Имеется возможность провести визуальный контроль, который позволит провести анализ. Подготовить и распечатать отчетную документацию. В том числе и начисления для произведения оплаты за электроэнергию.

На рисунке снизу представлена блок-схема АИИС КУЭ:


Плюсы и минусы АИИС КУЭ

Использование цифрового учета потребления электроэнергии – это уже реалии настоящего времени.

Заключение

Можно с уверенностью сказать, что в недалеком будущем компании поставщики электроэнергии полностью будут принимать данные по цифровым каналам связи. Однако, сдерживающим фактором оказывается не только высокая стоимость.

Сложность в создании и внедрении АИИС КУЭ, отсутствие специалистов. Они не только должны знать, как работает система, но и как подключить и как установить ее. Все это будет тормозить внедрение.

На сегодня для создания системы необходимо собрать нормативные документы. Произвести предпроектное задание. Выбрать подрядчика. Разработать технические условия и техническое задание на АИИС КУЭ. После монтажа и наладки оборудования, комплекс передается в опытную эксплуатацию, по ее итогам принимается в промышленное использование.

Это длительный период. Поэтому, прежде чем устанавливать программно-аппаратный комплекс учета, необходимо запастись терпением, проработать вопрос, для чего нужна система. После чего принимать решение о внедрении комплекса.

Опубликовано: 07.09.2020 Обновлено: 07.09.2020 нет комментариев

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии на современном рынке электроэнергии



Ключевые слова:АСКУЭ, автоматизированная система коммерческого учета, УСПД

Переход на рыночные механизмы функционирования электроэнергетики обусловил кардинальное изменение отношения к организации учета электроэнергии. Электроэнергия стала дорогим товаром. В связи с чем возрос интерес к автоматизированным системам контроля и учета электроэнергии как со стороны энергоснабжающих организаций, так и со стороны потребителей. Любая автоматизированная система учёта электроэнергии состоит из комплекса технических средств нового поколения, который имеет универсальные показатели назначения, что обеспечивает решение проблемы автоматизации учета электрической энергии и мощности различных потребителей.

АСКУЭ — это автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, иногда так же в литературе можно встретить АИИС КУЭ (автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учёта электроэнергии). АСКУЭ представляет собой комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, коммуникаций связи (сетей передачи данных), ЭВМ и программного обеспечения (ПО).

От точности микропроцессорного счетчика зависит успех всей цифровой системы. Можно сказать, что это практически компьютер, который снимает показания на точке учета.

В настоящий момент существует множество видов счетчиков, которые можно условно разделить по трём критериям:

  1. по классу точности;
  2. по функциональным возможностям;
  3. по количеству цифровых входов/выходов и интерфейсов.

По классу точности бывают 0,2S, 0,5S, 1,0. Для коммерческого учета, как правило, применяют обмотки с классами точности 0,5S и 0,2S. Буква “S” обозначает, что трансформатор тока проверяется по пяти точкам от 1 % до 120 % (1–5-20–100–120) от номинального тока. Обмотки классов точности 1, 0,5, 0,2 проверяются лишь в четырех точках: 5–20–100–120 % от номинального тока.

Счетчики так же различают по функциональным возможностям. Почти все цифровые счетчики в своей максимальной конфигурации сегодня могут учитывать по тарифам активную и реактивную энергию и мощность в двух направлениях, фиксировать максимальную мощность нагрузки на заданном интервале времени, хранить измеренные данные в своей памяти до года, измерять некоторые параметры качества электроэнергии (напряжение, ток, частоту, углы сдвига фаз, провалы напряжения и т. д.).

Наличие цифровых выходов, или интерфейсов счетчика, через которые данные будут передаваться в компьютер. Современные счетчики осуществляют передачу уже готовых данных в киловатт-часах во время установленной с ними связи. Если по каким-то причинам связь не была установлена, то вся информация в течение нескольких месяцев собирается и хранится в памяти счетчика. При передаче данных компьютер обменивается со счетчиком специальными командами, которые подтверждают правильность переданной и принятой информации, поэтому гарантируется точность и сохранность все данных.

Какой цифровой интерфейс будет иметь счетчик, зависит в основном от конфигурации системы и определяется поставщиком на этапе проектирования.

УСПД предназначено не только для сбора данных со счетчиков, но и самостоятельной их обработки и передачи на верхний уровень и используется в более сложных системах. Например, если ставиться задача получать данные со счетчиков не раз в сутки, а каждые 3 минуты для наблюдения за графиком нагрузки. УСПД позволяет системе объединить решение задач как коммерческого, так и технического учета.

В большинстве случаев, к УСПД помимо цифровых счетчиков можно подключить и индукционные счетчики с импульсными выходами, что дает возможность сделать систему более дешёвой и не менять сразу все счетчики электроэнергии. Кроме того, УСПД необходимо при выходе на федеральный оптовый рынок электроэнергии и мощности (ФОРЭМ). В этом случае все данные остаются на уровне предприятия, а энергопоставляемой организации предаются только необходимая информация о потреблении электроэнергии.

Устройство сбора и передачи данных может передавать данные со значительно меньшей скоростью, а это снижает требования к каналам передачи данных. УСПД также упрощает задачу объединения системы АСКУЭ с системой управления предприятием, за счет применения различных протоколов связи. Во многих случаях применение устройства сбора и передачи данных позволяет повысить гибкость системы

Основной же задачей автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии является точное измерение количества потребленной и переданной энергии и мощности, обеспечении возможности хранения этих измерений и доступа к этим данным при произведении расчетов с поставщиком или потребителем. Кроме того, важной составляющей является возможность анализа потребления (передачи) энергии и мощности. Иногда анализ режимов потребления за месяц позволяет обнаружить существенные просчеты в организации работы предприятия с точки зрения потребления электроэнергии.

В настоящее время положение вещей в сфере учета потребления энергоресурсов сохраняет характер рыночных отношений в экономике ЖКХ, способствуя их бесхозяйственному использованию, препятствуя эффективному внедрению энергосберегающих мероприятий.

Повышение эффективности работы энергопоставляющего предприятия требует максимальной оптимизации производства энергии, откуда вытекает необходимость внедрения энергосберегающих технологий, что возможно только при использовании автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов.

В энергетике АСКУЭ — самая точная система измерения. Система создает налаженный коммерческий учет, локализует потери и хищения энергоресурсов, позволяет анализировать работу каждого объекта и, соответственно, планировать действия с максимальной эффективностью. В дополнение — это незаменимый инструмент для разрешения споров между энергоснабжающими организациями и потребителями.

Внедрение АСКУЭ может обеспечить значительную экономию денежных средств по оплате энергоресурсов. Это позволит снять необоснованную экономическую нагрузку со всех групп потребителей и в первую очередь с предприятий бюджетной сферы. АСКУЭ ведет к существенному сокращению потерь, а это дает возможность изыскать ресурсы на дальнейшее развитие.

АСКУЭ позволяет автоматизировать и расчеты с потребителями, организовать комплекс процессов и решений на предприятиях связи, ответственных за сбор информации об использовании телекоммуникационных услуг, их тарификацию, выставление счетов абонентам, обработку платежей, что, как правило, приводит к увеличению сбора платежей с населения. Перспектива интеграции с финансово-расчетными структурами открывает также большие перспективы: есть возможность контролировать платежи и сокращать сроки выставления платежных документов.

АСКУЭ делает порядок расчетов за энергоресурсы прозрачным, как для поставщика, так и для потребителя. Экономический эффект от АСКУЭ по всем технико-экономическим обоснованиям и заключениям экспертов — 10–15 %.

Помимо экономического эффекта, внедрение АСКУЭ позволит значительно улучшить деятельность теплоснабжающих предприятий и в инженерно-техническом аспекте. Интегрируя АСКУЭ в производственную деятельность, можно реализовать автоматизированное оперативное диспетчерское управление и контроль, повысить оперативность аварийных служб, используя косвенные расчетные методики и анализ — организовывать планово-предупредительные ремонты и планировать техническое перевооружение предприятия.

Система АСКУЭ позволяет получить полную картину энергопотребления и распределения энергоресурсов, создает инвестиционную привлекательность предприятия и предоставляет возможность решить весь комплекс задач по оптимизации энергоснабжения объектов.

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии является важным изобретением нашего века, ведь она осуществляет своевременный учет расхода электроэнергии, позволяет производить отслеживание технического состояния и выявление неисправных счетчиков электроэнергии. АСКУЭ сделает нашу жизнь проще!

Литература:

  1. Osika L. K. Kommercheskii i tekhnicheskii uchet elektricheskoi energii na optovom i roznichnom rynke [Commercial and technical accounting of electric energy on the wholesale and retail market]. Saint Petersburg: Politekhnika, 2005. 359 p.
  2. Grechishchev V. P., Iakushev P. A. Realizatsiia pilotnogo proekta «Postroenie kompleksnoi sistemy ucheta na osnove tekhnologii SmartMetering» v Permskom krae [Implementation of the pilot project «Building complex system of accounting on the basis of technology SmartMetering» in Perm Krai]. sb. nauchn. tr. Energetika. Innovatsionnye napravleniia venergetike. CALS-tekhnologii v energetike”. Perm, 2012, pp. 11–17

Основные термины (генерируются автоматически): автоматизированная система, коммерческий учет электроэнергии, данные, класс точности, передача данных, счетчик, коммерческий учет, номинальный ток, устройство сбора, экономический эффект.

Not Found

Где купить в России? Представленная на сайте информация носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ. Для получения подробной информации о наличии и стоимости указанных товаров, пожалуйста, обращайтесь к нашим менеджерам по контактам, указанным на сайте. Пользовательское соглашение
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ

Настоящее соглашение является официальным документом OOO "Новые Технологии", ОГРН 1131690023178, ИНН 1656069657 (далее – Администратор) и определяют порядок использования посетителями (далее - Посетитель) сайта Администратора и обработки информации, получаемой Администратором от Посетителя.

