Пилотный проект в ПАО «МОЭСК» по созданию единого протокола обмена данными счетчиков электроэнергии

Page 1
background image

Алексей

 

КЛЕПИНИН

ведущий

 

эксперт

отдела

 

АСКУЭ

Дирекции

 

метрологии

 

и

 

контроля

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

ПАО

 «

МОЭСК

»

Евгений

 

ПРОЦКИЙ

начальник

 

отдела

 

АСКУЭ

 

Дирекции

 

метрологии

 

и

 

контроля

 

качества

 

электрической

 

энергии

 

ПАО

 «

МОЭСК

»

Пилотный

 

проект

в

 

ПАО

 «

МОЭСК

» 

по

 

созданию

 

единого

 

протокола

обмена

 

данными

счетчиков

 

электроэнергии

В

 

настоящее

 

время

 

для

 

учета

 

электрической

 

энергии

 

используется

 

множество

 

различных

 

типов

 

приборов

 

учета

выпускаемых

 

более

 

чем

 

десятком

 

произво

-

дителей

Как

 

правило

производители

 

оборудования

 

используют

 

собственные

закрытые

 

протоколы

 

передачи

 

данных

 

приборов

 

учета

 (

рисунок

 1). 

Для

 

эксплуатации

 

такой

 

неоднородной

 

системы

 

необходимо

 

использовать

 

раз

-

ные

 

программные

 

комплексы

которые

 

поддерживают

 

протоколы

 

обмена

 

данными

 

с

 

приборами

 

учета

 

тех

 

или

 

иных

 

производителей

Зачастую

 

приборы

 

учета

 

и

 

про

-

граммные

 

комплексы

 

разных

 

производителей

 

являются

 

несовместимыми

 

между

 

собой

что

 

влечет

 

за

 

собой

 

проблемы

 

эксплуатации

 

и

 

модернизации

 

такой

 

систе

-

мы

При

 

переходе

 

к

 

цифровой

 

трансформации

 

сетевого

 

комплекса

 

такая

 

ситуация

 

создает

 

угрозы

 

функционирования

 

всей

 

системы

 

учета

 

электроэнергии

 

и

 

цифровой

 

сети

для

 

которой

 

приборы

 

учета

 

электроэнергии

 

являются

 

одними

 

из

 

основных

 

ис

-

точников

 

информации

.

Данная

 

проблема

 

привела

 

к

 

необходимости

 

создания

 

и

 

внедрения

 

унифицирован

-

ных

 

открытых

 

протоколов

 

передачи

 

данных

 

приборов

 

учета

например

протоколов

соответствующих

 

стандарту

 IEC 62056 (DLMS/COSEM), 

в

 

связи

 

с

 

чем

 

в

 2014 

году

 

в

 

тех

-

ническую

 

политику

 

ПАО

  «

Россети

» 

по

 

учету

 

электрической

 

энергии

 

было

 

включено

 

требование

 

обязательной

 

необходимости

 

наличия

 

протокола

 DLMS/COSEM 

для

 

при

-

боров

 

учета

 

электрической

 

энергии

Однако

 

реализация

 

данного

 

протокола

 

различны

-

ми

 

производителями

 

отличалась

а

 

также

 

требовала

 

платной

 

сертификации

 

приборов

 

на

 

соответствие

 

в

 

европейской

 

ассоциации

 DLMS. 

Трудности

 

внедрения

 

и

 

особенности

 

использования

 

протокола

 DLMS/COSEM 

в

 

России

 

в

 

сочетании

 

с

 

явными

 

достоинствами

 DLMS/COSEM, 

недоступными

 

в

 

любых

 

других

 

существующих

 

протоколах

дали

 

толчок

 

к

 

созданию

 

нового

 

стандарта

.

Рис

. 1. 

Существующая

 

архитектура

 

организации

 

систем

 

учета

 

электроэнергии

ИВК

Собственные

протоколы

Собственные

протоколы

Собственные

протоколы

Собственные

протоколы

ИВКЭ

ИИК

Конфигуратор

УСПД

Прибор

учета

Конфигуратор

Собственные протоколы

25


Page 2
background image

Разработка

 

отечественного

 

протокола

 

на

 

базе

 IEC 62056 

(DLMS/COSEM) 

началась

 

в

 2016 

году

а

 

в

 2017 

году

 

в

 

ПАО

 

«

Россети

» 

был

 

утвержден

 

стандарт

  (

СТО

 34.01-5.1-006-

2017), 

описывающий

 

требования

 

к

 

информационной

 

модели

 

приборов

 

учета

 [1].

