Энергомера — ВАЯК — всё для электромонтажа

АО «Электротехнические заводы «Энергомера» как отдельное юридическое лицо основано в 2010 году. Но история компании берет свое начало намного раньше. Электротехническое приборостроение, в котором заняты заводы АО «Энергомера», – старейший из бизнес-проектов многоотраслевого промышленного холдинга АО «Концерн Энергомера», основанного В.И.Поляковым в 1994 году на базе конструкторского бюро «Электроконт».

Компания занималась продвижением на российский рынок инновационного по тем временем продукта – электронных счетчиков электроэнергии. Новые приборы обеспечивали невиданную ранее функциональность по сравнению с традиционными индукционными. А схема продвижения товара на рынок, предполагавшая отказ от денег и расчет за поставленную продукцию электроэнергией обеспечивала компанию заказами даже несмотря на кризис неплатежей в стране.

Электроэнергия обменивалась на комплектующие и материалы для обеспечения производства, с ее помощью удалось наладить систему налоговых зачетов.

Для функционирования сложных бартерных цепочек в компании было создано множество профильных департаментов: департаменты продовольствия, строительных материалов, автошин и автозапчастей и даже фармацевтической продукции. Наличных денег по-прежнему не хватало и в «Энергомере» даже печатали денежные сертификаты и открывали продовольственные магазины для сотрудников. Эта сложнейшая схема оказалась чрезвычайно эффективной! Активы компании ежегодно увеличивались в разы.

   

Налаженный таким образом товарно-денежный поток в те годы был едва ли не единственным способом сохранить рабочие места на предприятиях, помочь им выжить в постсоветский период. Получив поддержку коллективов конструкторского бюро «Электроконт» и Завода измерительных приборов «Квант» (сегодня – Завод измерительных приборов «Энергомера», г. Невинномысск), «Концерн Энергомера» стал сначала инвестором, а затем и владельцем контрольных пакетов акций этих предприятий.

К тому моменту, когда энергетическим компаниям законодательно запретили рассчитываться с поставщиками электроэнергией, «Энергомера уже прочно завоевала российский рынок. К тому же, в портфеле компании к окончанию кризиса неплатежей был разработан новый продукт – счетчики на базе большой интегральной схемы. Второе поколение электронных приборов учета, изобретенных «Энергомерой», также стало технологическим прорывом своего времени и снова вызвало небывалый интерес на рынке.

За 22 года компания осуществила выпуск шести поколений электронных приборов учета электроэнергии. Сегодня мы производим интеллектуальные приборы и системы учета (АСКУЭ), способные не просто регистрировать данные о потреблении, но и выявлять места отбора электроэнергии, отключать при необходимости подачу электричества, а также передавать данные в режиме реального времени сразу по двум каналам связи.

Другим направлением деятельности АО «Электротехнические заводы «Энергомера» является производство телекоммуникационного оборудования, оборудования электрохимической защиты, низковольтного и щитового оборудования для нужд энергетики, нефтегазовой промышленности и сельского хозяйства. Активно осваивается сельскохозяйственное и птицеводческое машиностроение. Инновационный уровень разработок нашей компании обеспечивает корпоративный институт электротехнического приборостроения. Более 100 ученых, конструкторов и инженеров непрерывно трудятся над поиском новых технических решений, быстро претворяя новые идеи в жизнь.

Счетчики электроэнергии Энергомера — Электросистемы

См. также счетчики Меркурий и Нева

Однофазные однотарифные счетчики электроэнергии

Осуществляют измерение активной энергии в однофазных двухпроводных цепях переменного тока. В качестве датчика тока используется шунт.

Имеют следующие показатели надежности:

• Межповерочный интервал — 16 лет.
• Средний срок службы — 30 лет.
• Гарантийный срок (срок хранения и срок эксплуатации суммарно) — 5 лет с даты выпуска.

Имеют различные способы установки, исполнение корпусов и степени защиты.