  1. Соглашение может быть изменено Администратором в одностороннем порядке в любой момент, без какого-либо специального уведомления Посетителя Сайта.
  2. В случае, если при использовании Посетителями Сайта Администратору будет сообщена какая-либо информация, относящаяся прямо или косвенно к определенному или определяемому физическому лицу (далее – Персональные данные), ее последующая обработка будет осуществляться в соответствии с законодательством Российской Федерации. В отношении всех сообщаемых Персональных данных Посетитель дает Администратору согласие на их обработку. Администратор обрабатывает персональные данные Посетителя исключительно в целях предоставления Посетителю функций Сайта, размещенного на нем контента, маркетинговой, рекламной, иной информации, в целях получения Посетителем персонализированной (таргетированной) рекламы, исследования и анализа данных Посетителя, а также в целях предложения Посетителю своих товаров и услуг. В отношении всех сообщенных Администратору Посетителем своих персональных данных Администратор вправе осуществлять сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, распространение (в том числе передача любым третьим лицам, включая передачу персональных данных третьим лицам на хранение или в случае поручения обработки персональных данных третьим лицам), обезличивание, блокирование, уничтожение, трансграничную передачу, обработку с применением основных способов такой обработки (хранение, запись на электронных носителях и их хранение, составление перечней, маркировка) и иные действия в соответствии со статьей 3 Федерального закона от 27. 07.2006 № 152-ФЗ «О персональных данных».
  3. Посетитель понимает и соглашается с тем, что предоставление Администратору какой-либо информации о себе, не являющейся контактной и не относящейся к целям, обозначенным Администратором Сайта (не относящейся к деятельности Администратора, к продвигаемым им товарам и/или услугам, к условиям сотрудничества Администратора и Посетителя Сайта), а равно предоставление информации, относящейся к государственной, банковской и/или коммерческой тайне, информации о расовой и/или национальной принадлежности, политических взглядах, религиозных или философских убеждениях, состоянии здоровья, интимной жизни Посетителя Сайта или иного третьего лица запрещено.
  4. В случае принятия Посетителем решения о предоставлении Администратору какой-либо информации (каких-либо данных), Посетитель обязуется предоставлять исключительно достоверную и актуальную информацию. Посетитель Сайта не вправе вводить Администратора в заблуждение в отношении своей личности, сообщать ложную или недостоверную информацию о себе.
  5. Администратор принимает меры для защиты Персональных данных Посетителя Сайта в соответствии с законодательством Российской Федерации.
  6. Администратор не проверяет достоверность персональной информации, предоставляемой Посетителем Сайта, и не имеет возможности оценивать его дееспособность. Однако Администратор исходит из того, что Посетитель предоставляет достоверную персональную информацию и поддерживает эту информацию в актуальном состоянии.
  7. Администратор вправе запрещать Посетителю доступ к Сайту или к отдельным частям Сайта.
  8. Посетитель в соответствии с ч. 1 ст. 18 Федерального закона «О рекламе» дает Администратору свое согласие на получение сообщений рекламного характера.
  9. Согласие может быть отозвано субъектом персональных данных или его представителем путем направления письменного заявления ООО «Новые Технологии» или его представителю по адресу: 420030 Казань, Адмиралтейская д.3 к.4 п.1026.
  10. В случае отзыва субъектом персональных данных или его представителем Согласия на обработку персональных данных, ООО «Новые Технологии» вправе продолжить обработку без разрешения субъекта персональных данных при наличии оснований, указанных в пунктах 2 — 11 части 1 статьи 6, части 2 статьи 10 и части 2 статьи 11 Федерального закона №152-ФЗ «О персональных данных» от 26. 06.2006 г.
  11. Настоящее Согласие действует все время до момента прекращения обработки персональных данных по причинам, указанным в п. 9 данного документа.
© 2020 ГК "Новые технологии" : Счетчики однофазные, трехфазные, эталонные, АСКУЭ, устройства защитного отключения, выключатели автоматические, ограничители тока, комплектные трансформаторные подстанции, распределительные устройства и др. Продажа оборудования производства ЭНЕРГОМЕРА. Поставка по РФ и Казахстана. Все права защищены.

Мы в соц. сетях:

адрес для заявок: [email protected]

Автоматическая система коммерческого учета электроэнергии АСКУЭ. Создание, проектирование и внедрение АСКУЭ

Одной из наиболее актуальных задач для любого промышленного предприятия сегодня является эффективное энергосбережение, которое позволяет поддерживать конкурентоспособность в условиях постоянного роста стоимости энергоресурсов. Реализовать меры эффективного энергосбережения невозможно, если на предприятии не обеспечивается точный учет потребления электроэнергии. Важнейшим шагом на этом пути станет создание АСКУЭ.

Структура АСКУЭ

АСКУЭ — это автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии, которая обеспечивает дистанционный сбор информации с интеллектуальных приборов учета, передачу этой информации на верхний уровень, с последующей ее обработкой. Создание АСКУЭ позволяет автоматизировать учет, и добиться его максимальной точности. Также система учета электроэнергии дает возможность получать ценную информацию аналитического характера, необходимую для разработки действенных решений по энергосбережению.

Автоматическая система учета электроэнергии АСКУЭ имеет сложную иерархическую структуру, которая состоит из трех уровней:

  • Нижний уровень. Первичные измерители — интеллектуальные счетчики электроэнергии, обеспечивающие непрерывное измерение параметров и передачу данных на следующий уровень.
  • Средний уровень. Среда передачи данных, состоящая из устройств сбора и передачи данных (УСПД), которые обеспечивают непрерывный опрос измерителей, получая от них данные учета. Далее информация передается на верхний уровень.
  • Верхний уровень представляет центральный узел сбора данных, на сервера которого поступает информация со всех локальных УСПД. Связь обеспечивается специальным протоколом по высокоскоростному каналу передачи данных. На верхнем уровне применяется специальное программное обеспечение, позволяющее визуализировать полученные данные и осуществлять их анализ и подготовку отчетных документов.

Функции и возможности АСКУЭ

Автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии обеспечивают выполнение следующих основных функций:

  • непрерывный автоматический сбор данных с приборов учета и их отправка на сервер;
  • постоянное накопление и хранение данных за прошлые периоды;
  • анализ информации об энергопотреблении на предприятии, позволяющий обеспечить его оптимизацию;
  • выявление несанкционированных подключений к сети энергоснабжения на предприятии;
  • удаленное подключение и отключение от сети конечных потребителей.

АСКУЭ промышленных предприятий позволяют обеспечить максимальную точность учета и прозрачность расчетов с поставщиками электроэнергии. Кроме того, внедрение АСКУЭ открывает широкие возможности экономии электроэнергии. Благодаря этому такие системы, как правило, окупают себя в течение года.

Разработка и внедрение АСКУЭ

Компания «Инженерный центр «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ» предоставляет услуги по разработке и интеграции автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) в Москве и регионах на предприятиях любых отраслей промышленности. В том числе выполняются следующие работы:

  • предварительное обследование для получения информации, необходимой для разработки проекта;
  • проектирование АСКУЭ;
  • поставка оборудования и материалов для монтажа системы;
  • установка АСКУЭ на предприятии и выполнение пусконаладочных работ;
  • гарантийное и послегарантийное обслуживание системы.
 

СОЭБ-2П ДР, СТЭБ-04/1-3ДР, NP 515, Меркурий 230 и др.

ЗАЧЕМ ВАМ НУЖНА АСКУЭ
(автоматизированная система контроля учета электроэнергии)

1.     АСКУЭ нужна, чтобы плату за похищенную энергию не раскладывать на всех честных пользователей.

Как прекратить воровство электроэнергии? Как всем не платить за «самого хитрого»? Всем председателям садовых товариществ знакома ситуация, когда счетчик в подстанции, по которому товарищество отчитывается перед сбытовой организацией, показывает на 30-40% больше, чем получается по суммарным показаниям со счетчиков абонентов. Найти виновного в незаконном отборе часто невозможно, а платить надо, иначе отключат.

Что вы делаете в этом случае?

Обычно раскладывают недостающую сумму на тех, кто честно платит. Новые счетчики с установкой датчиков на верху опор воздушных линий полностью решают эту проблему. С такими датчиками вы собираете деньги ровно столько, сколько использовал электроэнергии каждый потребитель.

Справедливо? – Справедливо!

Если от «заброски» на провода ВЛ три дня работала пилорама, то бревна пилил скорее всего хозяин участка, а не бомжи, забравшиеся на чужую дачу. С новыми датчиками платит тот, кому принадлежит ответвление от воздушной линии к домовладению. Честные пользователи при этом не оплачивают чужое «ловкачество», экономя до 40% от прежних платежей.   

 

Рис.1 Автоматизированный учет электроэнергии 

2.     АСКУЭ нужна, чтобы полностью контролировать потребление по каждому дому и отключать неплательщиков, не заходя к ним на участок.

Теперь с новыми компьютеризованными датчиками учета электроэнергии председатели садовых товариществ или уполномоченные товариществом люди могут осуществлять ежедневный контроль над  потреблением энергии каждым домом, каждым абонентом, у которого установлен новый счетчик. 

Рис.2 Организация учета электроэнергии 

Если вам надоели уговоры неплательщиков, хождения за несознательными членами товарищества и просьбы оплатить потребленную ими энергию, то  теперь вы имеете возможность отключать неплательщиков со своего рабочего компьютера, не дожидаясь их очередного визита в поселок, не собирая группу поддержки и вообще не заходя к ним в дом.  

3.     АСКУЭ нужна, чтобы ограничить потребление по квотам, определенным правлением и электросетями, и штрафовать за превышения потребляемой мощности.

Вы знаете, что потребление электроэнергии растет с каждым годом, появляются новые электроприборы, с каждым ремонтом и перестройкой энергопотребление увеличивается. Не редко потребление поселка начинает превышать лимиты сбытовых организаций, и поселок подлежит отключению или требуется дополнительная оплата потреблённой электроэнергии по сверхвысокому тарифу.

У каждого абонента есть определенная разрешенная мощность, которую ему выделили Электросети, или ее величина была определена проектом и утверждена на общем собрании членов товарищества.

С новыми счетчиками правление может не только фиксировать превышение разрешенной мощности по каждому абоненту, но и принять немедленные меры по факту превышения.

Председатели садовых товариществ или уполномоченные товариществом люди могут:

1)      отключить потребителя за превышение мощности посредством самого счётчика вручную через компьютер, либо путём программирования (счётчик сам будет отключать и включать потребителя)

2)      начислить штраф за потребленную сверх нормы энергию.  

4.     АСКУЭ нужна, чтобы экономить при оплате по двум тарифам до 60% от прежних платежей.

Новые счетчики могут быть программируемы в многотарифном режиме.

Оплата по нескольким тарифам дает экономию только при продуманном режиме использования электроэнергии.

Если вы не хотите вникать в методику ежедневной экономии,

если у вас в доме нет энергоемких потребителей, которые можно включать ночью и отключать днем (типа электрических «теплых полов», электробойлеров, электрических котлов для обогрева здания),

то вам дешевле будет платить по однотарифному учету.

Почему?

Обычно основное потребление электричества приходится на дневное время, а после 23 часов вечера в доме все замирает. А это значит, что потребленная вами электроэнергия будет оплачиваться по тарифу, действующему с 7 утра до 23 вечера. Ставка в однотарифном режиме — меньше ставки дневного тарифа в двухтарифном режиме.

Поэтому оплата электроэнергии в однотарифном режиме выгоднее, если основное потребление приходится на дневное время -  с 7 утра до 23 вечера.  

Когда выгоден двухтарифный режим? 

ДВУХТАРИФНЫЙ УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 

Если в вашем доме заложена система отопления с использованием электрокотла, то вы можете автоматически включать котел на нагрев воды в системе отопления только в ночное время с 23 часов вечера и до 7 часов утра. Днем нагретая вода циркулирует в батареях, постепенно остывая до вечера. При этом вы платите в три раза меньше, чем по дневному тарифу. Потребление таких систем значительное. Экономия 60% на счетах за электричество только за один сезон окупает стоимость всей системы с электрокотлом.

Если у вас в доме есть электрические стиральная машина, посудомоечная машина, бойлер-водонагреватель, теплые полы, а вы готовы использовать их в основном в ночное время (жена готова стирать и гладить после 21 часа вечера), то вы можете значительно сократить счета за электричество при оплате в двухтарифном режиме. 