Протокол

 

СПОДЭС

  (

спецификация

 

протокола

 

обмена

 

данными

 

счетчиков

устанавливает

 

требования

 

к

 

механизму

 

передачи

 

результатов

 

измерения

 

приборов

 

учета

 

на

 

устрой

-

ство

 

удаленного

 

сбора

 

данных

Отечественный

 

стандарт

 

фактически

 

является

 

локализацией

 

стандартов

 IEC 62056 

и

 

указывает

 

минимальный

 

набор

 

классов

типов

 

данных

 

и

 

электрических

 

величин

обеспечивающих

 

функциониро

-

вание

 

устройств

СПОДЭС

 

также

 

устанавливает

 

дополни

-

тельные

 

величины

 

и

 

коды

 

событий

отсутствующие

 

в

 IEC 

62056-64. 

В

 

стандарте

 

описаны

 

основные

 

положения

 IEC 62056, 

а

 

также

 

примеры

 

использования

 

инструментов

 

для

 

обмена

 

данными

Также

 

стандарт

 

включает

 

рекомендации

каса

-

ющиеся

 

клиентских

 

сервисов

устройств

 

сбора

 

и

 

хранения

 

данных

.

СПОДЭС

 

базируется

 

на

 

сокращенной

 3-

уровневой

 

моде

-

ли

 OSI. 

Верхний

 

уровень

 — 

уровень

 

приложения

средний

 

уровень

 — 

транспортный

нижний

 — 

физический

Особен

-

ностью

 

протокола

 

является

 

трехстадийный

 

процесс

 

обмена

стадия

 — 

создание

 

информационной

 

модели

 

сервера

В

 

качестве

 

сервера

 

выступает

 

прибор

 

учета

Каждому

 

типу

 

счетчика

 

соответствует

 

своя

 

информационная

 

мо

-

дель

которая

 

определяет

 

набор

 

измеряемых

 

величин

формат

единицы

 

измерения

 

и

 

размерность

 

измеряемых

 

величин

.

стадия

 — 

установление

 

соединения

 

между

 

клиентом

 

и

 

сер

-

вером

В

 

качестве

 

клиента

 

выступает

 

устройство

 

сбора

 

данных

Инициатором

 

соединения

 

выступает

 

клиент

стадия

 — 

обмен

 

данными

 

между

 

клиентом

 

и

 

сервером

Обмен

 

данными

 

может

 

осуществляться

 

по

 

различным

 

коммуникационным

 

каналам

 

в

 

зашифрованном

 

либо

 

не

-

зашифрованном

 

виде

.

Протокол

 

определяет

 

информационную

 

модель

дей

-

ствительную

 

для

 

любого

 

типа

 

прибора

 

учета

состоящую

 

из

 

ряда

 

интерфейсных

 

объектов

  (

все

 

данные

 

счетчика

). 

Каждый

 

объект

 

имеет

 

стандартизованный

 

уникальный

 

идентификатор

по

 

которому

 

идентифицируются

 

данные

Интерфейсные

 

объекты

имеющие

 

общие

 

характеристи

-

ки

составляют

 

интерфейсный

 

класс

Эта

 

модель

 

полно

-

стью

 

независима

 

от

 

тех

 

уровней

 

протокола

которые

 

осу

-

ществляют

 

транспортировку

 

данных

Вследствие

 

чего

 

такая

 

система

 

открыта

 

для

 

расширения

 

путем

 

добавле

-

ния

 

новых

 

интерфейсных

 

классов

 

без

 

изменения

 

серви

-

сов

обеспечивающих

 

доступ

 

к

 

интерфейсным

 

объектам

сохраняя

 

тем

 

самым

 

функциональную

 

совместимость

Другими

 

словами

та

 

самая

 

способность

 

взаимодей

-

ствия

 

друг

 

с

 

другом

 

систем

 

сбора

 

данных

 

и

 

приборов

 

уче

-

та

 

достигается

 

за

 

счет

 

применения

 

интерфейсных

 

клас

-

сов

поскольку

 

и

 

система

 

сбора

 

данных

и

 

прибор

 

учета

 

имеют

 

единое

 

представление

 

информации

.