---

Однофазные многотарифные счетчики электроэнергии

Предназначены для измерения активной электроэнергии в однофазных цепях переменного тока. Организация учета по четырем тарифам с передачей накопленной информации через широкий набор интерфейсов: ИК-порт, интерфейс RS-485, PLC модем, радио канал, оптический интерфейс.
Имеют различные способы установки, исполнение корпусов, степени защиты, различные параметры и дополнительные опции в зависимости от модели:

• Длительность хранения информации при отключении питания — не менее 30 лет.
• Индикация данных на ЖК-индикаторе с заданной периодичностью (Т=3-255 с).
• Защита памяти данных и памяти программ от несанкционированных изменений с помощью кнопок или по интерфейсу (два пароля для двух уровней доступа, аппаратное разрешение (пломбируемая кнопка), электронная пломба с фиксацией в журнале событий).
• Учет по 4 тарифам с учетом в тарифном расписании:

до 2 временных зон года;
до 2 таблиц суточного графика тарификации;
до 12 временных зон для каждой из таблиц суточного графика тарификации;
до 50 особых дат.

• Индикацию данных на ЖК-индикаторе с заданной периодичностью 5с или пролистывание с помощью элементов управления (кнопки) на лицевой панели.
• Отключение потребителя по факту превышения установленного лимита по мощности.
• Защита от внешних воздействий:

при наличии постоянной составляющей в сети;
при воздействии переменного магнитного поля;
при воздействии постоянного магнитного поля 500 мТ.

Имеют следующие показатели надежности:

• Межповерочный интервал — 16 лет.
• Средний срок службы — 30 лет.
• Гарантийный срок (срок хранения и срок эксплуатации суммарно) — 5 лет с даты выпуска.

---

Трехфазные однотарифные счетчики электроэнергии

Предназначены для измерения активной энергии в одном или двух направлениях в трехфазных трех- или четырехпроводных цепях переменного тока.
Имеют следующие показатели надежности:

• Межповерочный интервал — 16 лет.
• Средний срок службы — 30 лет.
• Гарантийный срок (срок хранения и срок эксплуатации суммарно) — 4 года с даты выпуска.

Имеют различные способы установки, исполнение корпусов и степени защиты.

---

Трехфазные многофункциональные многотарифные счетчики электроэнергии

Счетчик электроэнергии трехфазный микропроцессорный многофункциональный универсальный является трехфазным, универсальным трансформаторного или прямого включения (в зависимости от варианта исполнения) и предназначен для измерения активной и реактивной электрической энергии, активной, реактивной и полной мощности, энергии удельных потерь, частоты напряжения, угла сдвига фаз, среднеквадратического значения напряжения и силы тока в трехфазных четырехпроводных цепях переменного тока и организации многотарифного учета электроэнергии.

Имеют различные способы установки, исполнение корпусов, степени защиты, различные параметры и дополнительные опции в зависимости от модели:

• Возможность ручной коррекции хода часов ± 30 с/сут один раз в сутки. Точность хода встроенных часов 0,5 сек/сутки.
• Сохранение расчетных показателей и констант пользователя не менее 16 лет, ход часов и ведение календаря — не менее 10 лет при отсутствии внешнего питающего напряжения.
• Фиксация 20 последних корректировок времени, изменения установок временных тарифных зон и перепрограммирования метрологических характеристик счетчика.
• Фиксация 100 последних пропаданий и выходов за пределы допустимых значений фазных напряжений.
• Точность измерений при изменении направления тока в фазной токовой цепи.
• Управление нагрузкой с использованием внешнего коммутационного устройства.
• Защита памяти данных и памяти программ от несанкционированных изменений с помощью кнопок или по интерфейсу (два пароля для двух уровней доступа, аппаратное разрешение (кнопка или другое устройство), электронная пломба с фиксацией в журнале событий).
• Индикация данных на ЖК индикаторе с заданной периодичностью
• (Т=5-255 сек.) или пролистывание с помощью элементов управления (кнопки) на лицевой панели.
• Питание как от фазного напряжения (наличие 1 фазы), так и от линейного (обрыв 0).
• Возможность автоматической калибровки и поверки всех измеряемых и учитываемых параметров с использованием цифровых интерфейсов.
• Приведение всех данных по энергии и мощности к первичным значениям с учетом коэффициентов измерительных трансформаторов.
• Сигнализация об отклонении от лимитов по мощности и потреблению.
• Контроль обрывов фазных и нулевого проводов на участках линии от трансформаторной подстанции до счетчика, с последующей сигнализацией об авариях на ЛЭП (в исполнениях счетчиков с модулем GSM).
• Задание лимитов по превышению потребляемых токов, с фиксацией в журнал событий и сигнализацией о превышении верхнего лимита.

