Счетчики Матрица и АИИС КУЭ Smart IMS. Вопросы и ответы

Что такое счетчики Матрица и зачем они нужны.

Счетчик Матрица – это многофункциональный прибор учета с высоким классом точности. Благодаря ему вы, электросетевая и энергосбытовая компания всегда будут точно знать сколько и когда вы потребили электроэнергии.

А) СЧЕТЧИК МАТРИЦА. ЧТО ЭТО?

Счетчик МАТРИЦА – это интеллектуальное многофункциональное устройство, являющееся частью АИИС КУЭ.

Основные функции счетчика МАТРИЦА, это:измерение и учет активной и реактивной энергии в одном или двух направлениях

• многотарифный учет электроэнергии. Доступно до шести временных тарифов с возможностью задания специальных дней;
• измерение мгновенной мощности, тока, напряжения, температуры и других параметров сети;
• возможность считывания 1, 5, 10, 15, 30 и 60 минутных профилей;
• использование основного и дополнительного реле для защиты потребителя от токов короткого замыкания, а также для возможности ограничения потребляемой активной мощности, тока, минимального и максимального порога напряжения.
• возможность дистанционного считывания данных со счетчика и конфигурации счетчика.

Счетчик МАТРИЦА имеет различные виды функций для исключения попыток несанкционированного доступа:

• датчик вскрытия корпуса счетчика;
• датчик вскрытия крышки клеммника;
• определение неправильного подключение счетчика;
• датчик сильного внешнего магнитного поля.
• датчик дифференциального тока

Б) СЧЕТЧИК МАТРИЦА ПОМОЖЕТ СЭКОНОМИТЬ.

Счетчик МАТРИЦА имеет возможность учета электроэнергии с использованием дифференцированного тарифа по зонам суток. Таким образом потребитель может выбрать оптимальный тариф в соответствии со своим режимом потребления электрической энергии.

При использовании установки счетчика МАТРИЦА у всех абонентов отдельного дома, ТСЖ, СНТ, недобросовестные потребители лишаются возможности воровать электроэнергию. Таким образом общие потери электроэнергии данного объекта снижаются до уровня технических. Таким образом размеры дополнительных взносов, которые в платежках обозначаются как «общедомовые нужды» или «потери электроэнергии» существенно снижается. И добросовестные потребители больше не платят за недобросовестных.

Встроенное силовое реле, способное при необходимости отключить абонента, поможет защитить оборудование потребителя при возникновении короткого замыкании, резкого повышения или понижения напряжения, при возникновении утечек тока. Функция защитного отключения при грамотной настройке счетчика поможет избежать дорогостоящего ремонта оборудования, который может потребоваться после аварийных ситуаций в сети.

В) СЧЕТЧИК МАТРИЦА НЕ ДАСТ ОБМАНУТЬ.

Счетчик МАТРИЦА передает информацию в Центр сбора данных по закрытым протоколам связи, используя силовые линии 0,4 кВ. История показаний хранится в архиве счетчика и в базе данных в Центре сбора данных. Внесение изменений в показания по счетчику, хранящиеся в Центре исключено .

При возникновении спорных ситуаций между абонентом и электроснабжающей организацией, всегда существует возможность проанализировать историю показаний и разрешить конфликтную ситуацию.

Помимо сбора показаний счетчик фиксирует и передает в центр сбора данных информацию о несанкционированных действиях абонента и попытках доступа к счетчику, что исключает возможность хищения электроэнергии.

Г) СЧЕТЧИК МАТРИЦА ЗАЩИТИТ ВАС и ВАШЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

Счетчик МАТРИЦА позволяет контролировать ряд параметров сети, записывать информацию об аварийных событиях, а также, при необходимости, отключать встроенное силовое реле.

Вот эти параметры:

• мощность (защита от перегрузки)
• ток (защита от короткого замыкания)
• Напряжение (защита от перенапряжения)
• Небаланс напряжения (защита от перекоса напряжения)
• Дифференциальный ток (защита от токов утечки)
• Температура (защита от перегрева)

Д) СЧЕТЧИК МАТРИЦА – ЭЛЕМЕНТ АИИС КУЭ И УМНЫХ СЕТЕЙ

Счетчик МАТРИЦА – один из основных элементов АИИС КУЭ на базе системы SMART IMS, выполненной по технологии ADDAX.