Целевая

 

архитектура

 

системы

 

учета

 

электроэнер

-

гии

которая

 

может

 

осуществляться

 

на

 

базе

 

протокола

СПОДЭС

показана

 

на

 

рисунке

 2.

В

 

данной

 

архитектуре

 

реализована

 

возможность

 

передачи

 

данных

 

от

 

приборов

 

учета

 

в

 

устройство

 

сбора

 

и

 

передачи

 

данных

 (

УСПД

или

 

непосредственно

 

в

 

инфор

-

мационно

-

вычислительный

 

комплекс

  (

ИВК

по

 

единому

 

протоколу

 

СПОДЭС

кроме

 

этого

от

 

УСПД

 

в

 

ИВК

 

планиру

-

ется

 

передача

 

данных

 

по

 

протоколу

 

СПОДУС

а

 

от

 

УСПД

 

в

 SCADA — 

по

 

протоколу

 

МЭК

 60870-5-104.

С

 

целью

 

проверки

 

работоспособности

 

протокола

СПОДЭС

 

в

 

ПАО

  «

Россети

» 

было

 

решено

 

развернуть

 

пи

-

лотный

 

проект

 

на

 

территории

 

ПАО

 «

МОЭСК

». 

Для

 

монта

-

жа

 

экспериментальных

 

приборов

 

учета

 

определены

 

три

 

населенных

 

пункта

 

в

 

Коломенском

 

РЭС

 

филиала

  «

Вос

-

точные

 

электрические

 

сети

». 

В

 

пилотном

 

проекте

 

приняли

 

участие

 7 

производи

-

телей

 

приборов

 

учета

ООО

  «

Миртек

», 

АО

 

ГК

  «

Системы

 

и

 

Технологии

», 

НПО

 «

РИМ

», 

АО

 «

Электротехнические

 

за

-

Рис

. 2. 

Целевая

 

архитектура

 

организации

 

систем

 

учета

 

электроэнергии

ИВК

 

ГП

субъекта

ИВК

 

ДЗО

ПАО

 «

РОССЕТИ

»

СПОДЭС

СПОДЭС

СПОДЭС

СПОДУС

СПОДУС

МЭК

 60870-5-104

SCADA

МЭК

МЭК

ИВКЭ

ИИК

Конфигураторы

УСПД

Прибор

учета

Конфигураторы

М

26

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 2(13), 

июнь

 2019

Опыт

 

внедрения


Page 3
background image

воды

 «

Энергомера

», 

ООО

 «

НПК

 «

Инкотекс

», 

НПО

 «

МИР

», 

ООО

 «

Матрица

». 

Каждый

 

производитель

 

оборудования

 

предоставил

 

от

 100 

до

 232 

приборов

 

учета

 

и

 

УСПД

 

собственного

 

про

-

изводства

Монтаж

 

и

 

пусконаладочные

 

работы

 

были

 

произведены

 

в

 I–II 

квартале

 2018 

года

Всего

 

в

 

рамках

 

проведения

 

испытаний

 

установлено

 1163 

однофазных

 

и

 

трехфазных

 

приборов

 

учета

поддерживающих

 

прото

-

кол

 

СПОДЭС

.

Тестирование

 

проводилось

 

в

 

соответствии

 

с

 

програм

-

мой

 

и

 

методикой

 

испытаний

 (

ПМИ

), 

которая

 

предусматри

-

вала

:

1) 

пусконаладку

 

системы

 

и

 

выведение

 

ее

 

в

 

устойчивый

 

режим

 

сбора

 

данных

;

2) 

возможность

 

передачи

 

результатов

 

измерений

 

суммар

-

но

 

и

 

по

 

тарифам

;

3) 

возможность

 

сбора

 

основных

 

журналов

 

событий

 

счет

-

чиков

  (

отклонения

 

напряжения

перерывы

 

электро

-

снабжения

 

и

 

т

.

д

.).