Имеют следующие показатели надежности:

• Средний срок службы — 30 лет.
• Межповерочный интервал — от 8 до 16 лет.
• Гарантийный срок (срок хранения и срок эксплуатации суммарно) — 4 года с даты выпуска.

Опрос счетчика «Энергомера» через оптопорт. АСКУЭ яЭнергетик

У вас задача: есть счетчик Энергомера, но нет установленного модема и нет доступа к опломбированным интерфейсным клеммам, но при этом необходимо получить с него профиль мощности и другие данные.

Это стандартная задача, которая имеет стандартное решение.

На помощь приходит ноутбук и оптопорт.

Необходимое оборудование

Опрос счетчиков Энергомера через оптопорт будем проводить при помощи следующих приборов:

1. Непосредственно сам оптопорт. Он может быть с подключением через интерфейс RS232 (УСО-1) или USB (УСО-2). В данной статье мы разберем работу с УСО-2, т.к. опрашивать будем при помощи ноутбука.
2. Ноутбук с USB – входами.
3. Непосредственно cам счетчик. Разберем на примере модели СЕ303.

Подготовка ПО

В начале, необходимо скачать и установить на ноутбук программное обеспечение.

Драйвер УСО-2 автоматически скачивается и устанавливается операционной системой Windows. Если по каким-то причинам ОС не удалось найти драйвер в интернете, то скачать его можно здесь: Драйвер УСО-2

Для работы со счетчиком Энергомера нам понадобится конфигуратор Admin Tools v3.11. программа имеет следующие требования:

 

Если у Вас установлена ОС выше Windows XP (то есть Windows 7, Windows 10), то запустить установочный пакет необходимо от имени администратора. В ходе установки будет предложено выбрать модели поддерживаемых устройств. По умолчанию галочки будут установлены на всех пунктах списка, ничего менять не нужно. После установки на рабочем столе появится такой же ярлык для запуска программы. Запускаем ее аналогично от имени администратора.

Установка соединения через оптопорт

УСО-2, подключенное к ноутбуку, устанавливается на оптический интерфейс счетчика следующим образом:

Запускаем программу от имени администратора, при авторизации в поле «ИМЯ» вводим ADMINISTRATOR, поле «Пароль» оставляем пустым. В появившемся окне в списке слева выбираем модель счетчика, которую будем опрашивать и нажимаем вкладку «Канал связи» на панели сверху.

В предложенном списке каналов связи выбираем «RS232 (СЕ30х)», щелкаем 2 раза и в появившемся окошке ставим галочку «Автоматическое определение СОМ порта» и из списка выбираем предложенный СОМ порт. Затем нажимаем применить и закрываем окна настройки канала связи. Следующим действием будет установка канала связи: для этого нажимаем кнопку «Авторизация» .

После того, как программа успешно установит связь со счетчиком, можем приступать непосредственно к сбору профилей мощности. Слева в нижнем списке выбираем необходимый считываемый параметр. В нашем случае – «Данные измерений – Группа профилей мощности – Профили нагрузки». Далее для этого параметра задаем настройки: интервал времени, вид мощности и нажимаем кнопку «

Считать данные», расположенную на месте кнопки «Авторизация».