5.     АСКУЭ нужна, чтобы попасть в список поселений, которые будут датироваться из бюджета на дооснащение новыми приборами учета владений малоимущих граждан.

 Федеральные решения о модернизации российской экономики привели к разработке региональных программ развития и совершенствования потребительских сетей.

Если в течение ближайшего времени, буквально два-три месяца, вы представляете проект АСКУЭ на свое садовое товарищество с частичным охватом пользователей новыми датчиками, которые являются частью АСКУЭ, то вы можете войти затем в региональную программу развития.

Членам этой программы выделяются бюджетные деньги на дооснащение малоимущих собственников новыми приборами учета и формирование полной сети АСКУЭ.


Вступление в СРО и получение разрешений (Допусков) для ведения строительных работ.


Нашим приоритетным направлением деятельности является  монтаж  систем АСКУЭ реализация и програмирование электросчетчиков:

Реализация всех счётчиков производится по ценам заводов изготовителей, для оптовых покупателей имеются хорошие скидки. 

Посмотреть прайс-лист на счётчики!

 

Эти приборы обеспечивают учет электроэнергии как при санкционированном, так и при несанкционированном подключении абонента, сделав бессмысленными любые попытки воровства.

Поставив их, не надо будет обходить дома для сбора данных и вам не требуется создания каких-либо каналов связи! Счетчики организуют дистанционный сбор и последующую обработку информации об индивидуальном потреблении электроэнергии.

Работая дистанционно, приборы находятся на частной территории, т.е. ответственность за сохранность и исправность прибора несет абонент.

Новейшее программное обеспечение счетчиков предоставляет возможность введения многотарифной и гибкой системы расчетов за потребляемую электроэнергию.

С ними Вы легко сможете вести расчет баланса потребленной электроэнергии для уменьшения технических и коммерческих потерь.

 

Рекомендуем также ознакомиться со статьёй: 

Решение проблем коммерческих потерь электроэнергии в бытовом секторе потребителей.

Умных счетчиков повысили платежеспособность до 99%

Умные счетчики повысили платежеспособность до 99%

Ташкент, Узбекистан (UzDaily. uz) - В Министерстве энергетики Республики Узбекистан 6 ноября прошла рабочая встреча с южнокорейской компанией KT Corporation, которая является основным партнером по реализации АСКУЭ. система в стране. Об этом сообщает пресс-служба Министерства энергетики Республики Узбекистан.

Реализация инвестиционного проекта «Внедрение автоматизированной системы учета и контроля потребления электроэнергии», начиная с пилотных проектов в Самаркандской и Бухарской областях, поэтапно осуществляется по всей стране. В настоящее время в столице Узбекистана идет установка современных приборов учета потребления электроэнергии, получивших название «умные счетчики».

В ходе встречи представители KT Corporation отметили, что в ходе реализации пилотного проекта уровень поступления оплаты от потребителей за использованную электроэнергию увеличился до 99%.

Механизм обслуживания приборов учета после их монтажа, найма и обучения дополнительного персонала для обслуживания системы АСКУЭ и приборов учета обсуждался совместно с АО «Региональные электрические сети».

Также в ходе семинара представители KT Corporation представили проект по внедрению централизованной системы автоматизированных систем учета электроэнергии.

Иностранная сторона сообщила, что по итогам реализации первого и второго этапов внедрения системы процент совместимости приборов учета других производителей составляет 98%, в ближайшее время планируется довести до 100%.На сегодняшний день корейская сторона доставила испытательный стенд, на котором проверяют соответствие приборов учета, поставляемых местными производителями, действующей системе.

Интеллектуальные системы учета энергии

Оптимизация затрат на производство и ведение бизнеса - задача номер два в текущих реалиях после поддержания функционирования бизнеса в целом.Затраты на коммунальные услуги занимают значительную часть в структуре затрат производства и других видов ресурсоемкого бизнеса. Как можно контролировать весь процесс потребления электроэнергии, воды и тепла, а также снизить их энергозатраты, - говорит Денис Житницкий, директор ООО «НПФ ЭнергоСистемы».

Кому нужен АСКУЭ

Согласно закону, до 2018 года требовалось, чтобы места измерения потребителей с подключенной мощностью более 150 кВт были оснащены локальным оборудованием для сбора и обработки данных ЛОСОД или АСКУЭ.С 2018 года действует Кодекс коммерческого учета электроэнергии, согласно которому требования к автоматизации учета потребителей предъявляются уже от 50 кВт мощности.
АСКУЭ - автоматизированная система коммерческого учета всех (или некоторых) видов энергоресурсов. В наиболее совершенные системы также входит учет распределения ресурсов по цехам, зданиям (потребителям). Эти системы позволяют оптимизировать затраты на электроэнергию, выбрать порядок оплаты и управлять собственным потреблением.Интеллектуальные системы даже позволяют рассчитывать стоимость энергии на единицу продукции, визуализировать и анализировать затраты. С помощью современного АСКУЭ предприятие может полностью контролировать весь процесс энергопотребления, выйти на энергетический рынок с более низкими тарифами и выбрать для себя более выгодного поставщика.
Учетные системы могут быть как локальными (устанавливаются на серверах, расположенных на территории предприятия), так и облачными. Внедрение локальных систем учета начинается с проектирования, за которым следуют монтаж и ввод в эксплуатацию, затем испытания, ввод в эксплуатацию... Это требует много времени и соответственно затрат. Те, кто хочет сэкономить, находят дешевые решения, которые на практике часто оказываются незавершенными, непригодными для использования, предупреждает эксперт.

Облачные решения

Запорожская компания ООО «НПФ ЭнергоСистемы» разработала и предлагает решение ASKUE.net - облачную систему учета электроэнергии в качестве аналога и замены локальной. «Основное отличие схемы построения ASKUE.net от классической схемы ASKUE состоит в том, что все необходимое серверное оборудование уже находится в облаке, его не нужно покупать. «Нам не нужны серверы, лицензионное программное обеспечение, нет затрат на GSM-связь, ежедневный мониторинг работы системы, нет затрат на обслуживание», - поясняет Денис Житницкий. - На вашем предприятии установлено только оборудование связи и счетчики электроэнергии. Это снижает стоимость проектных работ на 30-50%, а саму реализацию на 30-70%. «Сегодня стоимость внедрения одной точки учета составляет около 10 000 грн. Для каждого потребителя проводится индивидуальная проработка проекта.
Далее клиент оплачивает небольшую ежемесячную плату за услугу, предоставляемую оператором учетной системы. Максимум сегодня 600 грн за точку учета. Для предприятий действуют оптовые скидки.

Инфраструктура расширенного учета на основе интеллектуальных счетчиков в интеллектуальной сети

1. Введение

Электросеть - это сеть генераторов, линий электропередачи, трансформаторов и систем распределения / реле для обеспечения своих потребителей (жилые, промышленные и коммерческие) с необходимой им мощностью. В настоящее время электроэнергия вырабатывается на централизованных электростанциях и транспортируется по сети передачи на большие расстояния к распределительным сетям, прежде чем достигнет конечных потребителей через связь, и потоки электроэнергии только в одном направлении, то есть от электростанций к потребителям, что в совокупности называется электрическая сеть. После многих десятилетий развития стало понятно, что различные коммунальные предприятия могут соединяться между собой для достижения большей надежности всей энергосистемы за счет компенсации неожиданных отказов, а также отключений от силовых устройств, т.е.е., линии электропередачи и генераторы.

В электрической сети необходимо точно координировать производство, передачу и распределение электроэнергии. На Рисунке 1 показаны различные участки современной электросети, состоящей из четырех областей: генерации, передачи, распределения и потребителей [1]. Генерация включает производство электроэнергии из источников энергии, таких как ветряные и солнечные фермы, угольные электростанции и плотины гидроэлектростанций. Поскольку генераторы не могут быть расположены слишком близко к населенным пунктам по причинам безопасности, юридическим и финансовым причинам, электросети необходимы линии электропередачи для передачи электроэнергии на большие расстояния (часто более сотни миль).Распределение включает снятие электроэнергии с линий электропередачи и ее доставку потребителям. Обычно система распределения электроэнергии включает линии электропередач среднего напряжения (ниже 50 кВ), подстанции и трансформаторы, начиная с передающих подстанций и заканчивая счетчиками потребителей. Подстанция состоит из шины для разделения мощности на разные регионы, понижающих трансформаторов, реле и автоматических выключателей, которые предназначены для отключения подстанции от различных распределительных линий или от электросети, когда это необходимо.Одна и та же передающая подстанция может доставлять мощность при разных напряжениях в разные регионы, и мощность может быть дополнительно понижена в несколько этапов до 7200 В. Трансформатор используется для снижения напряжения с 7200 до 240 В на каждом участке заказчика. Два провода от трансформатора используются для подключения к электросчетчикам в здании или доме, каждый на 120 В. Эти два провода сдвинуты по фазе на 180 °, в результате получается 240 В, что позволяет клиентам использовать приборы как на 240, так и на 120 В.

Рисунок 1.

Типовая электросеть [1].

Из-за отсутствия ситуационной осведомленности и автоматизированного анализа сегодняшняя электросеть устаревает и не соответствует быстрорастущему спросу на электроэнергию в двадцать первом веке [2]. Например, в Соединенных Штатах потребление и спрос на электроэнергию увеличивались на 2,5% ежегодно в течение последних 20 лет [3]. Кроме того, глобальное изменение климата и выбросы парниковых газов на Земле, вызванные электроэнергетикой и транспортной отраслью [4], увеличивают нагрузку на существующие электрические сети.Следовательно, для решения этих проблем срочно необходима новая концепция электроэнергетической системы следующего поколения, что мотивирует предложение интеллектуальной сети (SG).

SG можно рассматривать как наложение сетей связи на электрические сети. Следовательно, он может повысить эффективность, надежность, безопасность и безопасность электроснабжения потребителей за счет бесшовной интеграции возобновляемых и альтернативных источников энергии, таких как фотоэлектрические системы, энергия ветра, выработка энергии из биомассы, приливная энергия, малые гидроэлектростанции, и подключаемые к сети гибридные электромобили благодаря автоматизированному управлению и современным коммуникационным технологиям [5].В SG различные компоненты в этих четырех областях электрической сети связаны между собой посредством двусторонней связи и потоков мощности для обеспечения взаимодействия между ними. Таким образом, потребители могут не только потреблять электроэнергию, но и поставлять излишки электроэнергии в сеть с помощью интеллектуальных счетчиков, которые позволяют отслеживать и измерять эти двунаправленные потоки. Эта новая инфраструктура потенциально могла бы производить миллионы альтернативных источников микроэнергии и обеспечивать улучшенную балансировку нагрузки за счет мгновенного обмена информацией о спросе на электроэнергию, что могло бы помочь электростанциям согласовывать свою выработку со спросом с помощью информации, полученной в результате измерений, датчиков и мониторинга.