• осуществлять автоматический сбор данных с приборов учета;
• оперативно реагировать на аварийные ситуации в сети.
• сокращать потери электроэнергии благодаря сведению пофазного баланса, наличию датчика дифференциального тока, датчика вскрытия прибора учета;
• дистанционно изменять конфигурацию счетчиков, управлять потреблением абонентов;
• контролировать отдельные параметры сети;
• управлять уличным освещением.
• обмениваться информацией с биллинговыми системами для выставления счетов за электроэнергию.

Подробнее про систему АИИС КУЭ вы можете прочитать в разделе «АИИС КУЭ» .

Довольно часто в сети или в разговоре между людьми проскальзывают слова, значение которых абсолютно не понятны. Одним из является распространённый термин “кастомный”. Это слово позаимствовано из английского языка, в оригинале оно пишется так “custom“. В переводе оно имеет несколько значений:

• Обычаи, традиции.
• Привычки.
• Клиенты, заказчики.
• Товар созданный по индивидуальному проекту.

Если писать во множественном числе – ” customs”, то это обозначает таможенные пошлины. Наиболее распространённый смысл этого слова, обозначает все сделанное по отдельному проекту, в котором отсутствует серийность и стандартные черты.

Наиболее ходовым это выражение встречается в связке с оружием (ножами), телефонами, одеждой или мототехники.

Одежда

В нашем мире есть множество вещей, часть из них перестали быть популярными, некоторые потеряли свою сезонность. По вине глобализации оригинальные дизайнерские идеи настолько стали похожи друг на друга, что вещь можно купить в любом магазине. Кастом одежды – это переделка вещи, для этого отлично подходят старые кожаные или джинсовые куртки. Стандартные или поношенные вещи, при удачной переделке получают новую жизнь.Также можно преобразить и другую одежду.

Кастомное оружие

В основном это ножи. Они могут быть как изготовленные популярными оружейниками в единственном экземпляре, так и переделанные под свою руку. Как правило, к таким ножам относятся изделия, выполненные ограниченным тиражом, для нужд определенной группы заказчиков. Также кастомными считаются любые ножи, при изготовлении которых в большинстве использовался ручной труд.

Что входит в понятие кастомный нож:

• Отличительный набор характеристик (в том числе и дизайн), с учетом конечных потребителей и условий использования.
• Изготовлен в определенных количествах (от двух до 200- 300 штук).
• Сделан определенным мастером, имя которого само по себе является товарным знаком.
• Во время изготовления, подавляющая часть действий выполняется вручную.
• Обладает высокими характеристиками по качеству материалов и работы.

Программные решения

Термин “кастомная прошивка” часто можно встретить на специализированных форумах или в социальных сетях. Этот термин обозначает переделанную руками посторонних специалистов прошивку смартфона, с убранными ненужными конкретному пользователю приложениями.

В магазине приобретается телефон, на котором прошивка уже установлена и имеет свое название. Эта прошивка является официальной версией изготовителя, но есть и переделанные прошивки, разработанные не инженерами завода – изготовителя. Как правило, такие версии программного обеспечения создают обычные пользователи, намного меньше можно встретить версии сделанные специалистами, но не имеющих отношения к производителю.

Плюсы прошивок:

• Отсутствуют ненужные приложения потребляющие ценные ресурсы.
• Производительность. По сравнению с официальной версией работа идет быстрее.
• Необычный дизайн и интерфейс.
• Дополнительные функциональные возможности. Если телефон устарел и для него уже не выходят официальные обновления, новая прошивка позволяет решить эту проблему.

Минусы кастомных прошивок:

Отказ сервис – центра. Если телефон на гарантии, то перепрошивка на новую версию может служить основой для отказа. Особенно если проблемы вызваны переделкой официальной версии. Если не получится удачно завершить операцию, то рабочий телефон превратится в ненужный кусок пластика.

Встречаются случаи и при правильной переустановке все равно на выходе получается аналогичный вариант. В большинстве случаев, изготовители новых прошивок не думают об обновлениях. При наличии ошибки ожидание исправления займет определенное время, но может выйти так, что этим заниматься никто и не будет.

Мото-кастом

Так называется сборка мотоциклов по индивидуальному проекту для единственного владельца. Впервые эта идея возникла в США в 90-е годы прошлого столетия, когда команда американских байкеров решила создать первый мотоцикл. Изначально это были небольшие доработки, не выходящие за рамки заводских. Затем появились умельцы, которые смогут создать байк полностью с нуля.

Люди заботящиеся о своей безопасности задаются вопросами о качестве технике. В отличие от заводов, где соблюдаются жесткие требования к качеству сборки и прочности рамы, самостоятельный производитель не способен строго соблюсти все нормативы. В основном это касается техники изготовленной в ближайшем гараже под руководством местных специалистов.