 

После того, как показания считаны, необходимо экспортировать их в таблицу Excel, предварительно настроив путь сохранения файла. Нажав кнопку «Хранилище», 2 раза щелкаем «Экспорт в MS Excel» и задаем там имя файла и нужные вам параметры. В данном случае параметры оставлены по умолчанию.

Теперь, закрыв настройки хранилища файла, нажимаем «Экспорт». По завершению экспорта, в верхнем списке справа нажимаем нашу модель счетчика и кликаем «Завершить сеанс» рядом с кнопкой «Авторизация»

Если у вас возникли проблемы с настройкой, сообщите нам, и мы направим последний вариант инструкции.

Для этого закажите обратный звонок (кнопка вверху экрана) или напишите на [email protected].

Мы ответим на все интересующие вопросы и поможем настроить опрос ваших счетчиков.

 

Copyright — © яЭнергетик, 2020г. При любом использовании опубликованных материалов и содержимого данной статьи требуется указывать источник «яЭнергетик.рф»

Макгруп McGrp.Ru

• Контакты
• Форум
• Разделы
  • Новости
  • Статьи
  • Истории брендов
  • Вопросы и ответы
  • Опросы
  • Реклама на сайте
  • Система рейтингов
  • Рейтинг пользователей
  • Стать экспертом
  • Сотрудничество
  • Заказать мануал
  • Добавить инструкцию
  • Поиск
• Вход
  • С помощью логина и пароля

  • Или войдите через соцсети
• Регистрация

1. Главная
2. Страница не найдена

---

• Реклама на сайте

• Контакты

---

• © 2015 McGrp. Ru

Счетчик энергомера се 101: технические характеристики

Прибор имеет широкую сферу применения, благодаря надежности корпуса и токопроводящих сетей. Монтаж выполняется профессионалами, неправильная сборка влияет на снятие точных показаний. Модельный ряд представлен несколькими видами – простые однофазные, двухфазные, трехфазные, отличающиеся тарификацией. Цена небольшая, купить данное устройство — неплохой, бюджетный вариант.


Комплектация, применение

Корпус се 101 изготовлен из качественной, прочной пластмассы, две части конструкции надежно скреплены крупными винтами. Табло скрыто органическим стеклом. Присутствует голографическая наклейка завода, сертификации и ОТК.

Устанавливается счетчик энергомера се 101 в зданиях разного назначения – многоквартирные дома, частный сектор, коммерческие предприятия. Однофазная сеть (230 В) обеспечивает работу при максимальном напряжении 60 Ампер. Покупают счетчик в комплектации стандартных бумаг – формуляр и руководство эксплуатации.

Вид счетного механизма разделяет модели на:

• м6 – механический, шестизарядный;
• м7 – механический, семизарядный.

Подключать счетчик Энергомера ce101 можно на щиток электроэнергии. Модель r5 работает на рейке ТН.

Квитанцию об оплате рекомендуется сохранить, гарантийный возврат или ремонт осуществляется при наличии чека. Формуляр выполняет функцию технического паспорта, в котором указывают данные прибора. Серийный номер должен совпадать во всех документах и на внешней стороне панели.


Обязательным пунктом является время и дата поверки счетчика. Важно обратить на это внимание, нередки случаи махинаций. Инструкция по применению электросчетчика ce 101, содержит пункты:
• Тип выполнения монтажа прибора.
• Технические характеристики, параметры.
• Схема включения. Подключается электросчетчик Энергомера се 101 по индивидуальному схематическому рисунку, который находится на клеммах крышки прибора.

Особенности установки СЕ 101

Однофазный прибор ce 101 являет собой многотарифную систему, позволяющую работать с ночными и дневными тарифами. Сведения о потреблении энергии выводится на табло. Выписывать числовые показания нужно, следуя алгоритму до цифры с запятой/ точкой. Виды модельного ряда различают по типу корпуса (s6, r5, м6).

Аналогичное описание в числовых значениях – 148, 145. Подключение Энергомера происходит внутри здания. Должны быть выдержаны определенные условия:

• Средняя норма влажности воздуха – от 35 до 98 %.
• Сеть (частота) – 50 Гц.
• Температура воздуха – 40 – 75 градусов.
• Давление (атмосферное) – до 790 миллиметров ртутного столбика.
• Несинусоидальные показатели не должны превышать 13 %.


