Intelligente Zähler
Ohne intelligente Zähler kein intelligentes Netz
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Zähler-ICs mit integrierten Kommunikationsfunktionen
Die meisten Zähler-ICs und -SoCs haben sich bis jetzt an die klassische Trennung von Messtechnik und Kommunikationstechnik gehalten. Diese Unterteilung hat ihre Wurzeln in der industriellen Anwendung automatisierter Messtechnik. In diesem Bereich haben viele Anbieter von Kommunikationsinfrastruktur als autonome Geschäftseinheit gearbeitet und angeboten, Messgeräte über proprietäre Kommunikationsmodule zu verbinden. Dieses Verfahren ändert sich jedoch langsam bei großen Energieversorgungsunternehmen und in Regionen, in denen eine gemeinsame Kommunikationstechnik erforderlich ist. Durch die Integration der Kommunikationstechnik zur Zähler-Elektronik auf eine Platine oder in ein SoC können Kosten reduziert und die Zuverlässigkeit des intelligenten Zählers erhöht werden.
Die dynamische Entwicklung des intelligenten Stromnetzes fungiert als Innovationskatalysator branchen- und technikübergreifend, besonders in Bezug auf die Konvergenz von Messwesen und Kommunikation. Ende 2009 waren fast 50 % der intelligenten Zähler „Einplatinen“-Zähler, in denen SoCs eine Menge redundanter μCs, Speicher- und Schnittstellen-ICs ersetzt haben. Darüber hinaus haben in vielen Konstruktionen so genannte Low-End-Transceiver die HF-/Powerline-Modems ersetzt und überlassen einen Großteil der Protokollverarbeitung auch noch dem SoC.
Wie schon oben aufgeführt, werden sowohl die HF- als auch die PLC-Technik für das Smart Grid genutzt. In den USA dreht sich die Heimvernetzung um Techniken wie ZigBee, Homeplug und Wi-Fi (IEEE 802.15.11). Die Anbindung ans Stromnetz kann über beliebige nicht-standardisierte Techniken realisiert werden, die nicht notwendigerweise auf eine Interoperabilität in der Bitübertragungsschicht angewiesen sind. Parallel dazu gibt es Bestrebungen, eine Standardschnittstelle zwischen Kommunikationsmodulen und Geräten wie intelligenten Zählern und Haushaltsgeräten zu definieren [5].
Das Wichtige an einem Energieversorgungsnetz sind die Sicherheit und die Interoperabilität in den höheren Schichten gemäß ANSI C12.19 [6], um die Integration der verschiedenen Smart-Grid-Subsysteme als ein sicheres und zusammenhängendes Netz aus Teilnetzen gewährleisten zu können. Es wird auch daran gearbeitet, die PLC-Techniken zu vereinheitlichen, wie z.B. „SUN PHY“ - eine Ergänzung zu IEEE 802.15.4 - und IEEE 1901 [7]. Diese Entwicklungen machen die Vorhersage schwierig, welche Technik in Zukunft dominieren wird - wenn überhaupt eine Technik dominiert. Was man aber mit Sicherheit sagen kann, ist, dass die Verbraucher im Bereich der Heimnetzwerke mehrere Wahlmöglichkeiten haben werden und dass es Gateways für die Verbindung verschiedener Kommunikationsnetzwerke geben wird.
In Bezug auf die Sicherheit sind für Heimnetzwerke (ZigBee, Homeplug) jetzt 128-bit-Verschlüsselungen erhältlich, die in absehbarer Zeit in den Energieversorgungsnetzwerken durch 256-bit-Schlüssel wie ZigBee Smart Energy 2 und 802.16 WiMAX abgelöst werden. Die meisten bereits installierten, automatisch ablesbaren Elektrizitätszähler erfordern Datenübertragungsraten von 50 kbit/s bis 100 kbit/s. Der IEEE hat auf einer Internetseite [8] Informationen zu den in der Entwicklung befindlichen Smart-Grid-Standards für die USA zusammengetragen.
Literatur:
[1] Smart Grid System Report. U.S. Department of Energy, www.oe.energy.gov/Documentsand Media/SGSRMain_090707_lowres.pdf
[2] www.eei.org
[3] Kuhn, Th. R.: Legislative Proposals to Reduce Greenhouse Gas Emissions: An Overview. 19. Juni 2008, http://archives.energycommerce.house.gov/cmte_mtgs/110-eaq-hrg.061908.Kuhn-testimony.pdf
[4] www.eceindustriesltd.com
[5] www.usnap.org
[6] ANSI C12.19-2008: American National Standard For Utility Industry End Device Data Tables.
[7] IEEE Std 1901-2010, IEEE Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications. http://grouper.ieee.org/groups/1901
[8] http://smartgrid.ieee.org/standards
Der Autor:
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| Kris Ardis |
|---|
| hat einen Abschluss der University of Texas. Er leitet die „Advanced Metering Infrastructure (AMI)“-Produkt-linie bei Maxim und ist für die Geschäfts- und Produktstrategie verantwortlich. Zuvor leitete er die Produktlinie der Mikrocontroller für sicherheitsrelevante Anwendungen. |
Kristopher.ardis@maxim-ic.com
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