Для реализации SG наиболее важным ключом является усовершенствованная измерительная инфраструктура (AMI), основанная на интеллектуальных счетчиках. AMI - это система, которая собирает и анализирует данные от интеллектуальных счетчиков с использованием двусторонней связи и обеспечивает интеллектуальное управление различными приложениями и услугами, связанными с питанием, на основе этих данных. AMI - это развертывание измерительного решения с двусторонней связью с электросчетчиком. Внедрение AMI широко рассматривается как первый шаг к цифровизации систем управления электрическими сетями.В последнее время AMI приобрела большую популярность как в промышленности, так и в торговле благодаря точному улучшению считывания показаний и контроля онлайн-счетчиков. AMI - это архитектура для автоматизированной двусторонней связи между интеллектуальными счетчиками коммунальных услуг и коммунальными предприятиями. AMI включает в себя интеллектуальные счетчики, например счетчики электроэнергии, газа и тепла, в помещениях клиента, точки доступа, магистральную сеть связи между клиентом и поставщиками услуг, а также системы управления данными для измерения, сбора, управления и анализа данных для дальнейшей обработки. .Интеллектуальный счетчик может определять потребление энергии гораздо более подробно, чем обычный счетчик, и периодически отправлять собранную информацию обратно в коммунальную компанию для мониторинга нагрузки и выставления счетов. Кроме того, данные показаний интеллектуальных счетчиков также важны для центра управления для реализации механизма запроса / ответа. Используя интеллектуальные счетчики, клиенты могут контролировать свое энергопотребление и управлять потребляемой мощностью, особенно при пиковой нагрузке. Следовательно, благодаря участию потребителей коммунальные предприятия, вероятно, смогут обеспечивать электроэнергией всех своих потребителей по более низким и равномерным ценам, и, как следствие, выбросы диоксида углерода уменьшатся.Несмотря на увеличение использования AMI, было очень мало усилий по оценке или исследованиям и разработкам, чтобы определить потребности в безопасности для таких систем. Следовательно, цель этой главы - предложить исчерпывающее описание AMI на основе интеллектуальных счетчиков в SG. Кроме того, предлагаются вопросы безопасности, основные проблемы и решения в AMI в SG.

2. Архитектура интеллектуального счетчика

Интеллектуальный счетчик - это усовершенствованный счетчик электроэнергии, который поддерживает двустороннюю связь по сравнению с обычным счетчиком электроэнергии.Следовательно, он может измерять данные о потреблении энергии потребителем, а затем передавать дополнительную информацию коммунальным компаниям для поддержки децентрализованных источников генерации и устройств хранения энергии и выставлять счет потребителю соответствующим образом. Кроме того, интеллектуальные счетчики могут получать информацию о цене на электроэнергию и команды от коммунальных предприятий, а затем передавать их потребителям. На практике интеллектуальные счетчики могут считывать информацию о потреблении энергии клиентами в режиме реального времени, такую ​​как значения напряжения, частоты и фазового угла, а затем безопасно передавать информацию в центры управления. Используя двунаправленную передачу данных, интеллектуальные счетчики могут собирать информацию о значениях потребления электроэнергии в помещениях клиентов. Данные, собираемые интеллектуальными счетчиками, представляют собой комбинацию таких параметров, как уникальный идентификатор счетчика, временная метка данных и значения потребления электроэнергии. На основе этой информации интеллектуальные счетчики могут отслеживать и выполнять команды управления для всех домашних устройств и бытовой техники на территории клиента как удаленно, так и локально. Кроме того, интеллектуальные счетчики могут связываться с другими счетчиками в пределах их досягаемости, используя домашнюю сеть (HAN), для сбора диагностической информации о приборах у клиента, а также в распределительной сети.Более того, интеллектуальные счетчики могут быть запрограммированы таким образом, что счета будут выставляться только за электроэнергию, потребляемую из коммунальной сети, тогда как энергия, потребляемая из источников распределенной генерации или устройств хранения, принадлежащих клиентам, не выставляется. В результате они могут ограничить максимальное потребление электроэнергии, а также удаленно прекратить или повторно подключить подачу электроэнергии к любому потребителю [6]. На рисунке 2 показана архитектурная модель обычного счетчика электроэнергии и интеллектуального счетчика.

Рисунок 2.

Архитектурная модель обычного счетчика электроэнергии и интеллектуального счетчика.

Система интеллектуальных счетчиков включает в себя различные устройства управления и датчики для определения параметров и ситуаций в SG, а затем передает собранные данные в центр управления или подает командные сигналы на устройства в доме клиентов. Собранные на регулярной основе данные о потреблении электроэнергии со всех устройств клиентов помогают коммунальным предприятиям более эффективно управлять спросом на электроэнергию / реагированием на них, а также предоставлять полезную информацию клиентам о рентабельных методах использования их устройств.Кроме того, интеллектуальные счетчики можно запрограммировать для поддержания графика работы домашних устройств и соответствующего управления работой других устройств, например, для управления освещением, подогревом воды в бассейне, кондиционированием воздуха, стиральной машиной и другими приборами [7] . Кроме того, интегрируя интеллектуальные счетчики в электросеть, коммунальные предприятия могут обнаруживать и идентифицировать кражу электроэнергии и несанкционированное потребление с целью повышения качества электроэнергии и эффективности распределения [8]. Следовательно, интеллектуальные счетчики будут играть чрезвычайно важную роль в мониторинге производительности и характеристик энергопотребления нагрузки в распределительной сети в будущем.

Как правило, интеллектуальные счетчики выполняют две основные функции: связь и измерение [9]. Таким образом, каждый счетчик оснащен двумя подсистемами: коммуникационной и метрологической соответственно. Коммуникационная часть включает безопасность и шифрование, которые определяют подходящий подход к передаче данных. Метрология различается в зависимости от нескольких символов, таких как измеряемое явление, технические требования, регион, точность, приложения и уровень безопасности данных. Независимо от типа или количества измерений, интеллектуальные счетчики должны иметь шесть основных функций, как указано [10], которые включают следующее:

  1. Количественное измерение: Интеллектуальные счетчики должны точно измерять количество среды, используя различные топологии, физические принципы и подходы.

  2. Контроль и калибровка: Интеллектуальные счетчики должны обеспечивать возможность компенсации небольших отклонений в зависимости от типа системы.

  3. Связь по безопасности: Счетчики имеют возможность получать рабочие команды и отправлять сохраненные данные, а также надежно обновлять свои прошивки.

  4. Управление питанием: Интеллектуальные счетчики должны помогать системе точно поддерживать свою функциональность при потере основного источника энергии.

  5. Дисплей: Интеллектуальные счетчики будут отправлять и отображать информацию об использовании электроэнергии клиентам для выставления счетов в режиме реального времени. Кроме того, информация о потреблении в реальном времени, отображаемая на интеллектуальных счетчиках, помогает клиентам эффективно управлять своими потребностями.

  6. Синхронизация: Обычно интеллектуальные счетчики передают данные клиентов в коллекторные системы или центральные концентраторы для выставления счетов и анализа данных. Следовательно, временная синхронизация очень важна для надежной передачи данных, особенно в случае беспроводной связи.

В результате, на основе интеллектуальных счетчиков коммунальные предприятия могут предоставлять своим потребителям высоконадежные, легкодоступные, гибкие и экономически эффективные энергетические услуги, сочетая преимущества как небольших распределенных генераторов электроэнергии, так и крупных централизованных генераторов. Более того, методы управления спросом требуют, чтобы эти компании собирали большое количество данных со смарт-счетчиков в режиме реального времени. Одним из ключевых компонентов для реализации этой концепции является усовершенствованная инфраструктура измерения, которая собирает и анализирует данные со смарт-счетчиков и обеспечивает интеллектуальное управление различными приложениями и услугами, связанными с электроэнергией, на основе этих данных.В следующем разделе мы представляем AMI на основе интеллектуальных счетчиков.

3. AMI на базе интеллектуальных счетчиков в SG

3.1. Архитектура AMI

AMI - это основной механизм для реализации других приложений интеллектуальных сетей, обеспечивающий эксплуатационные и бизнес-преимущества для всей компании. AMI - это система, которая собирает и анализирует данные от интеллектуальных счетчиков, используя двустороннюю связь между доменом пользователя и доменом коммунального обслуживания, и обеспечивает интеллектуальное управление различными приложениями и услугами, связанными с питанием, на основе этих данных.Внедрение AMI широко рассматривается как первый шаг к цифровизации систем управления электрическими сетями. Основные функции AMI включают средства измерения мощности, поддержку адаптивного ценообразования и управление спросом, обеспечение возможности самовосстановления и интерфейсы для других систем. В последнее время AMI приобрела большую популярность как в промышленности, так и в академических кругах благодаря точному улучшению считывания показаний и контроля онлайн-счетчиков. AMI помогает получать финансовые выгоды, улучшать услуги и учитывать экологические проблемы.

Рисунок 3. Обзорная архитектура AMI

.

AMI включает интеллектуальные счетчики, например счетчики электроэнергии, газа и тепла, в помещениях клиентов, точки доступа, магистральные сети связи между клиентами и поставщиками услуг, а также системы управления данными для измерения, сбора, управления и анализа данных для дальнейшие процессы. Эти компоненты AMI обычно расположены в различных сетях [11] и различных сферах, таких как публичные и частные [12]. В системах AMI интеллектуальные счетчики рассматриваются как ключевые интерфейсы для физических, информационных и социальных областей интеллектуальной сети.На рисунке 3 показана обзорная архитектура AMI, интегрированная в более широкий контекст выработки, передачи, распределения и обслуживания клиентов с использованием HAN, сети соседства (NAN) и глобальной сети (WAN).

Из этого рисунка видно, что интеллектуальный счетчик является ключевым устройством для потребителей, поскольку он отвечает за мониторинг и регистрацию энергопотребления бытовой техники. HAN обеспечивает соединения между бытовой техникой, другими интегрированными системами, такими как фотоэлектрическая система на крыше, распределенные датчики, подключаемый электромобиль / подключаемый гибридный электромобиль, домашний дисплей (IHD), интеллектуальный термостат и т. Д., и умный счетчик. Для связи между этими составляющими могут использоваться линии электропередач (ПЛК) или беспроводные коммуникации, такие как ZigBee, 6LowPAN, Z-wave и другие. NAN обеспечивает каналы связи между несколькими отдельными интеллектуальными счетчиками и концентратором данных с использованием технологий WiMAX или сотовой связи. Несколько концентраторов данных подключены к центральной системе (она также называется головной станцией AMI) на стороне энергоснабжения через глобальную сеть. Обычно WAN состоит из двух взаимосвязанных сетей, т.е.е., базовые сети и транспортные сети. Базовые сети обеспечивают подключение к центру управления и обычно используют волоконно-оптические или сотовые сети, чтобы гарантировать высокую скорость передачи данных и низкую задержку. Транспортные сети обрабатывают широкополосные подключения к сетям NAN и устройствам мониторинга. Применение технологии когнитивного радио (CR) в транспортных сетях способствует снижению затрат на инвестиции и повышению гибкости, пропускной способности и покрытия. Как правило, головная станция AMI, расположенная на стороне коммунального предприятия, включает в себя географическую информационную систему (ГИС), систему конфигурации, систему управления данными счетчиков (MDMS) и т. Д.Эти подсистемы могут использовать локальную сеть (LAN) для связи. В следующем разделе мы подробно расскажем о коммуникационной инфраструктуре AMI.