Понадобятся прочные крепежные винты, пара выключателей (автоматических), рейка, монтажный провод из меди (до 6 мм), стандартный набор инструментов. Прибор устанавливается в несколько этапов:

1. Разметка точного места расположения счетчика. Инструкция гласит, что размещение на уровне ниже 1 м 60 см от пола, запрещено.
2. Воспользоваться линейкой – уровнем, начать сверлить отверстия для крепления.
3. Произвести монтаж устройства.
4. Крепление выключателей на поверхность щитка.
5. Внутрь конструкции проводятся кабели.
6. Установка сальников (уплотняющих) на место ввода кабеля необходимо, когда счетчик монтируют вне помещения.
7. Покрытие изоляции убрать от других проводов.
8. Промаркировать проводку, собрать электрическую цепь «счетчик – автомат».
9. Фаза, нулевой провод должны быть проверен перед процессом соединения входного кабеля.
10. Подключение к автоматическому выключателю.

Схема снятия данных электроэнергии

Удобно подключить автоматический режим счетчика Энергомера се 101, подразумевающий регулярное отображение данных на табло счетчика энергии. Когда прибор работает в режиме ручного управления, необходимо воспользоваться кнопкой «КАДР». На отдельных моделях это может быть «ПРСМ».

Указанная серия счетчиков разделяет данные на группы. Чтобы перейти на другую группу, кнопка проверки зажимается. Общие показатели энергии группы проверяют посредством короткого нажатия.

Технические характеристики се101

Класс точности Энергомера соответствует государственным стандартам. Базовый показатель тока – 60 ампер. Потребление мощности цепью напряжения не превышает показателя 0, 8. Полная мощность – 0, 1. Вес конструкции – 0, 6 кг.

Обладает следующими особенностями:

1. Минимальное потребление электричества.
2. Во время рабочего процесса светится индикатор.
3. Модель се101 предусматривает защиту от применения магнита (вариант остановки работы), недоучета. Конструкция включает ЖК дисплей.
4. Встроенный шунт используется для снятия правильного, точного количества эл. тока.
5. Корпус надежно защищен от повреждений механического характера, неблагоприятных условий окружающей среды – изменения климата, воздействия эл. магнитных волн. 101
6. Присутствует 2 выхода – оптический (телеметрический) и стандартный.
7. Наличие сумматора (подсоединения электронных или механических схем).

Срок эксплуатации

Прибор характеризуется выносливостью, способен работать 160 000 часов без остановок. Промежуток во времени между проверками составляет около 16 лет. Гарантия, предоставленная производителем – до 5 лет. Средняя статистика эксплуатации Энергомера в быту достигает 30 лет.


Разборка электроприбора производится легко. Винты, скрепляющие корпус легко выкручиваются, пломба, крышка снимается. Шкала пластмассовая. Внутри 3 главных узла: плата (контактная), счетный механизм (на алюминиевом каркасе), контактная группа. Плата содержит маркировку, логотип, кодовая наклейка. Световая индикация красного цвета. Оси шестеренок, роликов – пластмассовые.

Ремонт счетчика

Исправлением неполадок в работе электроприбора занимаются специалисты. Причины разные – некачественный конденсатор, его малая емкость. Если электрический счетчик перестает крутить, не меняя показания – обратитесь в учреждение контроля подобных ситуаций. Если неправильно подключить прибор, это грозит расстройством работы светодиода с надписью «Сеть», отвечающего за питание устройства. Сверка схемы и реального подключения может решить проблему. Повреждение индикатора (внутреннего светодиода) подлежит ремонту.

Защитные приспособления

Компания – производитель снабжает приборы специальным оборудованием – металлической пломбой, указывающую о пройденной проверке; знак – голограмму. Перечисленные детали помогают узнать информацию о вскрытии конструкции до эксплуатации покупателем.

