Raport Politechniki Warszawskiej na temat łączności radiowej dla energetyki wzbudził dyskusję wśród przedstawicieli firm technologicznych. Zaczęto zastanawiać się, jakiej komunikacji potrzebuje tak naprawdę branża. Zapraszamy do lektury opinii przedstawionej przez Jacka Koźbiała, Dyrektora ds. Systemów AMI oraz Smart Communication w firmie Mikronika.

Jacek Koźbiał, Dyrektor ds. Systemów AMI
oraz Smart Communication, Mikronika

Zamiast wstępu

Na samym początku raportu możemy przeczytać:

„Projekt Polityki Energetycznej Polski do 2040 roku (PEP2040) 1 przewiduje osiem kierunków strategicznych działań, do których należą: (1) optymalne wykorzystanie własnych zasobów energetycznych, (2) rozbudowa infrastruktury wytwórczej i sieciowej energii elektrycznej, (3) dywersyfikacja dostaw gazu i ropy naftowej oraz rozbudowa infrastruktury sieciowej, (4) rozwój rynków energii, (5) wdrożenie energetyki jądrowej, (6) rozwój odnawialnych źródeł energii, (7) rozwój ciepłownictwa i kogeneracji oraz (8) poprawa efektywności energetycznej.”

Widzimy tu, że Energetyka to nie tylko energia elektryczna. Nie zapominajmy więc o gazie, cieple (i wodzie przy okazji), planując system komunikacji dla Energetyki.

Uwagi do podsumowania sieci LPWAN w raporcie

„Poszczególne rodzaje technologii transmisji IoT mają różne zastosowania, zalety i wady. Ze względu na swój usługowy charakter należy zdyskwalifikować rozwiązanie Sigfox, a ze względu na pracę w paśmie nielicencjonowanym rozwiązanie LoRa.”

Powyżej mamy całe podsumowanie sieci LPWAN, które, nie ukrywam, wywołało uśmiech na mojej twarzy.

„Ze względu na swój usługowy charakter należy zdyskwalifikować rozwiązanie Sigfox …”

Tak jakby LTE nie miał charakteru usługowego...

„a ze względu na pracę w paśmie nielicencjonowanym rozwiązanie LoRa.”

W technice PLC zastosowano „licencjonowane” pasmo CENELEC. Pod rygorem prawnym nikt, ale to nikt nie może używać tego pasma. I co? No i nie wzięto pod uwagę obywatela „szum i zakłócenia”, który nic sobie nie robi z zakazów prawnych…

W opozycji mamy np. system BPL, który pracuje w paśmie publicznym nielicencjonowanym. Standaryzacja przewiduje to, uwzględnia i zabezpiecza przed zakłóceniami spowodowanymi jednoczesną pracą innych niekompatybilnych użytkowników.

Suma summarum pojawia się koncepcja emigracji z CENELEC w kierunku FCC, czyli w kierunku pasma 500 kHz (nielicencjonowanego).

LoRaWAN używa w Polsce pasma 868 MHz (to samo pasmo używa wMBUS) i czy są z tego powodu jakieś problemy? Standaryzacja LoRaWAN o tym wie i zabezpiecza się.

Moim zdaniem system LoRaWAN jest ciekawy ze względu na:

• niskie ceny budowy infrastruktury (stały spadek cen LoRaWAN GW),
• bardzo duży wybór sensorów, modułów na rynku ( i ciągle się zwiększa),
• niskie ceny komponentów,
• krótki czas potrzebny na opracowanie dedykowanych urządzeń,
• publiczny, nielicencjonowany charakter – możliwość wybudowania własnej sieci w bardzo krótkim czasie.

Licznik energii elektrycznej vs. IoT

Która droga jest lepsza? Dostosować system komunikacji do obecnej koncepcji licznika energii elektrycznej czy koncepcję licznika energii elektrycznej dostosować do tego, co oferuje IoT?

Ze względów historycznych (brak sprawnych systemów transmisji danych online) licznik energii elektrycznej dawniej i dziś pełni funkcję rozbudowanej bazy danych, z której dane pobierane są w odległych interwałach czasu (rok, kilka miesięcy, miesiąc) ze względu na system komunikacji w postaci inkasenta czy modemy PSTN. Z resztą, nawet dziś dane, które są najbardziej potrzebne, to tzw. rejestry liczydeł energii zamknięte na koniec okresu obrachunkowego (zazwyczaj jest to jeden miesiąc). Powyższe dane to promil tego, co gromadzi licznik. Co robimy z pozostałymi danymi?