Качественные мотоциклы собираются в специальных мастерских, которые дорожат своим именем и делают работу с полной ответственностью.

«Умный» и экономный счетчик – одно и то же или нет

Понятия «умный» и «экономный» в отношении счетчиков не означают одно и то же. Экономными называют нелегальные приборы, позволяющие занижать показатели энергопотребления. Они реализуются неофициально и, по сути, считаются приборами для воровства.

«Умный» счетчик электроэнергии с пультом – это другое устройство, которое может использоваться законно (главное – вовремя проводить поверку). Оно представляет собой прибор, который кроме выполнения базовой функции по учету обеспечивает:

• дистанционную передачу данных;
• анализ потребления электричества;
• контроль отключения питания и пр.

Что такое СПОДЭС и причём здесь прибор учёта электрической энергии

В октябре 2019 года вышла вторая версия спецификации СПОДЭС – корпоративного стандарта ПАО «Россети» СТО 34.01-5.1-006-2019 «Счетчики электрической энергии. Требования к информационной модели обмена данными», а в июле 2020 года Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии «Росстандарт» утвердило СПОДЭС в качестве национального стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 58940-2020 «Требования к протоколам обмена информацией между компонентами интеллектуальной системы учета и приборами учета».

За один год СПОДЭС прошла путь от корпоративного стандарта до национального стандарта Российской Федерации. Однако и сегодня для многих СПОДЭС является тайной за семью печатями.

Общаясь в кругу тех, кто разрабатывал эту спецификацию, а также принимая участие в её разработке и сопровождении, у меня накопился определенный опыт, которым я хочу поделиться с вами и рассказать о спецификации СПОДЭС.

Содержание

Информационная модель прибора учёта электрической энергии

Если в «двух словах», то СПОДЭС – это информационная модель прибора учёта электрической энергии. Однако многие считают, что СПОДЭС это протокол, но это не так. Действительно, СПОДЭС определяет требования к протоколам передачи данных, но она не протокол.

Спецификация СПОДЭС была разработана с целью обеспечить взаимозаменяемость приборов учёта электрической энергии разных производителей и достичь этой цели невозможно, создав лишь один протокол. Смотрите, для того чтобы приборы учёта стали функционально совместимыми необходимо определить перечень измеряемых и учитываемых параметров, стандартизировать журналы и коды событий, определить функционал общего назначения (паспортные данные, тарифные зоны, тарифное расписание, управление нагрузкой абонента, электронные пломбы и пр.), стандартизировать способы обеспечения информационной безопасности и определить среды, интерфейсы и протоколы передачи данных. Теперь вы видите, что стандартизация протокола, вернее протоколов, это всего лишь один из пунктов на пути к функциональной совместимости.

Если всё выше перечисленное свести в один документ, то мы получим ту самую информационную модель прибора учёта. По сути это будет некий виртуальный прибор учёта, с известным функционалом и способами обмена данными, «живущий» в наших умах. В реальности приборы учёта могут отличаться конструктивно, но они будут иметь один и тот же функционал, унифицированные интерфейсы связи и стандартизированный информационный обмен. Поэтому такие приборы учёта будут функционально совместимы и взаимозаменяемы.

СПОДЭС и стек DLMS/COSEM

Когда мы определили перечень измеряемых и учитываемых параметров, стандартизировали журналы и коды событий, определили функционал общего назначения, стоит задуматься о том, как это описать в устройстве и как передать эти данные в информационную систему.

Здесь есть два варианта, придумать что-то свое или взять готовое решение. Вы наверно уже догадались из названия подзаголовка, что при разработке СПОДЭС был выбран второй вариант, а именно стек DLMS/COSEM (IEC 62056).

Почему стек DLMS/COSEM? Потому что это открытый, стандартизированный набор протоколов для приборов коммерческого учёта, имеющий средства проверки на совместимость.

Любопытный читатель может ознакомиться с небольшой обзорной заметкой о стеке DLMS/COSEM, которая даст некоторое общее понимание этого набора протоколов.

Объектная модель COSEM позволяет описать функциональность прибора учёта в виде объектов COSEM, являющимися экземплярами стандартных интерфейсных классов, описанных в Blue Book DLMS UA. Измеряемые и учитываемые параметры, журналы, паспортные данные, тарификация, управление нагрузкой абонента и многое другое представляется в виде объектов COSEM. Доступ к этим объектам осуществляется с помощью протокола прикладного уровня DLMS.