Существуют счетчики, обустроенные внутренним модулем. Цена больше, но защита надежнее. Он совершает остановку рабочего процесса дистанционно. Качество подделок — не гарантия избежать штрафа крупного размера при обнаружении фальшивых деталей.

интеллектуальных счетчиков | Какие они

Перейти к основному содержанию

Меню

AccountMyAccount Поиск Закрыть Поиск
• Для дома
  • Моя учетная запись
    • Войти
    • Мои счета и платежи
    • Отправить показания счетчика
    • Внести платеж
    • Переехать домой
  • Узнать цену
    • Узнать цену
    • Сравните наши тарифы
    • Получить ценовое предложение
    • Условия использования тарифов
    • Тарифы
  • Переезд в дом
  • Котлы и отопление
    • Котлы газовые
    • Электрическое отопление
    • Крышка котла
    • Изоляция
    • Отопительный совет
  • Энергоэффективность
    • Энергоэффективность
    • Схема ЭКО
    • Зеленый тариф
    • Гарантия Smart Export
    • Рекомендации по изоляции
    • Блог Energywise
  • Электромобили
    • Тарифы на электроэнергию для автомобилей
    • Пунктов заряда дома
    • Автолизинг
    • Стоимость по сравнению с бензином
    • Совет по зарядке
    • Государственные гранты
    • Дорожный налог и налог на служебные автомобили
    • Преимущества электромобилей
    • Воздействие электромобилей на окружающую среду
    • Уход и техобслуживание
  • Умный дом
    • Умный дом
    • Купить товары для умного дома
    • Умные счетчики
    • Умный термостат
    • Amazon Echo
  • Справка и поддержка
    • Помогите и свяжитесь с нами
    • Контакт для экстренной помощи
    • Жалоба
    • Скидка на теплый дом
    • Приоритетные услуги
    • Буклеты
    • Способы оплаты счета
    • Счетчик предоплаты
• Для бизнеса
  • Перейти на EDF
    • Узнать цену
    • Сравнить тарифы
    • Эксклюзивные предложения
    • Разработчики / новые подключения
    • Энергетические брокеры
  • Управляйте своим счетом
    • Логин MyAccount
    • Отправить показания счетчика
    • Продление контрактов
    • Перемещение или добавление местоположения
    • Как оплатить счет
    • Умные счетчики
  • Тарифы на электроэнергию
    • Фиксированный для бизнес-тарифов
    • Фиксированная карта American Express
    • Свобода для бизнеса тариф
    • Условия использования / цены
  • Помощь, совет и поддержка
    • Свяжитесь с нами
    • Часто задаваемые вопросы
    • Жалоба
    • Аварийный газ и электричество
    • Экономия энергии
  • Электромобили
    • Лизинг
    • Начать путешествие на электромобиле
    • Зарядная инфраструктура
    • Индивидуальные решения
    • Транспортное средство-сеть
• Крупный бизнес
  • Покупка энергии
    • Источники энергии
    • Договоры на электроэнергию с фиксированной ценой
    • Flex закупка
    • Возобновляемый
    • Спросите цитату
  • Продажа энергии
    • PPA
    • ROC и REGO
  • Энергетические решения
    • Электромобили
    • Услуги инфраструктуры
    • Услуги по учету
  • Существующие клиенты
    • Счета и платежи
    • Показания счетчика
    • Энергетический вид
    • Продлить договор
    • Обязательство по сокращению выбросов углерода
  • Справка и поддержка
    • Business FAQ
    • Свяжитесь с нами
    • Жалоба
    • Глоссарий
  • Мощность разговора
    • Блоги Talk Power
    • Веб-семинары Talk Power
    • Подписаться на Talk Power
• О нас
  • О компании EDF
    • О компании EDF
    • Управление
    • Финансовая информация
    • Устойчивость
    • Образование
    • Медиацентр
  • Информация о коронавирусе
  • Работайте у нас
    • Работайте у нас
    • Жизнь в EDF
    • Разнообразие и инклюзивность
    • Начало карьеры
    • Карьера
    • Смотреть все вакансии
  • Наша энергия
    • Электростанции
    • EDF Возобновляемые источники энергии
    • Ядерная новостройка
    • Атомная энергия
    • Посетите нас
    • Срок службы реактора
    • Безопасность и отчетность
    • Прозрачность
  • Хинкли Пойнт С
    • Информация о Hinkley Point C
    • Последние новости
    • Местное сообщество
    • Работа и обучение
    • Образование
    • Поставщики
    • Свяжитесь с нами
  • Sizewell C