3.2. Инфраструктура связи AMI

В AMI интеллектуальный счетчик может определять потребление энергии гораздо более подробно, чем обычный счетчик, и периодически отправлять собранную информацию обратно в коммунальную компанию для мониторинга нагрузки и выставления счетов. Кроме того, данные показаний интеллектуальных счетчиков также важны для центра управления для реализации механизмов реагирования на запросы. Используя интеллектуальные счетчики, клиенты могут контролировать свое энергопотребление и управлять потребляемой мощностью, особенно при пиковой нагрузке. Следовательно, благодаря участию потребителей коммунальные предприятия, вероятно, смогут обеспечивать электроэнергией всех своих потребителей по более низким тарифам, и, как следствие, выбросы углекислого газа будут уменьшены. Как правило, существующие AMI собирают данные с интеллектуальных счетчиков и датчиков с интервалом в 15 минут, собранные данные огромны и важны, и, по оценкам, город среднего размера с 2 миллионами домов может генерировать 22 ГБ данных счетчиков каждый день [13] , и называется «большими данными», легко преодолевая лучше всего запланированные мощности центра обработки данных за довольно короткое время.В частности, центральным модулем системы управления считается MDMS с аналитическими инструментами. Кроме того, MDMS должен обеспечивать полные и точные большие данные от клиента к модулям управления при возможных перебоях на нижних уровнях, выполняя проверку, оценку и редактирование данных AMI. Более того, система автоматизации распределительной сети, которая собирает до 30 выборок в секунду на датчик для контроля в реальном времени SG [14], сторонних систем, таких как хранилища или распределенные энергоресурсы, подключенных к сети, и управления активами Системы, отвечающие за коммуникацию между центральным командованием, также являются источниками больших данных, созданных в SG.В результате магистральные сети связи должны быть надежными, безопасными, масштабируемыми и достаточно рентабельными, чтобы соответствовать требованиям с точки зрения пропускной способности и задержки для передачи данных.

В [15] путем развертывания AMI могут быть достигнуты надежность, операционная эффективность и удовлетворенность клиентов. В этой главе также предлагалось несколько дополнительных преимуществ, полученных с помощью AMI, таких как управление качеством электроэнергии и управление активами для улучшения обслуживания коммунальной компании. Однако в этой главе не была представлена ​​надежная коммуникационная магистраль для передачи данных AMI. В частности, модели связи AMI включают тысячи интеллектуальных счетчиков, множественные точки доступа и ячеистую сеть, которая формируется между интеллектуальными счетчиками для целей маршрутизации данных с использованием промышленных, научных и медицинских (ISM) диапазонов частот. Между тем, агрегированные данные направляются в коммунальную компанию точками доступа, в основном с использованием лицензионных диапазонов. Надежность и безопасность передачи данных между компонентами AMI страдают от переполненных и шумных диапазонов ISM в городских районах. Потери пакетов, снижение производительности, задержки и помехи сигналам - вот некоторые из последствий неоднородных характеристик спектра перегруженной беспроводной связи.Более того, использование лицензированных диапазонов для передачи данных между точками доступа и коммунальными предприятиями требует дополнительных затрат, что является еще одним препятствием для развертывания AMI в SG. Следовательно, обеспечение надежной коммуникационной магистрали иногда трудно достижимо, и это также сопряжено с некоторыми препятствиями для реализации AMI в SG.

В нескольких работах исследовались интегрированные коммуникационные технологии для коммуникационной магистрали AMI. Например, топологии ячеистой сети, Ethernet и сотовой сети AMI для SG были предложены в [16–18].В [16] авторы предложили ячеистые сети с архитектурой передачи на основе ZigBee, поскольку протокол ZigBee был интегрирован в интеллектуальные счетчики многими поставщиками AMI, такими как Itron, Elster и Landis Gyr. Работа ZigBee в нелицензируемом спектре упрощает создание сети, поскольку это стандартизованный протокол, основанный на стандарте IEEE 802.15.4. Тем не менее, ZigBee также имеет свои недостатки, то есть расстояние передачи ограничено, скорость передачи данных низкая, а способность преодолевать барьеры является слабой из-за передачи вне прямой видимости.Кроме того, ZigBee может создавать помехи другим устройствам, которые работают в идентичном диапазоне частот ISM 2,4 ГГц, например беспроводным локальным сетям (WLAN) IEEE 802.11, Wi-Fi, Bluetooth и СВЧ. Неэффективность AMI на основе ZigBee возникнет при увеличении дальности передачи. При развертывании новых ячеистых сетей необходим высокий уровень межсетевой координации. Усовершенствованные альтернативы ячеистых сетей AMI используют протоколы IEEE 802.11 (a, b, g, n). Однако такие сети поддерживают только расстояния передачи от 50 до 200 м, что также проблематично для устойчивого покрытия городских территорий.Для увеличения расстояний передачи в городских районах и безопасности передачи данных между компонентами AMI в [17] авторы обсуждали коммуникационную инфраструктуру на основе Ethernet. Предлагаемый метод может поддерживать автоматическое считывание показаний счетчиков, подключение бытовой техники заказчика, автоматизацию распределения и автоматизацию подстанций. Однако AMI на базе Ethernet не всегда доступны по цене. Кроме того, системы проводной связи могут быть проблематичными для быстрого развертывания, особенно в чрезвычайных ситуациях.Чтобы преодолеть эту проблему, авторы [18] предложили структуру для ячеистой сети радиочастот (RF), взаимодействующей с высокоскоростными сетями доступа, такими как WiMAX. В рамках этой структуры интеллектуальные счетчики AMI способны осуществлять двустороннюю связь по беспроводной ячеистой сети с частотой 900 МГц обратно к точке сбора на подстанции. Затем для подключения подстанции к корпоративной сети будет использоваться частная сеть высокоскоростного доступа, которая обычно может быть оптоволоконной или существующей сотовой сетью, такой как WiMAX.Однако топология сети AMI, основанная на сотовой сети или оптоволокне для SG, требует дополнительных затрат для коммунальных предприятий и клиентов. В частности, во фреймворке не были предложены интерфейсы AMI для будущих проприетарных протоколов. В идеале интерфейсы AMI следует обновлять с помощью программного обеспечения без модификации оборудования, чтобы сэкономить время и деньги.

4. Безопасность в AMI

Безопасность AMI требуется для защиты как сетей связи, так и энергосистемы, поскольку эти две системы должны обеспечивать доступность доступа, а также живучесть в различных сценариях.Однако безопасность сетей связи и электросетей различается по нескольким причинам. В сети связи необходимо ограничить время ожидания и гарантировать пропускную способность, а манипулирование данными (размещение ложных данных), уничтожение данных и несанкционированный доступ следует предотвращать. С другой стороны, безопасность электросети должна обеспечивать надежность, качество электроэнергии и стабильность. Несмотря на эти различия, безопасность между двумя системами должна быть скоординирована, потому что электросеть и сеть связи могут использоваться для атак друг на друга.Например, поскольку источник питания в SG будет контролироваться мгновенными пользователями, информация и манипуляции с данными об использовании могут создать фиктивный дисбаланс сети, ведущий к колебаниям напряжения, которые могут вызвать крупномасштабные сбои. Точно так же, если информация о состоянии сети искажена, сеть может быть дестабилизирована, что может привести к физическому повреждению. Физические повреждения могут произойти из-за перегрева трансформаторов и реле или колебаний напряжения в приборах. Из-за критической роли AMI в SG, безопасность AMI имеет особое значение для безопасности SG.Учитывая важность безопасности AMI, в [19] авторы обсуждают проблему безопасности с двух основных аспектов: сохранение конфиденциальности информации потребителя и устойчивость системы к кибер-атакам или внешним атакам. Кроме того, авторы [20] предлагают безопасность в AMI с использованием схемы управления ключами для системы связи. Мы можем резюмировать эти аспекты следующим образом.

4.1. Конфиденциальность информации о конечных пользователях

В AMI интеллектуальные счетчики могут собирать информацию о клиентах каждые 15 минут.Однако современные технологии позволяют даже собирать данные с интервалом в минуту [21]. Следовательно, если злоумышленники проанализируют данные, они могут достичь «профилирования потребителей» с пугающе высокой точностью, например, они знают, сколько людей живет в доме, тип устройств, продолжительность пребывания, возможности систем безопасности и сигнализации. Профилирование позволяет злоумышленникам извлекать данные о поведении клиентов без использования компьютерных инструментов или сложных алгоритмов. Авторы в [21] показали, что они могут идентифицировать использование основных устройств в доме потребителя, анализируя совокупные данные о потреблении энергии от интеллектуального счетчика с интервалом 15 минут.Молина-Маркхам и др. . [22] используют текущие общие статистические схемы для определения модели использования на основе данных AMI, которые представляют ценность для третьих сторон, таких как развлекательные агентства, страховые компании и государственные органы. В AMI SG вы можете получить доступ к сетевым данным, используя ваше имя и адресную информацию, собранную и сохраненную для выставления счетов. Судя по подробной информации, процесс может иметь неприятные последствия, если он используется без вашего согласия.

Чтобы обсудить важность конфиденциальности, необходимо рассмотреть электрическое поведение устройства во время его работы, которое определяется как сигнатура нагрузки (LS), потому что каждое устройство имеет разные измеримые характеристики.Например, поведение каждого электроприбора по потреблению - это признак, который можно измерить в точке измерения. Типичными переменными являются ток, напряжение и мощность или энергия. Обычный метод защиты конфиденциальности клиентов - сделать так, чтобы неавторизованные стороны не могли различать схемы загрузки и подписи. Авторы в [23] предложили метод «модерации сигнатуры загрузки» для облегчения защиты конфиденциальности клиентов путем изменения общей структуры данных, чтобы сделать невозможным различение моделей загрузки и сигнатур.Этот метод сочетает в себе три метода: сглаживание, сокрытие и мистификацию потребления с использованием взаимодействия сети и накопителя / батареи в качестве источника энергии. Метод также определен как «необнаруживаемость» в [24].

4.2. Защита от внешних кибер или физических атак

Целевая группа AMI-Sec, состоящая из экспертов в области безопасности, лидеров отрасли и органов стандартизации, разработала требования к безопасности AMI [25]. Он обеспечивает руководство и меры безопасности для организаций, разрабатывающих или внедряющих решения AMI.Согласно отчету [25], требования безопасности для системы AMI включают конфиденциальность, целостность и доступность (или устойчивость к DoS-атакам). Следовательно, безопасность для системы AMI должна удовлетворять следующим требованиям:

  • Конфиденциальность: В AMI обмен метрологической информацией и информацией о потреблении должен отвечать требованиям конфиденциальности для защиты конфиденциальности и деловой информации клиента. Это означает, что необходимо предотвратить физическую кражу интеллектуальных счетчиков для доступа к хранимой информации, несанкционированный доступ к данным, а также доступ клиентов к данным других клиентов.На головном узле AMI только авторизованным системам разрешен доступ к определенной информации клиента.