Важно

 

отметить

что

 

для

 

проверки

 

того

что

 

все

 

представ

-

ленные

 

приборы

 

учета

 

корректно

 

передают

 

необходимый

 

набор

 

данных

 

по

 

протоколу

 

СПОДЭС

перед

 

производите

-

лями

 

оборудования

 

была

 

поставлена

 

задача

 

реализовать

 

в

 

УСПД

 

режим

 «

сквозного

» 

канала

 

для

 

возможности

 

сбора

 

данных

 

в

 

ИВК

 

непосредственно

 

с

 

приборов

 

учета

Нельзя

 

забывать

что

 

эффективность

 

сбора

 

данных

 

через

 «

сквоз

-

ной

» 

канал

 

гораздо

 

ниже

 

по

 

сравнению

 

с

 

опросом

 

через

 

УСПД

но

 

это

 

допускалось

 

в

 

проекте

 

для

 

корректности

 

те

-

стирования

 

протокола

Также

 

разработчикам

 

ИВК

  «

Пира

-

мида

 2.0» 

была

 

поставлена

 

задача

 

реализации

 

протокола

СПОДЭС

 

для

 

возможности

 

сбора

 

данных

 

в

 

этот

 

программ

-

ный

 

комплекс

На

 

первом

 

этапе

 

испытаний

 

была

 

проведена

 

проверка

 

передачи

 

данных

 

о

 

потреблении

 

электрической

 

энергии

 

с

 

приборов

 

учета

Запрашивались

 

потарифные

  (

текущие

часовые

суточные

 

и

 

месячные

показания

 

по

 

каналам

 

«A+», «A-», «P+», «P-».

По

 

результатам

 

испытаний

при

 

передаче

 

данных

 

с

 

приборов

 

учета

 

производителей

 

ООО

 «

Миртек

» 

и

 

АО

 

ГК

 

«

Системы

 

и

 

Технологии

» 

не

 

было

 

выявлено

 

замечаний

у

 

остальных

 

производителей

 

не

 

была

 

реализована

 

воз

-

можность

 

передачи

 

суточных

 

и

 

месячных

 

потарифных

 

по

-

казаний

 

по

 

каналам

 «A-», «P+», «P-». 

Однако

 

стоит

 

обратить

 

внимание

что

 

в

 

стандарте

 

не

 

регламентированы

 

требова

-

ния

 

к

 

сбору

 

потарифных

 

показаний

 

по

 

каналам

 «A-», «P+», 

«P-», 

следовательно

 

требования

 

протокола

 

СПОДЭС

 

были

 

выполнены

 

всеми

 

производителями

 

оборудования

.

На

 

следующем

 

этапе

 

испытаний

 

с

 

приборов

 

учета

 

за

-

прашивались

 

внутренние

 

журналы

 

событий

мгновенные

 

значения

а

 

также

 

проведена

 

проверка

 

возможности

 

кор

-

рекции

 

времени

 

и

 

функция

 

управления

 

нагрузкой

С

 

этой

 

задачей

 

успешно

 

справились

 

все

 

приборы

 

учета

участву

-

ющие

 

в

 

испытании

Замечания

 

не

 

выявлены

.

Таким

 

образом

несмотря

 

на

 

положительный

 

результат

 

испытаний

 

протокола

в

 

процессе

 

реализации

 

пилотного

 

проекта

 

на

 

площадках

 

ПАО

  «

МОЭСК

» 

выявлен

 

ряд

 

про

-

блем

требующих

 

доработки

 

как

 

со

 

стороны

 

производите

-

лей

 

оборудования

 

и

 

разработчиков

 

ИВК

так

 

и

 

со

 

стороны

 

протокола

 

СПОДЭС

:

1. 

В

 

протоколе

 

не

 

регламентированы

 

требования

 

к

 

сбору

 

потарифных

 

показаний

 

по

 

каналам

 «A-», «P+», «P-», 

что

 

влечет

 

за

 

собой

 

необходимость

 

внесения

 

изменений

 

в

 

стандарт

.

2. 

При

 

организации

 

сбора

 

в

 «

сквозном

» 

канале

 

в

 

штатных

 

протоколах

 

счетчиков

 

наблюдается

 

стабильный

 

сбор

 

данных

При

 

этом

 

в

  «

сквозном

» 

канале

 

по

 

протоколу

 

СПОДЭС

 

стабильного

 

сбора

 

данных

 

нет

что

 

требует

 

адаптации

 

коммуникационного

 

профиля

  (

среды

 

пере

-

дачи

 

данных

).

3.  

Высокая

 

нагрузка

 

на

 

каналы

 

связи

что

 

существенно

 

ограничивает

 

скорость

 

опроса

 

приборов

 

учета

 

по

 PLC 

и

 

радиоканалу

.

ВЫВОДЫ

1. 

