Inteligentne pomiary - Smart Metering

Pierwszym krokiem w kierunku stworzenia tzw. inteligentnej sieci elektroenergetycznej jest budowa systemu zdalnego odczytu energii dla wszystkich odbiorców AMR (Automatic Meter Reading) oraz zarządzania danymi pomiarowymi wraz z dwukierunkową komunikacją, który określa się terminem AMI (Advanced Metering Infrastructure). Instalacja inteligentnych liczników (smart meters) musi iść w parze z budową systemów do zarządzania danymi pomiarowymi. Jednym z największych wyzwań przy budowie takich systemów na skalę masową jest komunikacja, która umożliwi przesyłanie danych pomiarowych o zużyciu energii z ogromnej ilości liczników.

Komunikację taką realizuje się najczęściej dwuetapowo. W pierwszej fazie dane z grupy liczników przekazywane są do koncentratorów, które zbierają dane i przekazują je do centralnego sytemu oraz synchronizują wewnętrzne zegary liczników. Dane pomiarowe z liczników do koncentratorów są najczęściej przesyłane przy wykorzystaniu transmisji przewodowej w technologii PLC (Power Line Communication), która umożliwia przesyłanie danych za pośrednictwem linii elektrycznej - niskiego napięcia lub rzadziej średniego napięcia - przy maksymalnym zasięgu pomiędzy urządzeniami sieciowymi do około 500 metrów. PLC ma szansę zostać dominującą technologią komunikacyjną w różnych segmentach inteligentnych sieci elektroenergetycznych. W komunikacji PLC wykorzystywane są modulacje OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), BPSK (Binary Phase Shift Keying), FSK (Frequency Shift Keying) oraz SFSK (Spread FSK). Istotą tej pierwszej, najczęściej stosowanej metody jest podział danych na kilka strumieni, które są następnie przesyłane równocześnie z wykorzystaniem wielu nośnych. Modulacja OFDM w porównaniu do pozostałych pozwala uzyskać większą szybkość transmisji. Jednocześnie w przeciwieństwie do modulacji BPSK i FSK charakteryzuje ją duża złożoność obliczeniowa. Koncentratory można podzielić na stacjonarne (instalowane najczęściej przy słupach lub stacjach elektroenergetycznych) oraz mobilne, stanowiące zestaw inkasencki. W razie występowania nadmiernego tłumienia lub zakłóceń na drodze transmisji pomiędzy grupą liczników a koncentratorem, wykorzystuje się repeatery, których zadaniem jest regeneracja (wzmocnienie) transmitowanego sygnału.

Dodać należy, że obecnie nie ma w tym zakresie określonych jednolitych standardów i nie każdy koncentrator jest przystosowany do odczytu liczników różnych producentów, co również może być utrudnieniem w budowie systemu AMR. W 2007 roku hiszpańskie przedsiębiorstwo energetyczne Iberdrola wraz z wiodącymi dostawcami technologii Smart Meteringu zainicjowało projekt R&D dotyczący technologii przesyłania danych pomiarowych. Na bazie porozumienia o współpracy powołano organizację o nazwie PRIME Alliance skrót od "PoweRline Intelligent Metering Evolution". Celem tego projektu jest ustanowienie kompletnego zestawu standardu komunikacji, który pozwoli na współdziałanie systemów i urządzeń różnych producentów. Pomiędzy koncentratorami a systemem AMI (Advanced Metering Infrastructure) korzysta się najczęściej z transmisji bezprzewodowej - modem GSM z transmisją pakietową GPRS, technologia GSM z wykorzystaniem do przesyłania danych wiadomości tekstowych SMS, modem radiowy do lokalnej transmisji radiowej, wykorzystanie infrastruktury lokalnej sieci bezprzewodowej WLAN (przy użyciu specjalnych modułów konwersji). Na podstawie przesyłanych przez nie informacji dostawca energii nie tylko rejestruje wyniki pomiarów zużycia energii, lecz może szybciej i precyzyjniej lokalizować awarie, przerwy w dostawach prądu i jego kradzieże, a także kontrolować obciążenie sieci oraz dostosowywać taryfy w zależności od potrzeb konsumentów, na przykład stosując zmienną cenę jednostki energii w różnych porach doby. Z kolei odbiorcy za pośrednictwem tych liczników uzyskują wgląd w dane o obecnie zużywanej energii przez pracujące urządzenia elektryczne w ich domu. Zdalny odczyt liczników energii elektrycznej lub innych mediów jest jedynie etapem w całym procesie przetwarzania, zarządzania i udostępniania nie tylko danych pomiarowych, ale również pełnej informacji możliwej do uzyskania dzięki zintegrowaniu z pozostałymi systemami informatycznymi przedsiębiorstwa dystrybucyjnego (OSD) takimi jak SCADA i GIS.