I teraz, myśląc o systemie komunikacyjnym, pierwszym odruchem jest myśl, jak bardzo musi być szerokopasmowa komunikacja, aby przesłać dane gromadzone w liczniku… i chcąc nie chcąc, wychodzą nam Mbps’y.

A okazuje się, że rejestry liczydeł energii (mała ilość danych) przesyłane przez licznik na bieżąco i gromadzone w centralnej bazie danych w pełni zastępuje szerokopasmowy odczyt innych danych gromadzonych przez licznik. Wystarczy tu nawet przepustowość 250 bps w sieciach LPWAN. Powiem więcej 250 bps wystarczy na przesłanie dodatkowych informacji takich, jak alarmy, napięcia, moce, częstotliwość.

W nadchodzących czasach dynamicznie zmiennej w czasie sieci elektroenergetycznej potrzebne są dane online i decyzje online. Dane historyczne będą potrzebne jedynie do analizy, dlaczego wystąpiły sytuacje alarmowe.

Dla nadchodzących czasów IoT licznik energii elektrycznej, moim skromnym zdaniem, powinien być prostym sensorem generującym strumień bieżących (online) danych pomiarowych. W porównaniu z licznikiem energii elektrycznej, wodomierz, gazomierz, ciepłomierz (często tzw. podzielnik kosztów) to naprawdę bardzo proste urządzenia. I jeszcze jedna dygresja, nie zawsze koszty energii elektrycznej są najbardziej znaczącym składnikiem w gospodarstwie domowym.

Segmentacja systemu komunikacyjnego

Patrząc na strukturę sieci elektroenergetycznej (jak i sieci wodnej, gazowej, ciepłowniczej), mamy do czynienia z wyraźnymi segmentami systemu komunikacyjnego, np.:

• obszar niskiego napięcia z węzłem w stacji SN/nn,
• obszar średniego napięcia z węzłem w stacjach GPZ,
• obszar wysokich i najwyższych napięć z węzłem np. w stacjach PSE.

W obszarze niskiego napięcia występują liczne liczniki / sensory, którym do przekazania danych wystarczają kanały komunikacyjne o małej przepustowości. Komunikacja powinna być:

• tania (ze względu na dużą liczbę sensorów),
• działająca przy braku zasilania sieciowego,
• łatwa do wdrożenia,
• niezależna od tzw. trzeciej strony,
• z wyważonymi wymaganiami na cyberbezpieczeństwo (zabezpieczenie pojedynczych sensorów).

W węźle, czyli w stacji SN/nn, strumień danych rośnie w wyniku multiplikacji sensorów, tak więc system komunikacji pomiędzy SN a GPZ powinien być już szerokopasmowy (np. komunikacja LTE). Dalej wymóg na szerokopasmowość jest jeszcze większy i często konieczne jest użycie łączności światłowodowej.

Część danych z sensorów powinna być możliwa do przetworzenia lokalnie w stacji SN np. na potrzeby sterownika pod obciążeniowego przełącznika zaczepów transformatora dystrybucyjnego.

Podsumowanie – „Wielosystemowość” systemu komunikacyjnego dla energetyki (szeroko rozumianej)

Energetyka w szerokim rozumieniu to elektryczność, gaz, ciepło, woda. Każdy z segmentów Energetyki ma inne wymagania na system komunikacyjny. Przykładowo dla wszystkich mediów poza energią elektryczną komunikacja powinna być zasilana bateryjnie.

Mądre budowanie systemu komunikacji dla Energetyki to umiejętne zbalansowanie, wykorzystanie i połączenie wielu metod komunikacji takich, jak:

• komunikacja radiowa LPWAN,
• komunikacja radiowa szerokopasmowa,
• komunikacja w liniach energetycznych (PLC oraz BPL),
• komunikacja światłowodowa.

Myślę, że w tym kierunku powinien zmierzać kolejny raport „Wymagania w zakresie łączności nie tylko radiowej dla sektora energii w dobie transformacji cyfrowej”.

Pozostałe komentarze:

• Komentarz Wiceprezesa Frani (PGE Dystrybucja) odnośnie LTE450
• Paweł Niedzielski: To dobra wiadomość dla rozwoju łączności dyspozytorskiej w polskiej energetyce
• Sulwiński: Czy dedykowana sieć łączności zapewni znaczące korzyści w zakresie cyberbezpieczeństwa?
• Trzeba pomyśleć o integracji OZE – gdzie jest sieć transmisji danych dla energetyki?
• Ogłoszono raport wskazujący wymagania łączności radiowej dla sektora energii

© Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone.
Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy ARTSMART Izabela Żylińska.