Cтек DLMS/COSEM имеет трёхуровневую сетевую модель: прикладной, промежуточный и физический уровни. Комбинация промежуточного и физического уровней образует коммуникационный профиль. На сегодняшний день определены шесть коммуникационных профилей:

• IEC 62056-7-6:2013 – HDLC;
• IEC 62056-8-3:2013 – PLC S-FSK;
• IEC 62056-9-7:2013 – TCP-UDP/IP;
• IEC 62056-7-3:2017 – M-Bus;
• IEC 62056-8-5:2017 – PLC OFDM G3;
• IEC 62056-8-4:2018 – PLC OFDM PRIME;

Время от времени появляются новые коммуникационные профили, например, сейчас ведутся работы по разработке коммуникационного профиля для LoRaWAN сетей.

Если ни один из стандартных коммуникационных профилей вас не устраивает, вы можете описать свой специализированный коммуникационный профиль. О том, как это сделать написано в стандарте IEC TS 62056-1-1:2016.

Стек DLMS/COSEM по природе своей избыточен и требует уточнений, например, какие именно использовать коммуникационные профили, какие использовать способы аутентификации при установлении соединения, как адресовать объекты COSEM, как защищать информацию и др. Все это уточняется в информационной модели прибора учёта. В нашем случае в СПОДЭС.

СПОДЭС

Документы СТО 34.01-5.1-006-2019 и ГОСТ Р 58940-2020 несколько различаются, поэтому для краткости СТО 34.01-5.1-006-2019 будем называть СПОДЭС СТО, а ГОСТ Р 58940-2020 – СПОДЭС ГОСТ.

В СПОДЭС СТО определен один коммуникационный профиль – это профиль на базе протокола HDLC (IEC 62056-7-6:2013). На физическом уровне используется интерфейс RS-485 и оптопорт. Оптопорт, в свою очередь, может поддерживать режим Mode E, позволяющий автоматически согласовывать скорость передачи данных в момент установления соединения. В СПОДЭС ГОСТ, в дополнение к коммуникационному профилю на базе протокола HDLC, прописали еще два коммуникационных профиля: TCP-UDP/IP (IEC 62056-9-7:2013) и PLC OFDM G3 (IEC 62056-8-5:2017). Первый применяется если обмен данными идет по каналам сотовой связи (GPRS, 3G, LTE) или если используется интерфейс Ethernet. Второй применяется, когда данные передаются по линиям электропередач.

Адресация объектов COSEM осуществляется по их логическому имени, т.е. используется схема LN.

Каждый прибор учёта, соответствующий спецификации СПОДЭС СТО имеет три типа соединения, через которые реализуется ограничение прав доступа. Все они приведены в таблице ниже.

• GET
• GET with Block Transfer

• GET
• GET with Block Transfer
• Selective Access
• ACTION

• GET
• GET with Block Transfer
• Selective Access
• ACTION
• SET

Идентификатор клиента – это поле Client address (см п. 8.4.2.2 Green book DLMS UA 1000-2 Ed. 8.0) для коммуникационного профиля на базе протокола HDLC или Client side address (см п. 7.3.3.4 Green book DLMS UA 1000-2 Ed. 8.0) для коммуникационного профиля TCP-UDP/IP.

Для соединения типа Публичный клиент не применяется процедура аутентификации при установлении соединения и доступна только операция чтения (GET). Соединившись в этом режиме, максимум что вы можете сделать, это узнать серийный номер устройства и текущее время. Чтобы считать всю доступную информацию из прибора учёта необходимо использовать тип соединения Считыватель показаний. В этом случае, при установлении соединения применяется аутентификация по паролю и наряду с операцией чтения (GET), также становятся доступны селективная выборка (Selective Access), выполнение действий в приборе учёта (ACTION) и чтение данных блоками (GET with Block Transfer).

Конфигурирование прибора учёта разрешено только для соединения типа Конфигуратор. В этом случае, при установлении соединения применяется четырёхэтапная процедура аутентификации (см. п. 9.2.2.2.2.4 Green book DLMS UA 1000-2 Ed. 8.0), при которой пароль в явном виде не передается, в отличие от типа соединения Считыватель показаний. В четырёхэтапной процедуре аутентификации применяется алгоритм AES-128 и режим GMAC: mechanism_id(5).

Защита данных и проверка их подлинности осуществляет стандартным набором безопасности Security suite 0 (см. п. 9.2.3.7 Green book DLMS UA 1000-2 Ed. 8.0) только для соединений типа Считыватель показаний и Конфигуратор. При шифровании и аутентификации данных применяется алгоритм AES-128 в режиме GCM, а для передачи ключей – AES-128 key wrap.

