Энерговектор
О насНовостиНаука и технологииСтратегияАрхив

Кислые плоды прогресса

14.09.2015, Иван Рогожкин
Досадные недоработки сдерживают внедрение умных счётчиков электроэнергии

В Австралии, Великобритании, Голландии, Италии, Канаде, США и других развитых странах сегодня широко внедряются умные счётчики электроэнергии (smart meters). Этим термином обозначают не просто электрический счётчик с микропроцессором, какими сегодня никого не удивишь, а элемент разветвлённой системы сбора, передачи и обработки информации об энергопотреблении жителей.

Её главные задачи – автоматически собирать информацию об энергопотреблении в домах, оповещать энергоснабжающую организацию об отключениях в распределительной сети, контролировать качество энергоснабжения на месте, а также поддерживать энергосистемы умного дома. Помимо этого есть задачи, о которых энергетики предпочитают умалчивать. Это, в частности, дистанционное отключение неплательщиков и поиск незаконных подсоединений к линиям.

Поставщикам энергоресурсов умные счётчики предоставляют ценную информацию о динамике потребления в различных точках сети, что позволяет оптимизировать её, устраняя «узкие места» и заменяя неэффективные элементы, такие как трансформаторы, работающие лишь на треть мощности.

Жители могут посмотреть характер своего энергопотребления на почасовых графиках и решать, как они могут его оптимизировать.

 

Вездесущее радио

Связь в системе организуется по радио. Например, в умном счётчике OpenWay компании Itron имеется радиомодуль, работающий на частотах 902–928 МГц (64 канала), с 4-ваттным передатчиком. Помимо этого предусмотрен беспроводной интерфейс ZigBee (работает на частотах 2,4 ГГц), позволяющий счётчику выдавать данные на сенсорный дисплей (центр управления умного дома) и взаимодействовать с интеллектуальными электрическими приборами. Это, в частности, нужно для реализации концепции адаптивного энергопотребления.

Представьте умный дом, в котором холодильник и водонагреватель подключены к общей системе, ими можно управлять. Если в часы пиковой нагрузки эти приборы будут включаться реже или на более короткое время, сэкономят и потребитель, и поставщик электроэнергии, который в пики вынужден эксплуатировать неэкономичные энергоблоки.

 

Очень разговорчивые

Чтобы обеспечить надёжную передачу данных, энергетики организуют беспроводные ячеистые сети с избыточностью. Например, канадская энергетическая компания BC Hydro (провинция Британская Колумбия) построила трёхзвенную систему передачи информации. Обычные умные счётчики по радиоканалу связываются с релейными умными счётчиками, устанавливаемыми в некоторых домах. Те пересылают данные уже на сетевые маршрутизаторы, подвешенные на столбах. Далее информация поступает на вышку релейной связи.

В случаях местных нарушений радиосвязи (из-за тумана или по другим причинам) потоки данных перестраиваются. Счётчики перебрасывают информацию между собой по новой цепочке. И даже если радиосвязь на участке вокруг дома полностью прервётся, а электричество будет отключено, флэш-память устройства сохранит накопленные данные об энергопотреблении.

 

Болезни роста

В отличие от старых добрых дисковых счётчиков, которые беспроблемно крутятся десятилетиями, умные счётчики имеют срок службы от 10 до 15 лет и требуют периодического обновления микропрограмм (прошивки). Согласно статистике, в развитых странах за использование умных счётчиков потребитель ежегодно доплачивает от 80 до 120 долл. США.


Здесь был умный счётчик

Единого стандарта на протоколы обмена данными пока нет, поэтому при смене энергоснабжающей организации владелец умного счётчика, как правило, теряет все основанные на нём сервисы и вынужден вручную снимать показания с дисплея.

Помимо этого в некоторых моделях не до конца отработаны силовые цепи, которые перегреваются. Так, в Канаде отмечены сотни случаев перегрева варисторов, приведшие к возгораниям умных счётчиков и даже пожарам.


Последствия дефектов в силовых цепях

 

Информбезопасность

Бывший директор ЦРУ Джеймс Вулси отмечает, что сеть из умных счётчиков имеет столько уязвимых мест, что заслуживает название глупой сети. А если счётчики работают в рамках системы умного города, возникают дополнительные угрозы.