    • О компании Sizewell C
    • Последние новости
    • Предложения
    • Видео CGI
    • Форум сообщества
    • Свяжитесь с нами
  • Инновации
    • Инновации
    • Исследования и разработки
    • Инновационный вызов
• Для дома
  • MyAccount
    • Войти
    • Мои счета и платежи
    • Отправить показания счетчика
    • Сделать платеж
    • Переехать домой
  • Получить предложение
    • Получить предложение
    • Сравнить наши тарифы
    • Получить предложение
    • Условия и положения по тарифам
    • Тарифы
  • Переезд
  • Котлы и отопление
    • Газовые котлы
    • Электрическое отопление
    • Крышка котла
    • Изоляция
    • Энергетическая эффективность
    • Энергоэффективность
    • Схема ECO
    • Зеленый тариф
    • Гарантия Smart Export
    • Рекомендации по изоляции
    • Блог Energywise
  • Электромобили
    • Тарифы на электроэнергию для легковых автомобилей
    • Пункты оплаты дома
    • Лизинг автомобилей
    • Стоимость по сравнению с бензином
    • Начисление g совет
    • Государственные субсидии
    • Налог на дорожные и служебные автомобили
    • Преимущества электромобилей
    • Воздействие электромобилей на окружающую среду
    • Техническое обслуживание и уход
  • Умный дом
    • Умный дом
    • Купить товары для умного дома
    • Умные счетчики
    • Умный термостат
    • Amazon Echo
  • Помощь и поддержка
    • Помощь и связь
    • Контактная информация для экстренных случаев
    • Подача жалобы
    • Скидка на теплый дом
    • Приоритетные услуги
    • Буклеты
    • Способы оплаты счета
    • Счетчик предоплаты
• Для бизнеса
  • Перейти на EDF
    • Узнать цену
    • Сравнить тарифы
    • Эксклюзивные предложения
    • Разработчики / новые подключения
    • Энергетические брокеры
  • Управляйте своим счетом
  • Логин MyAccount
  • Отправка показаний счетчика
  • Продление контракта
  • Перемещение или добавление местоположения
  • Как оплатить счет
  • Интеллектуальные счетчики
• Тарифы на энергию
  • Фиксированные тарифы для бизнеса
  • Фиксированный тариф American Express
  • Тариф свободы для бизнеса
  • T & Cs / цены
• Помощь, совет и поддержка
  • Свяжитесь с нами
  • Часто задаваемые вопросы
  • Подача жалобы
  • Аварийный газ и электричество
  • Экономия энергии
• Электромобили
  • Лизинг
  • Start EV путешествие
  • Инфраструктура зарядки
  • Индивидуальные решения
  • Транспортное соединение с сетью
• Крупный бизнес
  • Покупка энергии
    • Источники энергии
    • Контракты на электроэнергию по фиксированной цене
    • Гибкие закупки
    • Возобновляемые
    • Спросите для qu ote
  • Продажа энергии
    • PPA
    • ROC и REGO
  • Энергетические решения
    • Электромобили
    • Инфраструктурные услуги
    • Услуги по учету
  • Существующие клиенты
    • Счетчик
    • Счет и платежи
    Energy view
    • Продлите контракт
    • Обязательства по сокращению выбросов углерода
  • Помощь и поддержка
    • Часто задаваемые вопросы для бизнеса
    • Свяжитесь с нами
    • Подача жалобы
    • Глоссарий
  • Talk Power
    • Talk Power блоги
    • Talk Power вебинары
    • Подпишитесь на Talk Power
• О нас
  • О EDF
    • О EDF
    • Управление
    • Финансовая информация
    • Устойчивое развитие
    • Образование
    • Медиацентр
  • Информация о коронавирусе
  • Работайте на нас
    • Работайте на нас
    • Жизнь в EDF
    • Разнообразие и вовлеченность
    • Ранняя карьера
    • Карьера
    • Посмотреть все вакансии
  • Наша энергия
    • Электростанции
    • EDF Возобновляемые источники энергии
    • Новое строительство атомной станции
    • Ядерная энергия
    • Посетите нас
    • Срок службы реактора
    • Безопасность и отчетность
    • Прозрачность
  • Hinkley Point C
    • О Hinkley Point C
    • Последние новости
    • Местное сообщество
    • Работа и обучение
    • Образование
    • Поставщики
    • Свяжитесь с нами
  • Sizewell C
    • О Sizewell C
    • Последние новости
    • Предложения
    • Видео CGI
    • Форум сообщества
    • Свяжитесь с нами
  • Инновации
  • Инновации Исследования
    и D развитие
    • Инновационный вызов