В СПОДЭС ГОСТ поменяли алгоритмы шифрования и аутентификации, теперь вместо AES-128 в режиме GMAC применяется ГОСТ 34.12-2018 («Кузнечик») в режиме CMAC, вместо AES-128 в режиме GCM применяется ГОСТ 34.12-2018 («Кузнечик») в режиме CTR, а вместо AES-128 key wrap используется KExp15 и KImp15 определенные в Р 1323565.1.017-2018 на основе блочного шифра ГОСТ 34.12-2018 («Кузнечик»).

Также для типа соединения Считыватель показаний теперь обязательна аутентификация данных, а для Конфигуратора – аутентификация и/или шифрование. В СПОДЭС СТО это было опционально.

Подробную информацию о паспортных данных, текущих показаниях, учитываемых параметрах, структуре журналов, кодах событий смотрите в приложениях к СПОДЭС.

Особенности приборов учёта, которые соответствуют СПОДЭС:

• Функция стоп-кадра. Снятие показаний на единый момент времени
• Профиль нагрузки с регулируемым периодом записи
• Суточный и месячный журналы
• Журналы событий
• Журнал учета качества электроэнергии
• 8 тарифов + таблица специальных дней
• Корректировка часов, зимнее и летнее время
• Управление нагрузкой абонента: локальное и дистанционное
• Уведомления о событиях в ПУ

В помощь программисту

Дорогой друг, если перед тобой стоит задача реализовать прибор учёта, соответствующий СПОДЭС, начни с изучения цветных книг ассоциации DLMS UA. В зеленой книге ты найдешь информацию о протоколе DLMS, способах аутентификации при установлении соединения, способах защиты конфиденциальных данных и описание коммуникационных профилей. В первую очередь смотри коммуникационный профиль на базе протокола HDLC, потому что он применяется в СПОДЭС и тестирование на совместимость реализовано только для него.

Кстати, протестировать свой прибор учёта можно с помощью Сертификационной утилиты. Если вдруг какой-то тест завершится неудачей, не отчаивайся и полистай желтую книгу DLMS UA. В ней ты найдешь описание тестов и узнаешь, как сделать так, чтобы тест был успешно пройден.

В голубой книге ты найдешь описание стандартных интерфейсных классов и описание OBIS-кодов.

После того как ты станешь уверенным знатоком стека DLMS/COSEM смело открывай спецификацию СПОДЭС и создавай самый лучший, интероперабельный прибор учёта электрической энергии.

Классы точности счетчиков тепла

Теплосчетчики, как и другие приборы учета, также разделены на классы по критерию точности, но в отличие от водомеров, для них используется иная шкала. Классы счетчиков тепла обозначаются цифрами от 1 до 3, при этом высший класс точности – это первый. Критерием деления на классы для этих приборов выступает дифференцирование по наименьшей разности температур в трубах: подающей и обратной. Соответственно, самые высокие требования к счетчикам тепла, относящимся к классу «1» и минимальные – к приборам класса «3». Однако, при выборе счетчика для индивидуального учета требования весьма лояльны: устанавливать приборы первого класса нужно, если потребление теплоносителя от 100 м 3 /час.

Важно отметить, что деление теплосчетчиков на классы происходит в соответствии с нормами ГОСТ Р 51649-2014. В нем четко указываются максимально допустимые значения относительной погрешности для каждого из классов точности:

• для класса «1» это показатель составляет ±1%, но не более, чем ±3,5%;
• для класса «2» – ±2%, но не более, чем ±5%;
• для класса «3» – ±3%, но не более, чем ±5%.

Возможные причины неточных измерений

Иногда счетчик канализационных стоков выдает сомнительные данные. С точки зрения собственника, его показания могут выглядеть чрезмерно завышенными. Основными причинами искажения данных являются:

• подпор жидкости в трубе;
• появление засоров.

В первую очередь надо обследовать и вычистить коллектор. Иногда причиной искажения данных становятся наслоения грязи на корпусе прибора. Подпоры возникают из-за следующих причин:

• появление впереди по ходу жидкости препятствий;
• наличие в жидкости мусора, предметов;
• отрицательный уклон трубы;
• неправильная врезка коллектора в магистраль.

Иногда причиной неточностей становится изменение диаметра труб. Оно вызывается заиливанием, причинами которого являются:

• слишком малый уклон;
• наличие в воде песка, мелких частиц;
• разрушение стенок трубы, вследствие которого в нее попадает грунт и вода.

Заиленные участки необходимо обнаруживать и прочищать. Это позволит восстановить расчетное сечение труб и обеспечит точность показаний счетчика.