В 2014 г. на конференции Black Hat Europe в Амстердаме испанские специалисты по кибербезопасности Хавьер Видал и Альберто Иллера продемонстрировали, как можно обесточить целые городские районы, манипулируя показаниями умных счётчиков и используя проблемы с протоколами шифрования в системах управления энергосетями.

Видал и Иллера обнаружили серьёзные недоработки в умных счётчиках, устанавливаемых одной испанской энергетической компанией. Они разобрали пару приборов и изучили алгоритмы их работы. В микропрограмме счётчика специалисты нашли ключи для шифровального алгоритма AES-128. Взяв эти ключи и уникальный идентификатор, нанесённый на корпусе прибора, они разобрались с форматом передаваемых сообщений.

«Мы поняли, как обдурить компьютеры в сетевых узлах системы, посылая туда фальшивые данные. Мы также выяснили, как, имея идентификатор счётчика, определить текущее энергопотребление, чтобы выяснить, есть ли кто дома», – объяснил Х. Видал. Отметим, что специалисты «пощадили» энергетическую компанию – проводили эксперименты на собственной мини-сети, построенной из нескольких умных счётчиков. По заключению Видала и Иллеры, хакеры будут способны искажать сообщения от умных счётчиков с тем, чтобы сократить чьи-либо платежи за электроэнергию или переложить их на другое лицо. Можно разобраться и с тем, как дистанционно отключать дома и квартиры от электрической сети.

 

Излучение

В Соединённых Штатах прошло несколько судебных процессов, касающихся радиоизлучений от умных счётчиков, которым подвергаются жители. По запросу судьи энергетическая компания Southern California Edison в 2011 г. предоставила следующую статистическую информацию, собранную по 6800 приборам OpenWay производства Itron.

За сутки один умный счётчик передаёт информацию по беспроводной сети (не считая транзакций по протоколу ZigBee) в среднем 1268 раз, на что тратит в сумме 53 с. Максимальное число передач, которое было зафиксировано за сутки, – 25916 (передатчик наработал 68,3 мин.). 97% счётчиков включают свой передатчик не более 2700 раз в сутки.

По данным энергетической компании, на пересылку собственно информации об энергопотреблении (по запросу и по расписанию) расходуется всего 10% трафика. Остальные 90% уходят на сетевое управление и контроль, включая синхронизацию, обеспечение безопасности, проверку целостности данных, самовосстановление сети.

В канадской провинции Британская Колумбия существует общественная организация Coalition to Stop Smart Meters in BC («Коалиция за запрет умных счётчиков»). Её активисты обеспокоены частотой возгораний и тем фактом, что в импульсе плотность излучаемой мощности от умного счётчика может достигать 417 мВт/кв. см, в то время как Министерство здравоохранения страны установило, что безопасный предел составляет 274 мВт/кв. см. «Конечно, усреднённый по времени уровень излучения не превышает допустимых норм, но неизвестно, как живые клетки реагируют на короткие мощные импульсы. Представьте, что вы находитесь в комнате, где периодически срабатывает фотовспышка, – объясняет канадский учёный Малкольм Патерсон. – Особенно не повезло тем жителям, которым достались релейные умные счётчики. У них передатчик включается намного чаще, чем у соседей».


«Нет умным счётчикам!»

Активисты организации также жалуются, что государственная программа по внедрению умных счётчиков была принята без рассмотрения вопросов об охране здоровья жителей и воздействии на окружающую среду. Аналогичные общественные организации, кстати, имеются и в других странах, что говорит о немалом масштабе проблем.

* * *

Понятно, что общественное мнение – большая сила, с которой приходится считаться. Если производители приборов и энергокомпании не примут меры, перспективная технология будет дискредитирована. Мы все от этого только потеряем.

Эта статья изначально была опубликована в газете «Энерговектор» здесь.

 



 

Редакция

Главный редактор: Иван Рогожкин
Консультант: Людмила Зимина
Корректор: Анатолий Печейкин
Дизайнер: Мария Хомутская
Руководитель проекта:
Максим Родионов

Контакты

Россия, 101000,
г. Москва, а/я 230.
Тел.: +7 (916) 422-95-19
Web-site: www.enegrovector.com
E-mail: oilru.com
facebook.com/energovector


©2011-2017. Ежемесячная газета «Энерговектор». Все права защищены.