AccountMyAccount Поиск Меню Поиск

Основное содержание

Центр поддержки | Diehl Metering

• Группа
• Металл
• Управление
• Защита
• Авиация
• Измерение

• Карьера
• Меню

Пожалуйста, выберите ваш язык

• английский Выбрано
• Deutsch
• Français
• Español
• Данск
• Polski
• 中文
• Свенска

Инфраструктура расширенного измерения

на основе интеллектуальных счетчиков в интеллектуальной сети

1. Введение

Электросеть — это сеть, состоящая из генераторов, линий электропередачи, трансформаторов и распределительных / релейных систем для обеспечения потребителей (бытовых, промышленных и коммерческих) необходимой им энергией. 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, то есть линий передачи и генераторов.

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 электрическая сеть [1].

Из-за отсутствия ситуационной осведомленности и автоматизированного анализа сегодняшняя электросеть стареет 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 энергии 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 выдает 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.

Обычно 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, упомянутых [10], которые включают следующее:

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

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

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

4. Управление питанием: Интеллектуальные счетчики должны помогать системе точно поддерживать свою функциональность в случае потери 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 экономичные 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 основе 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], развертывая AMI, можно достичь надежности, операционной эффективности и удовлетворенности 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, потому что эти две системы должны гарантировать доступность, 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 учитывать 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 соответствовать 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, пропускная способность 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 известен как неотказ 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.

На основании 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 представляет собой сложную гетерогенную систему, которая включает в себя различные объекты с различными вычислительными возможностями, хранилищем 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. 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, использующая надежные вычислительные методологии и инфраструктуру 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 сетки, так что кажущиеся независимыми случайные события могут агрегироваться, что приводит к крупномасштабным катастрофическим сбоям 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 ключей 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 риска / 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, международные стандарты безопасности и законы также необходимы для связи в AMI. 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. Вызовы и решения в коммуникациях

5.2.1. Проблемы

В зависимости от характеристик HAN, NAN и WAN используются различные технологии связи. 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].

Более того, для решения вышеупомянутых проблем в коммуникационной инфраструктуре AMI (раздел 3.2) технология CR может быть подходящей для системы связи 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 определить следующим образом.

• Отсутствие спектральных дыр в лицензированных диапазонах для передачи данных от интеллектуальных устройств: В сетях SG на основе CR связь между HAN и NAN осуществляется путем соединения 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 возможности реального 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 построена 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 при использовании 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.

• Гибридный метод доступа к спектру для расширения охвата глобальных сетей: Поскольку пропусков спектра лицензированных диапазонов может быть недостаточно для передачи большого количества 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

Для обеспечения надежной и масштабируемой связи 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 невысокой стоимости. 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

Был идентифицирован AMI на основе интеллектуальных счетчиков в SG, и были рассмотрены их современные исследования. 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.