  • Целостность: Система AMI должна гарантировать целостность передаваемых сообщений, так как работа AMI зависит от целостности передаваемой информации. Целостность в AMI означает, что передаваемые данные от счетчика к коммунальному предприятию, а также команды управления от коммунального предприятия к счетчику и полученные данные от интеллектуальных счетчиков сохраняются и защищены от любых изменений, таких как злонамеренная модификация, вставка, удаление или воспроизведение. .Целостность данных может быть обеспечена с помощью криптографических методов, которые не позволяют хакерам выдавать себя за авторизованные объекты и выдавать команды для выполнения своих атак. В AMI интеллектуальные счетчики должны обнаруживать кибератаки и игнорировать все управляющие команды, выдаваемые злоумышленником, чтобы защитить целостность SG.

  • Доступность: Гарантия того, что любые сетевые ресурсы, такие как данные, полоса пропускания и оборудование, всегда будут доступны любому уполномоченному лицу.Одна из важных функций доступности - предотвращение атак типа «отказ в обслуживании» (DoS), энергетического голодания и эгоизма. Следовательно, компоненты AMI должны защищать от DoS-атак или ограничивать их. Система AMI должна ограничивать возможность внутренних или внешних пользователей запускать DoS-атаки против других компонентов или сетей AMI. Кроме того, основной причиной недоступности данных является сбой компонентов, например сбой связи (из-за помех, обрезанных кабелей, дегенерации пути, потери полосы пропускания, сетевого трафика и т. Д.), проблема с программным обеспечением, физическое повреждение или вмешательство человека в глюкометр.

  • Подотчетность: Также известна как неотказ или отказ от отказа. Методы подотчетности не позволяют ни получателю, ни отправителю отклонить сообщение, гарантируя наличие неопровержимых доказательств для проверки правдивости любого утверждения объекта. Подотчетность особенно важна для выставления счетов, а также для реагирования на управляющие сигналы и фактических метрологических данных. В AMI требование подотчетности является серьезной проблемой, поскольку разные устройства обычно принадлежат разным организациям, например поставщикам услуг, клиентам, и производятся разными поставщиками.Для обеспечения подотчетности жизненно важна синхронизация времени в сети AMI, а также точная временная метка собранных данных.

Исходя из упомянутых требований безопасности для системы AMI, безопасность в AMI очень сложна. Следовательно, для защиты AMI одного решения недостаточно. Авторы в [22] представляют угрозы безопасности в AMI, а затем предлагают некоторые технологии, а также политики для повышения безопасности системы.

4.3. Безопасность в AMI с использованием схемы управления ключами

Типичный AMI включает интеллектуальные счетчики, HAN, NAN, WAN и MDMS.Для безопасной связи между этими объектами в первую очередь должны быть гарантированы конфиденциальность, целостность и аутентификация. Между тем, доступность также является критическим требованием, которое должно выполняться из-за высокой доступности электроэнергии. Кроме того, система AMI должна реализовывать интеллектуальные приложения, такие как динамическое ценообразование на электроэнергию, реагирование на спрос и измерение / мониторинг в реальном времени. Следовательно, AMI должен иметь возможность поддерживать различные типы связи (например, одноадресную, многоадресную и широковещательную связь) как для потребителей, так и для коммунальных предприятий, чтобы передавать информацию между коммунальным предприятием и интеллектуальными счетчиками [26].Измеренные данные обычно представляют собой одноадресную передачу от интеллектуальных счетчиков к коммунальным предприятиям. Между тем информация о ценах на электроэнергию передается многоадресной рассылкой или транслируется от коммунального предприятия на интеллектуальные счетчики. Информация о программе ответа на запрос транслируется всем клиентам. В результате, используя схему управления ключами для системы AMI, одноадресная, многоадресная и широковещательная передача данных должна иметь возможность безопасной и эффективной доставки [20].

Чтобы соответствовать требованиям безопасности для AMI, необходима базовая схема управления ключами для генерации и обновления ключей для безопасной передачи сообщений и аутентификации.К сожалению, существующие схемы управления ключами, разработанные для ИТ-систем, просто неприменимы для инфраструктуры AMI в SG по следующим причинам:

  • AMI - это сложная гетерогенная система, которая включает в себя различные объекты с различными вычислительными возможностями, хранилищами и возможностями связи. . В AMI интеллектуальные счетчики представляют собой типичные устройства с ограниченными ресурсами, которые имеют ограниченные возможности вычислений и хранения. Между тем, MDMS обладает высокой вычислительной способностью и большим количеством ресурсов хранения.Следовательно, AMI использует схему управления ключами, которая не только обеспечивает выполнение требований безопасности системы, но и компенсирует этот дисбаланс в существующих ресурсах.

  • Обычно AMI в SG строится на основе объединения ИТ-систем с электроэнергетической системой. Таким образом, проблемы AMI уникальны и не встречаются в традиционных электроэнергетических системах, а также в IT-системах. Например, электроэнергетика требует высокой доступности, которая соответствует высокой доступности схем безопасности в ИТ-системах.Доступность электроснабжения и ИТ-систем рассматривается как DoS-атаки. В результате схема управления ключами должна быть разработана с механизмами защиты от DoS-атак. Кроме того, схема управления ключами может поддерживать различные режимы передачи данных, используемые в AMI.

  • Потому что AMI может состоять из огромного количества умных счетчиков. Следовательно, протокол управления ключами должен иметь масштабируемые возможности для такой большой системы.

В настоящее время в [26, 27] авторы предлагают схемы управления ключами в AMI для SG.Однако эти схемы не могут полностью удовлетворить вышеуказанные требования безопасности. Например, авторы в [26] представляют новую схему управления ключами для AMI, но этот метод уязвим для DoS-атак и неэффективен в управлении ключами для большой системы. В [27] авторы предлагают схему управления ключами с использованием физически неклонируемых функций для обеспечения требований безопасности системы; однако метод разработан без открытого протокола с возможностью масштабирования для AMI большого размера.Для решения этих проблем в [20] предлагается гибридная схема управления ключами для AMI путем интеграции криптосистемы с открытым ключом с симметричной криптосистемой. В этой гибридной схеме криптосистемы с эллиптической кривой используются для достижения эффективного генерирования сеансового ключа и надежной аутентификации. Кроме того, для эффективного создания и обновления групповых ключей авторы используют специально разработанную иерархию ключей.

На основе требований безопасности AMI, структуры системы и требуемой доступности в [28] предлагается ключевая технология безопасности с использованием надежных вычислительных методологий и инфраструктуры открытых ключей (PKI).Благодаря сочетанию технологий PKI с надежными вычислительными элементами этот метод является наиболее желательным решением для безопасности SG, а также для AMI. Однако метод сложен, особенно в большой системе. Чтобы упростить метод, авторы предлагают технологию, использующую четыре основных технических элемента, а именно автоматическую защиту якоря доверия, стандарты PKI, инструменты SG PKI и атрибуты сертификатов. В [29] авторы дополняют новый технический элемент для уменьшения сложности безопасности PKI, которым является аттестация устройств.Предлагаемый метод включает элементы PKI в общую архитектуру безопасности для достижения экономичного и комплексного решения для безопасности AMI в SG. Кроме того, используются доверенные вычислительные элементы, чтобы гарантировать, что вредоносная программа не сможет получить доступ к устройствам обработки программного обеспечения. Основная функция доверенных вычислений - позволить любым устройствам, которые хотят присоединиться к грид-сети, проверить, что авторизованный код работает в этой системе. Принятие строгих стандартов подписи кодекса поставщиками и операторами SG также было предложено в [28].Механизмы обеспечения соблюдения таких стандартов были предложены Trusted Computing Group, а также хорошо задокументированы и доступны в литературе. В литературе сделан вывод, что решение безопасности в SG требует целостного метода, который сочетает в себе надежные вычислительные методы с технологиями PKI, основанными на отраслевых стандартах. В целостном методе технические элементы PKI, такие как защита якорей доверия, сертификаты атрибутов и инструменты управления жизненным циклом сертификатов, представляют собой существующие технологии, специально разработанные для получения оптимального решения для сетей SG.Чтобы достичь оптимального решения для безопасных сетей SG, необходимо прежде всего предложить единый набор стандартов и требований к безопасности AMI.

Авторы в [29] сформулировали угрозы безопасности для систем автоматизации передачи и распределения (T&D). Они упомянули, что уязвимости в системах автоматизации T&D электроэнергии существуют на нескольких уровнях, включая компоненты, протоколы и сети. Процесс атаки включает три этапа: доступ, обнаружение и контроль.Сначала злоумышленник получает доступ к системе SCADA через подключение к корпоративной сети или через виртуальную частную сеть (VPN). Впоследствии злоумышленник изучает поведение системы и, наконец, запускает атаку. Авторы указали, что текущие решения безопасности ориентированы в основном на информационные технологии (ИТ), а не на системы управления, и что в них существуют разные потребности, что делает решения ИТ-безопасности неэффективными. Они предложили отделить элементы управления от безопасности, чтобы сделать их доступными для устаревших систем, которым не присуща безопасность.Их работа в основном является предположением без четких доказательств или сравнения с другими подходами.

5. Проблемы и решения в AMI

Такая сложная система, несомненно, создает множество проблем. В этом разделе проблемы и решения в AMI определены в двух областях, включая безопасность и связь между сетями.

5.1. Проблемы и решения по безопасности AMI

5.1.1. Вызовы
5.1.1.1. Сложность выявления крупномасштабных катастрофических отказов

В безопасности AMI основная проблема проистекает из высокоуровневой зависимости между компонентами сети, так что кажущиеся независимыми случайные события могут агрегироваться, чтобы вызвать крупномасштабные катастрофические отказы в сети.Высокая сложность AMI увеличивает вероятность ошибок, а непредусмотренные точки доступа увеличивают вероятность сбоев, вызванных атаками, особенно в модели противника, в которой атаки легко реплицируются, тем самым распространяя сбои. Кроме того, ожидается, что в сети будут включены новые предприятия, такие как электромобили и DER. Однако исследованиям в области безопасности, инициированным объединениями, уделялось очень ограниченное внимание. Следовательно, очень трудно идентифицировать и устранять новые виды отказов в таких системах, прежде чем они станут крупномасштабными проблемами.

5.1.1.2. Зависимость между электрическими сетями и сетями связи AMI

Мы понимаем угрозы для сетей связи AMI и электрических сетей, и мы понимаем до некоторой степени, как угрозы, связанные с инфраструктурой связи SG, влияют на электросеть. Однако неясно, как угрозы в электрических сетях могут повлиять на сети связи AMI.

5.1.1.3. Проблема обнаружения сетевых угроз

Самая серьезная проблема возникает из-за повсеместного подключения оборудования, программного обеспечения и элементов управления в AMI.Сетевые угрозы могут быстро распространяться и захлестнуть всю сеть AMI. Кроме того, универсальная возможность подключения и несколько точек доступа делают AMI более уязвимым для атак (таких как DoS). Для реагирования на сетевые угрозы нам необходимо полагаться на автоматизированные схемы обнаружения.

5.1.1.4. Обнаружение, предотвращение и восстановление вторжений для AMI

Обычно DoS - одна из самых опасных атак на AMI. Если такая атака не может быть обнаружена и помещена в карантин на достаточно раннем этапе, это может привести к отказу функциональности в наиболее важной инфраструктуре и поставить под угрозу AMI.Следовательно, нам нужны новые методы оценки рисков, основанные на предварительных знаниях, чтобы не вносить дальнейших задержек во всей системе. Кроме того, в случае, если атака не может быть идентифицирована и предотвращена, необходимо применить соответствующие методы восстановления после вторжений, чтобы устранить последствия атаки на критически важную инфраструктуру AMI.