Основными

 

преимуществами

 

протокола

 

СПОДЭС

 

ста

-

новится

 

реализация

 

зашифрованного

 

и

 

безопасного

 

доступа

 

к

 

информации

 

приборов

 

учета

 

для

 

различных

 

участников

 

рынка

 

энергоресурсов

а

 

также

 

возмож

-

ность

 

эксплуатации

 

приборов

 

учета

 

различных

 

про

-

изводителей

 

без

 

необходимости

 

внесения

 

изменений

 

в

 

ИВК

2. 

Учитывая

 

необходимость

 

постоянного

 

поддержания

 

работоспособного

 

состояния

 

систем

 

учета

целесоо

-

бразно

 

внедрение

 

протокола

 

СПОДЭС

 

в

 

технических

 

требованиях

 

на

 

прикладном

 

уровне

 

при

 

обмене

 

дан

-

ными

 

приборов

 

учета

 

с

 

УСПД

В

 

этом

 

случае

 

будет

 

возможно

 

подключать

 

к

 

ранее

 

установленному

 

УСПД

 

любой

 

СПОДЭС

-

совместимый

 

прибор

 

учета

исполь

-

зующий

 

аналогичный

 

коммуникационный

 

профиль

 

и

 

канал

 

передачи

 

данных

Однако

 

нельзя

 

забывать

что

 

протокол

 

СПОДЭС

 

устанавливает

 

требования

 

к

 

механизму

 

передачи

 

данных

 

между

 

прибором

 

учета

 

и

 

УСПД

Передача

 

данных

 

непосредственно

 

с

 

прибо

-

ров

 

учета

 

на

 

ИВК

  (

минуя

 

УСПД

не

 

является

 

эффек

-

тивной

что

 

также

 

делает

 

актуальной

 

необходимость

 

внедрения

 

протокола

 

передачи

 

данных

 

уровня

 

УСПД

ИВК

 (

СПОДУС

). 

3. 

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

ПАО

  «

Россети

» 

инициирована

 

работа

 

по

 

доработке

 

текущей

 

редакции

 

протокола

СПОДЭС

которая

 

будет

 

учитывать

 

результаты

полу

-

ченные

 

в

 

рамках

 

пилотного

 

проекта

 

и

 

особенности

 

используемых

 

способов

 

передачи

 

данных

 (PLC, RF, 

LoraWan 

и

 

др

.), 

а

 

также

 

работа

 

по

 

разработке

 

протокола

 

уровня

 

УСПД

ИВК

  (

СПОДУС

и

 

доработке

 

требований

 

к

 

информационной

 

безопасности

 

систем

 

учета

 

элек

-

трической

 

энергии

.  

27


Читать онлайн

В настоящее время для учета электрической энергии используется множество различных типов приборов учета, выпускаемых более чем десятком производителей. Как правило, производители оборудования используют собственные, закрытые протоколы передачи данных приборов учета. Для эксплуатации такой неоднородной системы необходимо использовать разные программные комплексы, которые поддерживают протоколы обмена данными с приборами учета тех или иных производителей. Зачастую приборы учета и программные комплексы разных производителей являются несовместимыми между собой, что влечет за собой проблемы эксплуатации и модернизации такой системы. При переходе к цифровой трансформации сетевого комплекса такая ситуация создает угрозы функционирования всей системы учета электроэнергии и цифровой сети, для которой приборы учета электроэнергии являются одними из основных источников информации.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Анализ особенностей расчета потокораспределения и потерь мощности реальной распределительной сети низкого напряжения по измерениям интеллектуальных счетчиков

Управление сетями / Развитие сетей Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Стенников В.А. Голуб И.И. Болоев Е.В. Анфиногенов А.Ю. Бучинский А.Л. Масленников А.Н.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Результаты оценки токов и напряжения высших гармоник на основе моделирования системы электроснабжения предприятия

Энергоснабжение / Энергоэффективность Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Назиров Х.Б. Абдулкеримов С.А.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Оценка уровня нелинейных искажений электроустановок на основе моделирования длительности импульса их входного тока

Энергоснабжение / Энергоэффективность Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тукшаитов Р.Х. Семенова О.Д. Новокрещенов В.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 2(71), март-апрель 2022

О предельных значениях отклонения частоты напряжения генерирующих установок ТЭЦ и гистограммах ее распределения

Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Тукшаитов Р.Х. Семенова О.Д. Иванова В.Р.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»