5.1.1.5. Методы управления ключами для AMI

Сегодня большинство схем управления ключами было предложено только для безопасного обмена данными внутри SG, чтобы решить проблемы с установлением ключа для взаимодействующих объектов в системах SCADA с целью защиты критически важных сообщений, таких как почти реальные сообщения. информация о времени, ценовые сигналы и данные обратной связи о потреблении энергии клиентами.Фактически, очень мало исследований было проведено по схемам управления ключами для AMI. Следовательно, в будущем исследователи должны сосредоточиться на предложении новых методов управления ключами, специально разработанных для AMI.

5.1.2. Решения
5.1.2.1. Анализ безопасности

Важно разработать процесс анализа рисков / безопасности, который может автономно обнаруживать сбои, чтобы ограничить повреждение связи AM. В дополнение к анализу причин и последствий различных угроз для электрической сети нам необходимо разработать комплексные сценарии отказов, которые включают одновременное воздействие нескольких угроз.Риски включают риски, связанные с взаимодействием между киберпространством и физическими системами. Рассмотреть все возможные комбинации угроз не удастся. Следовательно, автоматизированная система тестирования, учитывающая различные сбои (атаки) как в киберпространстве, так и в физических системах, будет важным дополнительным источником для картирования всех угроз и изучения их поведения. Анализ непредвиденных обстоятельств уже выполняется для анализа стабильности AMI. Однако его необходимо будет расширить, чтобы включить риски, связанные с угрозами, исходящими из различных сетей связи в AMI.Чтобы снизить вероятность ложных тревог, необходимо разработать более точные методы обнаружения, которые используют несколько факторов для точного прогнозирования угроз. Основываясь на предыдущем анализе рисков, алгоритмы могут автономно обнаруживать сбои в AMI, чтобы ограничить ущерб, вызванный ухудшением характеристик безопасности.

5.1.2.2. Стандарты безопасности

С другой стороны, для связи в AMI также необходимы международные стандарты безопасности и законы. В настоящее время предпринимаются многочисленные независимые усилия по разработке стандартов безопасности и законодательства.Разрабатываемые стандарты безопасности должны быть ориентированы на будущее с учетом футуристических приложений, операций и рынков энергии. Необходимо разработать стандартные сценарии тестирования для исследователей, разрабатывающих алгоритмы, а также для производителей оборудования для обнаружения атак безопасности и сценариев отказов на интерфейсах между электросетью и сетями связи AMI. Более того, мы должны установить стандартизированные требования к тестированию безопасности для всех приложений и протоколов AMI.Также важно создать требования к аудиту для обеспечения соблюдения законодательства о безопасности для коммунальных предприятий, производителей оборудования и генераторов для местных, национальных и региональных регулирующих органов.

5.5.2.3. Квантовое распределение ключей в AMI

Использование квантового распределения ключей (QKD) может помочь повысить безопасность обмена данными в AMI. Квантовая связь - это новая технология, которая потенциально может применяться в электрических сетях. QKD был предложен как подход к повышению безопасности связи между электрическими сетями, и он может быть реализован по существующим волоконно-оптическим каналам и оптическим каналам связи в свободном пространстве в системах генерации и сетях распределения электроэнергии.В квантовой коммуникации используется принципиально отличная от большинства традиционных коммуникационных технологий техника, и она работает на основе физики запутанных квантовых состояний как фундаментального ресурса. Классические методы кибербезопасности зависят от физической защиты каналов связи и требуют сложных вычислительных методов для шифрования передаваемых данных и защиты их конфиденциальности. Наблюдение за измерениями квантовой связи в корне нарушает работу системы, предупреждая получателя об изменениях в канале.QKD быстро развился и сейчас предоставляет коммерческие приложения нескольким компаниям по всему миру. Исследователи исследуют его приложения в более сложных и интересных сценариях, включая AMI. Одним из возможных вариантов использования AMI является квантовая проверка местоположения. Поскольку современные компоненты энергосистемы, как правило, являются стационарными, методы квантовой связи потенциально могут использоваться для повышения безопасности в отношении идентификации местоположения интеллектуального счетчика. Это добавляет еще один уровень безопасности, гарантируя, что интеллектуальный счетчик, установленный в фиксированном месте в электросети, действительно находится в этом месте и не подделывается.Есть потенциально много других приложений методов квантовой связи, которые могут оказаться полезными для обеспечения безопасности в AMI [1].

5.1.2.4. Межуровневый дизайн для обнаружения атак

Межуровневый дизайн для обнаружения атак в коммуникациях AMI на основе технологии CR - еще одна новая тема исследования. Чтобы реализовать безопасную связь AMI на основе CR, безопасность должна преобладать над всеми другими аспектами всей системы и быть интегрирована в каждый компонент системы.Безопасность AMI включает в себя защиту как сетей связи, так и электросетей для обеспечения доступности и живучести. Методы обнаружения, основанные на более высоком уровне, вводят в сеть служебные данные, которые потенциально могут повлиять на своевременную доставку критических сообщений в SG, что приведет к нестабильности. Таким образом, в нашей более ранней работе был предложен межуровневый дизайн для обнаружения атак с эмуляцией основного пользователя, не перегружая сети дополнительными накладными расходами [30]. В этой работе, чтобы полностью идентифицировать атаки эмуляции первичного пользователя и первичных пользователей (PU) на уровне PHY по многолучевым каналам с рэлеевскими замираниями в мобильных CR-сетях, возможность межуровневого интеллектуального обучения вторичного пользователя (SU) использовалась для установления радиочастотного отпечатка (я.e., мощность отвода каналов), сочетая точность и возможности аутентификации более высокого уровня [31] с алгоритмом быстрого обнаружения на уровне PHY [32].

5.2. Проблемы и решения в коммуникациях

5.2.1. Проблемы

В зависимости от характеристик HAN, NAN и WAN эффективно используются различные коммуникационные технологии. Например, в небольшом районе дома у клиентов HAN используют ZigBee, Bluetooth или ПЛК для передачи данных между устройствами.Кроме того, WiMAX или WiFi используется для построения NAN на основе топологии беспроводной ячеистой сети, а для WAN используются оптоволоконные или широкополосные сотовые сети. Однако эти традиционные методы связи несут высокие затраты на инвестиции, эксплуатацию и обслуживание, которые не способны удовлетворить требования и задачи SG. Было признано, что CR является многообещающей технологией для создания более совершенной инфраструктуры связи для SG. Используя метод динамического доступа к спектру, сети CR решают проблему нехватки спектра и плохого распределения традиционных политик использования спектра, а также поддерживают растущий спрос на приложения, основанные на беспроводной связи в SG [33].В [34] авторы предлагают использовать технологию CR для решения проблем связи, стандартизации и безопасности коммуникаций SG. Введение CR в SG дает много преимуществ. В [35], используя технологию CR, он может поддерживать проекты с эффективным использованием энергии и использования спектра, а также предотвращать помехи и адаптировать пропускную способность данных, т. Е. Связь CR в безлицензионных диапазонах используется в HAN для координации гетерогенных беспроводных сетей. технологии, тогда как связь CR по лицензированным полосам используется в сетях NAN и WAN для динамического доступа к возможностям незанятого спектра [36].

Кроме того, для решения вышеупомянутых проблем в коммуникационной инфраструктуре AMI (раздел 3.2) технология CR может быть подходящей для коммуникационной системы AMI. В [37] авторы предложили усовершенствовать протокол маршрутизации для сетей с низким энергопотреблением и потерями (RPL) для сетей AMI с поддержкой CR, то есть CORPL [38]. Этот протокол предоставляет новые модификации RPL для решения проблем маршрутизации в средах CR, таких как надежная доставка данных с малой задержкой, наряду с защитой PU и удовлетворением требований вторичных сетей.Результаты показывают, что CORPL повышает надежность сети, снижая вредные помехи для PU до 50%, а также снижает вероятность нарушения крайних сроков для чувствительного к задержке трафика. Авторы в [39] предложили использовать центр обработки данных с облачными вычислениями в качестве центральной инфраструктуры связи и оптимизации, поддерживающей сеть CR интеллектуальных счетчиков AMI, которая называется инфраструктурой расширенного измерения нетбуков (Net-AMI). Предлагаемая система является расширяемой и может легко обрабатывать тысячи вариантов энергосистем, протоколов связи, управления и протоколов оптимизации энергопотребления.Размещая новые CR-антенны на существующих мачтах сотовых антенн, можно достичь широкого географического покрытия. Более того, удаленное обновление программного обеспечения позволяет модифицировать существующие сетевые компоненты, интерфейсы AMI и интеллектуальные счетчики Net ‐ AMI гибким и аморфным способом с использованием технологии CR. В [40] авторы смоделировали AMI как SU в системах SG на основе CR на основе беспроводной региональной сети (WRAN) IEEE802.22 [41], которая поддерживает нелицензированную работу SU с технологиями измерения спектра в VHF / Диапазоны телевещания УВЧ от 54 до 862 МГц.Авторы также исследовали метод формирования луча на основе минимальной среднеквадратичной ошибки (MMSE) для подавления самоинтерференций в каналах интеллектуальных счетчиков. В [42] авторы предложили SG на основе CR с использованием беспроводной связи доступа к системе мониторинга линий и подстанций, решая проблемы реализации системы, такие как эффективность связи и энергоснабжение в AMI.

Как часть средств конечного пользователя, AMI также могут быть эффективно реализованы с помощью технологии CR. Например, с помощью технологии CR AMI может легко самостоятельно настраиваться и развертываться в сосуществующих беспроводных сетях в различных помещениях клиента.Основываясь на возможности CR, интеллектуальные счетчики и оборудование в AMI могут быть легко развернуты на удаленных сторонах для обеспечения надежной и бесперебойной связи между AMI и центром управления коммунальной компании. Узлы сети когнитивных датчиков (CSN), разработанные с учетом энергетических и ценовых ограничений при удаленном мониторинге, могут быть основными компонентами для эффективной реализации беспроводного AMI.

Однако, когда мы применяем технологию CR в коммуникациях AMI, нам приходится сталкиваться с некоторыми проблемами.

(1) Связь между когнитивными HAN и NAN

Проблемы при реализации связи между HAN на основе CR и NAN можно обозначить следующим образом.

  • Отсутствие пропусков в спектре лицензированных диапазонов для передачи данных от интеллектуальных устройств: В сетях SG на основе CR связь между HAN и NAN осуществляется путем подключения шлюзов HAN (HGW) и шлюзов NAN (NGW). NGW соединяет множество HGW из различных HAN с использованием лицензированных диапазонов гибким образом.Однако система SG генерирует огромное количество данных, поступающих от интеллектуальных устройств. Следовательно, может случиться так, что не будет достаточного количества пропусков в спектре лицензированных диапазонов для использования для передачи данных, поскольку могут быть времена или места, где свободные диапазоны недоступны. Более того, серьезной проблемой в HAN является объединение в сеть различного клиентского оборудования, предоставляемого разными производителями, с использованием различных стандартов, таких как WiFi, ZigBee, WRAN и Bluetooth.

  • Задержка трафика и возможность работы в реальном времени: Двунаправленная передача данных между сетями NAN и HAN должна соответствовать требованиям реального времени.Передача данных включает в себя множество типов данных, для которых требуется разное время. Например, обмен данными в режиме реального времени между IED и другими силовыми устройствами в большой распределенной области должен гарантировать, что все решения принимаются центрами управления своевременно, такие как данные управления или мониторинга, чтобы можно было реализовать реакцию на спрос. в конце клиента; в то время как некоторые другие данные передаются периодически, например, данные о потреблении электроэнергии домохозяйствами.Различные типы данных также создают серьезную проблему из-за характеристик низкоскоростной передачи и присущих задержек обнаружения CR. Более того, SU в CR должен постоянно контролировать использование радиочастотного спектра, чтобы отдавать приоритет PU. Следовательно, случайное прерывание трафика SU неизбежно вызовет потерю пакетов и задержки при отправке данных SU. В результате связь в сети CR обычно ненадежна, и поддержка приложений реального времени является большой проблемой.

  • Самоконфигурация AMI: HAN соединяют множество интеллектуальных устройств для достижения оптимального энергопотребления и реализации реакции на спрос и AMI. Интеллектуальные счетчики, системы управления энергопотреблением (EMS) и интеллектуальные устройства, установленные во всех помещениях клиентов, являются частью AMI. AMI позволит этим интеллектуальным устройствам обмениваться данными с центрами управления, управляемыми коммунальными предприятиями, для управления их операциями в определенный момент времени и, таким образом, осуществлять управление потребностями для коммунальных предприятий. Однако количество и характеристики интеллектуальных счетчиков и устройств изменяются случайным образом в соответствии с предпочтениями клиентов, которые могут устанавливать новые интеллектуальные счетчики и устройства или удалять старые интеллектуальные устройства непредсказуемым образом.Следовательно, AMI должен иметь возможность самоконфигурирования, чтобы гарантировать онлайн-обновление и эффективно отслеживать случайные изменения этих интеллектуальных устройств.

(2) Связь между когнитивными сетями NAN и глобальными сетями

Проблемы реализации связи между когнитивными сетями NAN и глобальными сетями определены в дальнейшем.

  • Ограниченная зона покрытия WAN из-за использования диапазонов ISM: Связь между NAN и WAN строится на основе когнитивных базовых станций.Следовательно, существует также проблема нехватки лицензированных полос для оппортунистического доступа. Однако диапазоны ISM не подходят для связи между NAN и WAN, потому что зона покрытия WAN больше, тогда как диапазоны ISM подходят для передач на короткие расстояния.

  • Надежность обслуживания с использованием пустого пространства ТВ (TVWS) для соединения сетей NAN и WAN: Еще одна серьезная проблема, связанная с использованием TVWS для соединения сетей NAN и WAN, - надежность обслуживания. Несмотря на динамическое переключение частот и многоканальное использование, которые могут решить проблемы надежности, SU, использующий TVWS, считается фундаментальной проблемой, при которой SU должен откладывать свои соединения с TVWS, если он обнаруживает наличие входящего PU .Еще предстоит предложить новые методы для снижения ненадежности, вызванной присущими когнитивными характеристиками связи SG в лицензированных диапазонах.

  • Масштабируемость: Функция масштабируемости WAN-соединений с использованием технологий проводной связи в AMI ограничена из-за высоких затрат на обслуживание и установку. Следовательно, технологии беспроводной связи подходят для глобальной связи в AMI из-за своей гибкости. Однако для достижения масштабируемости беспроводных технологий мы должны добавить больше беспроводных маршрутизаторов и точек доступа в сеть AMI, поэтому затраты на установку увеличатся.

5.2.2. Решения
5.2.2.1. Связь между когнитивными HAN и NAN

Чтобы упростить обмен данными между когнитивными HAN и NAN, мы предлагаем использовать следующие методы.

  • Метод гибридного доступа к спектру для расширения охвата глобальных сетей: Поскольку пропусков спектра лицензированных диапазонов может быть недостаточно для передачи большого объема данных, связь между HAN и NAN может временно работать без лицензии полосы (я.е., диапазоны ISM) с более низкими скоростями связи. В этом методе передачи данных между HGW и NGW рассматриваются с использованием гибридного доступа к спектру. В результате связь между HAN и NAN может повысить надежность. Как и при использовании гибридного доступа к спектру, HGW работают как когнитивные узлы в сетях связи и используют метод определения спектра для поиска свободных полос спектра. Однако, если время измерения спектра HGW слишком велико, тогда остальное время для передачи данных будет коротким, поэтому пропускная способность сетей будет снижена.Чтобы решить проблему HGW, в [43] была предложена схема, позволяющая решить, когда остановить измерение спектра, а когда получить доступ к диапазонам ISM, исходя из ожидаемой пропускной способности. В этом случае полосы ISM вводятся в качестве резервных полос для связи, чтобы повысить надежность обслуживания приложений SG. Если это условие случается часто, можно установить больше NGW, чтобы использовать разнесение пространства.

  • Самоконфигурация AMI на основе CR: Как часть средств конечного пользователя, AMI также могут быть эффективно реализованы с помощью технологии CR.Используя технологию CR, AMI может самостоятельно настраиваться для сосуществования беспроводных сетей в разных помещениях клиента. Благодаря возможности связи с учетом спектра интеллектуальные счетчики и оборудование в AMI могут быть легко развернуты на удаленных сторонах для обеспечения надежной и бесперебойной связи между AMI и центром управления коммунальной компании. Это отличная возможность для эффективной реализации беспроводного AMI при удаленном мониторинге.

5.1.1.1. Связь между когнитивными сетями NAN и глобальными сетями

Чтобы гарантировать надежную и масштабируемую связь между когнитивными сетями NAN и глобальными сетями, мы определяем подходы, перечисленные в дальнейшем.

  • Расширение зоны покрытия WAN для повышения надежности: Во-первых, мы можем использовать гибридные режимы доступа лицензированных и арендованных диапазонов для расширения зоны покрытия WAN и повышения надежности обслуживания. Коммунальные предприятия могут арендовать некоторые радиодиапазоны, которые используются в качестве резервных, по низкой цене у оператора связи. Гибридный режим доступа между арендованными и лицензированными полосами интеллектуально планируется и легко переключается, так что он может улучшить качество обслуживания (QoS) передачи данных, что принесет пользу как коммунальным предприятиям, так и пользователям.В этом смысле NGW действуют как когнитивные узлы, которые используют методы зондирования спектра для поиска свободных полос спектра в сетях связи AMI. По прошествии определенного времени зондирования NGW выберут арендованные полосы спектра для передачи данных с базовой станцией, в то время как эти NGW все еще находят свободные полосы спектра, чтобы использовать их по возможности. Когда скорость передачи данных в арендованных полосах спектра выше, чем в полосах спектра с когнитивной лицензией, абонентские станции прекращают измерение спектра и получают доступ к арендованным полосам для передачи собранных данных.Напротив, если скорость передачи арендованных диапазонов ниже, чем скорость передачи когнитивно лицензированных диапазонов, тогда SU найдут свободные спектры и получат доступ к когнитивным лицензированным диапазонам для передачи данных для достижения более высокой пропускной способности. Однако количество арендованных полос спектра очень ограничено, и они также служат в качестве резервных полос в чрезвычайных ситуациях для передачи важных данных. Следовательно, NGW должны периодически выполнять зондирование спектра, чтобы освободить выделенные полосы спектра, как только будет идентифицирована свободная полоса спектра.В сетях NAN доступные незанятые полосы спектра ограничены в городских районах, тогда как в сельских районах их много, поскольку объем трафика данных в городских районах намного больше, чем в сельской местности. Следовательно, арендованные полосы, которые распределяются по NAN в городских районах, должны быть больше, чем полосы, распределенные по NAN в сельской местности. Более того, арендованная полоса спектра может совместно использоваться несколькими сетями NAN, не создавая помех друг другу, если зона обслуживания WAN очень велика. Точно так же арендованные полосы используются в качестве резервных полос для связи для повышения надежности обслуживания приложений SG.Кроме того, мы можем использовать совместные коммуникации для расширения зоны покрытия и повышения надежности обслуживания. Другие доступные беспроводные и проводные технологии, такие как беспроводные сотовые сети, Интернет и оптоволокно, также должны взаимодействовать с когнитивными сетями NAN и WAN, чтобы сделать SG более гибкими, масштабируемыми и надежными с экономией. Например, в настоящее время мобильная связь реализована как через сотовые сети, так и через мобильные специальные сети IPv6 (MANET), так что мы можем использовать MANET для передачи некритичных данных.

  • Масштабируемость: Технология CR дает возможность повысить масштабируемость при низких затратах. Например, стандарт IEEE 802.22 имеет уникальные функции, такие как геолокация, зондирование спектра и внутрисистемное сосуществование для операций на основе CR. Стандарт, работающий в TVWS от 54 до 862 МГц, разрешает широкополосный беспроводной доступ к широкому диапазону сельских районов без помех для PU. При использовании стандарта IEEE 802.22 зона покрытия базовой станции может составлять 33 км, если оборудование в помещении пользователя работает на уровне мощности 4 Вт.Когда разрешены более высокие уровни мощности, зона покрытия может быть увеличена до 100 км [34].

6. Выводы и видение будущего AMI

AMI, основанный на интеллектуальных счетчиках в SG, был идентифицирован, и их современная исследовательская деятельность была рассмотрена. Кроме того, обсуждались вопросы безопасности AMI в SG. В будущем SG должна включать интеллектуальные системы мониторинга для отслеживания всех потоков электроэнергии, а также огромного количества данных, собранных с интеллектуальных устройств.Следовательно, он должен быть гибким и устойчивым, чтобы экономично соответствовать новым требованиям. Для достижения этих целей коммуникации в AMI на основе CR, безусловно, будут играть важную роль для инфраструктур SG. Более того, с помощью AMI SG может поддерживать доставку трафика в реальном времени со строгими требованиями к качеству обслуживания приложений реального времени. В этой главе также определены основные проблемы на эволюционном пути к SG и решения. С помощью AMI SG следует сохранить возможность взаимодействия и защищенную связь в гибридной системе, в которой сосуществуют как новые, так и унаследованные гриды.Следовательно, AMI в SG должен быть построен на открытых протоколах с единым понятием безопасности и стандарта. Кроме того, расширенные исследовательские темы, такие как искусственные нейронные сети и теория нечеткости, также могут применяться к интеллектуальным системам мониторинга для улучшения возможностей AMI. Более того, в будущем необходимо предложить точные методы оценки состояния для обнаружения атак слепого введения ложных данных, поскольку точная оценка состояния имеет первостепенное значение для поддержания нормальной работы AMI. Обычно система обнаружения неверных данных используется для обеспечения целостности оценки состояния и фильтрации ошибочных измерений, вызванных неисправностями устройства или злонамеренными атаками.Однако в [44] мы доказываем, что атаки слепого внедрения ложных данных с использованием метода аппроксимации анализа главных компонентов без знания матрицы Якоби и предположения относительно распределения переменных состояния могут обойти систему обнаружения неверных данных, чтобы ввести данные об ошибках в система.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *