Ešte do konca roka 2006 sa v rámci zákazníkov VSD, a.s. realizovalo odčítanie spotreby elektriny priamo na odbernom mieste (OM) u koncového odberateľa. V ďalšom období sa postupne začalo prechádzať na systémy automatizovaného zberu dát (AZD). Tieto už v porovnaní s pôvodným systémom priniesli možnosť vzdialeného odčítavania údajov. Nielen dodávateľ, ale aj distribútor a výrobca elektriny takto získali podstatne podrobnejší prehľad o spotrebiteľskom správaní na jednotlivých OM.

Nové požiadavky priniesli legislatívne zmeny

Úprava legislatívy v tomto smere bola vyvolaná skutočnosťou, že v minulosti si odberateľ zmluvne objednával veľkosť dodávky elektriny, na čo musel reagovať aj jej výrobca. Avšak pomerne často sa stávalo, že odberateľ odobral viac energie, ako si objednal, čím v energetickej sústave vznikali neželané odchýlky. Na základe štatistických postupov sa tieto odchýlky rozpočítavali na jednotlivých účastníkov trhu, bez možnosti presnejšieho určenia priamej zodpovednosti za vznik odchýlky. Chýbajúca elektrina sa potom riešila jej rýchlou dovýrobou, pričom cena tejto tzv. regulačnej elektriny bola niekoľkonásobne vyššia, ako trhová cena štandardne vyrobenej elektriny. Aby dodávateľ vedel, kto z jeho zákazníkov v danom čase spôsobuje najväčšie odbery nad rámec objednaných objemov, potreboval mať presnejší systém merania spotreby elektriny. Preto sa začalo s nasadzovaním AZD. „Tieto systémy boli v rámci VSD, a.s. postupne zavedené na cca 7000 OM, pričom išlo prevažne o najväčších odberateľov elektriny. Vzhľadom na to, že niektorí odberatelia majú interne spracované podrobnejšie sledovacie mechanizmy týkajúce sa spotreby energií, aj oni z tejto zmeny dokázali profitovať,“ vysvetľuje Š. Džačko. „My sme z nášho elektromera vyviedli pre zákazníka tzv. oddeľovací prvok, ku ktorému sa pripojil zákazník svojim zariadením na sledovanie spotreby, čím dokázal ešte podrobnejšie a rýchlejšie vyhodnocovať merané údaje o spotrebe a následne tak mohol ľahko optimalizovať svoj odber. Častokrát išlo o nemalé finančné úspory.“

Postupom času sa slovenský trh s elektrinou od výrobcov, cez distribútorov až po dodávateľov elektriny začal aj pod vplyvom zmien na európskej úrovni zaoberať ďalšími zmenami, pričom tieto už súviseli so zavádzaním inteligentných meracích systémov. Snahy o definovanie pravidiel pri výbere, nasadzovaní, či funkcionalite boli na Slovensku aj za prispenia podnetov z praxe od najdôležitejších hráčov na energetickom trhu pretavené do podoby Vyhlášky 358/2013 MH SR, ktorou stanovuje postup a podmienky v oblasti zavádzania a prevádzky inteligentných meracích systémov v elektroenergetike. „Osobne sa domnievam, že k IMS by sme pravdepodobne postupom času dospeli aj bez toho, aby vznikla nová legislatíva. Ide o prirodzený vývoj, ktorému sa neubráni ani elektroenergetika,“ konštatuje Š. Džačko. Na druhej strane oceňuje, že mnohé podnety podané zo strany regionálnych distribútorov, padli pri príprave vyhlášky na úrodnú pôdu a boli v nej zohľadnené.

Príchod IMS

VSD, a.s., v zmysle Zákona o energetike, ako vlastník a správca merania vo svojej zásobovacej oblasti, používa niekoľko druhov elektromerov. Elektromery sú rôzneho technického vyhotovenia a majú rôznu úroveň funkcionalít v závislosti na potrebe merania a registrácie elektrických veličín. Základnou funkcionalitou elektromerov je však meranie množstva zákazníkom spotrebovanej elektriny pre účely fakturácie. Najväčší podiel z aktuálne inštalovaných elektromerov v distribučnej sústave VSD, a.s. majú indukčné (elektromechanické) elektromery. Ich obnovu, resp. generačnú výmenu za elektromery statické (digitálne) VSD, a.s. začala v priebehu roka 2010. Technologicky najvyspelejšiu kategóriu statických elektromerov tvoria inteligentné elektromery (Smart Metering), ktoré sa inštalujú v rámci IMS.

IMS znamená elektronický systém, ktorý je schopný merať spotrebu elektriny a pridávať k tomu viac informácií než konvenčné meradlo a ktorý je schopný vysielať a prijímať dáta s využitím niektorej formy elektronickej komunikácie. Ide teda o plne automatizovaný systém, pri ktorom nevzniká potreba fyzického odpočtu. IMS sa v zásade skladá z inteligentného elektromeru a dátového centra, ktoré inteligentný elektromer manažuje.

Vyhláška zadefinovala pravidlá komu, kedy a aký inteligentný elektromer bude inštalovaný. Vyhláškou bolo legislatívne rozhodnuté o tzv. selektívnom roll-oute inštalácií IMS, teda pre vybranú skupinu zákazníkov, ktorých ročná spotreba je najmenej 4 MWh. Vo VSD, a.s. ku koncu roka 2016 bude inteligentným elektromerom s pokročilou a špeciálnou funkcionalitou osadených približne 17 000 OM, pokrývajúcich zákazníkov v kategóriách 1, 2 a 4. Zároveň v lete tohto roku VSD, a.s. začala s inštaláciami elektromerov aj základnej funkcionality, t.j. pre kategóriu 3, ktorých nasadí do roku 2020 približne 80 tisíc.

Registrácia odberu na danom OM sa uskutočňuje na 15 minútovej báze, pričom z inteligentného elektromera sa balík 96 údajov jeden krát za deň posiela do dátového koncentrátora (v prípade PLC) alebo priamo do dátovej centrály (pri GSM/GPRS). V porovnaní s klasickým dokáže inteligentný elektromer okrem činnej zložky merať aj jalovú zložku. Pre zákazníkov, ktorí mali v minulosti meranie typu A, sa merala aj jalová zložka, ale u väčšiny OM táto zložka nebola predmetom fakturácie. Inteligentný elektromer dokáže okrem toho merať aj efektívne hodnoty napätí a prúdov vo fázach, vyhodnocovať účinník počítaný z činnej a jalovej energie, vykonávať priebehové štvorkvadrantové meranie energie, či merať kvalitu elektriny. Je ho možné na diaľku vypnúť, či zapnúť, t.j. prerušiť distribúciu elektriny do odberného miesta zákazníka, ak je to potrebné. Pri zákazníkoch, ktorí nielen odoberajú, ale aj dodávajú elektrinu do siete, sleduje takisto všetky výkonové parametre. Okrem toho elektromer zasiela aj alarmové hlásenia, ktoré sa týkajú napr. neoprávneného zásahu do tela elektromera (otvorenie, poškodenie), ovplyvňovanie silným magnetom, zmenu pootočenia voči štandardnej polohe a pod.

Zber, prenos a spracovanie nameraných údajov

Údaje z inteligentného elektromera sa prenášajú do dátovej centrály, pričom už pri tvorbe legislatívy sa uvažovalo s dvomi spôsobmi vzájomnej komunikácie elektromer-centrála: buď technológia GSM/GPRS, resp. 3G alebo komunikácia aj prostredníctvom PLC (Power Line Communication). Pre obidva spôsoby komunikácie má inteligentný elektromer nainštalovaný komunikačný modem. Pri použití technológie PLC je medzi inteligentný elektromer a dátovú centrálu zaradený tzv. dátový koncentrátor umiestnený na distribučnej transformačnej stanici. Najdôležitejším a zároveň najdrahším prvkom IMS je veľká a spoľahlivá dátová centrála, prostredníctvom ktorej distribútor elektriny údaje z OM zbiera, ukladá a vyhodnocuje, vzdialene ovláda inteligentné elektromery, čiže zabezpečuje komplexný manažment IMS. Ide v podstate o softvérovú aplikáciu šitú na mieru, ktorá musí navyše dokázať komunikovať s ďalšími aplikáciami v rámci IT prostredia distribútora ako sú SAP, SCADA, GIS, workforce či ERP systémy. Komunikácia medzi elektromerom a centrálou prebieha obojsmerne, pričom centrála si dokáže z elektromeru vyžiadať údaje aj mimo štandardne plánovaný zber údajov. Vzhľadom na ochranu osobných údajov sa pri prenose údajov z jednotlivých OM do dátovej centrály využívajú pokročilé metódy kryptovania údajov.

Dôkladné testovanie

Pri voľbe spôsobu komunikácie medzi elektromerom a dátovou centrálou sa zohľadňuje niekoľko kritérií – cena, spoľahlivosť komunikácie, koľko OM bude v prípade výpadku ovplyvnených a pod. V rokoch 2014 a 2015 prebiehal vo VSD, a.s. práve test komunikácie prostredníctvom PLC. Počas obdobia od 1. 4. 2014 do 30. 4. 2015 bol na národnej úrovni, teda u všetkých troch regionálnych distribútorov vrátane VSD, a.s., realizovaný pilotný projekt zavádzania IMS. Bolo to obdobie venované testovaniu hlavne PLC technológií, s ktorými mali regionálni distribútori dovtedy len malú skúsenosť. Pri tomto spôsobe komunikuje niekoľko (často aj stoviek) inteligentných elektromerov osadených na odbernom mieste zákazníka súčasne s dátovým koncentrátorom osadeným na distribučnej trafostanici a ten následne zasiela údaje do dátovej centrály. V porovnaní s GSM/GPRS komunikáciou, kedy elektromer komunikuje cez modem a SIM kartu s dátovou centrálou priamo, je PLC komunikácia nákladovo od istého počtu elektromerov výhodnejšia. Pre prenos údajov sa pri PLC komunikácii využívajú silové vodiče distribučnej sústavy medzi odberným miestom a trafostanicou. „Úspora je teda v tom, že pre pripojenie elektromerov do dátovej centrály nepotrebujete využívať služby telekomunikačných operátorov v takom rozsahu, ako je to pri GSM/GPRS komunikácii elektromer – centrála, kedy každý nainštalovaný elektromer so SIM kartou tieto služby využíva,“ vysvetľuje Š. Džačko.

VSD, a.s. testovala v rámci komunikácie cez PLC úzko pásmovú technológiu Prime a široko pásmovú BPL, pričom obe spĺňali legislatívnu podmienku rýchlosti prenosu údajov 30 kB/sekundu.

Predmetom dodávky boli v oboch prípadoch aj dátové koncentrátory. Uvedenými elektromermi bolo osadených cca 1000 OM – 350 pre technológiu Prime, 350 pre BPL a zvyšok bol cez GSM/GPRS. Výsledky komunikácie sa sledovali na dennej báze, pričom systém sa vylaďoval za prevádzky. VSD, a.s. priamo komunikovala napr. aj so samotným výrobcom BPL technológie a nepriamo sa tak podieľala počas testovacieho obdobia na inováciách a modernizácii dátového koncentrátora. V rámci 13-mesačného trvania pilotného projektu sa ani v spolupráci s výrobcom nepodarilo vyladiť technológiu komunikácie natoľko, aby sa v distribučnej sústave VSD, a.s., typickej hlavne dlhými vývodmi na vidieku, správal tento systém spoľahlivo. Cieľom bolo prispôsobiť projekt IMS stavu distribučnej sústavy a nie naopak, nakoľko by si to vyžadovalo enormné finančné prostriedky. Pod stavom distribučnej sústavy sa v tomto prípade myslí topológia siete, vek vodičov, typy a prierezy káblov, rôzne priechodky, spojky a pod. Komunikačná technológia PLC musí túto rôznorodosť zvládnuť v podobe odfiltrovania šumov, rušenia. „Na základe skúseností z pilotného projektu našej spoločnosti aj ostatných distribučných spoločností na Slovensku môžeme povedať, že ak mal koncový zákazník doma nainštalované napríklad žiarivky, tak tieto PLC komunikáciu v istej miere rušili. Podobne to bolo aj v prípade spustenia výťahu, zapnutia večerného verejného LED osvetlenia a pod. Toto všetko sú technicky riešiteľné veci a je to len otázka výslednej cenovej náročnosti riešenia, ktoré bude zvládať aj takéto prípady,“ myslí si Š. Džačko.
Pri PLC komunikácii je dôležitá spoľahlivosť prenosu údajov po silových vedeniach. „Ani naše, ani pilotné projekty iných distribučných spoločností, žiaľ, nepotvrdili dostatočnú spoľahlivosť tohto spôsobu prenosu údajov s tými zariadeniami, ktoré boli v danom čase realizácie projektu k dispozícii na trhu,“ dodáva Š. Džačko. Problémom bolo nespoľahlivé spojenie medzi elektromerom a dátovým koncentrátorom. Ak sa aj spojenie podarilo nadviazať, tak miera úspešnosti bezchybného prenosu nameraných údajov v požadovanom časovom intervale nebola postačujúca. „Ak miera úspešnosti prenosu údajov nedosahuje minimálne 97% a viac, tak systém nemožno považovať za spoľahlivý,“ konštatuje Š. Džačko. Napriek tomu si myslí, že prenos údajov technológiou PLC je do budúcnosti použiteľný, čo ukazujú aj skúsenosti zo zahraničných projektov. Predpokladáme ale, že vo väčších aglomeráciách s vyššou hustotou distribučnej sústavy môže komunikácia PLC dosahovať dostatočnú úroveň spoľahlivosti, aby mohla byť reálne nasadzovaná.

Vzhľadom na v danom čase negatívne výsledky testov PLC sa VSD, a.s. následne rozhodla pre najbližšie obdobie nasadzovať funkčne overenú technológiu prenosu dát formou GPRS medzi elektromerom a dátovou centrálou. Z verejného obstarávania pre finálnu implementáciu inteligentných elektromerov do distribučnej sústavy nakoniec vzišli traja dodávatelia – pre elektromery so špeciálnou funkcionalitou bol vybraný nemecký výrobca EMH a jeho modelový rad s označením LZQJ, pričom tento typ bol inštalovaný najmä pre OM, kde sa nachádzal aj zdroj elektriny, či na elektrické nabíjacie stanice pre elektromobily. Moldavský výrobca ADD dodal elektromery s pokročilou funkcionalitou a čínsky výrobca Sanxing dodal elektromery so základnou funkcionalitou.

eVSD – portál pre zákazníkov

Pri inštaláciách inteligentných elektromerov VSD, a.s. vysvetľuje zákazníkom, čo je to IMS a aký má pre nich prínos, zároveň im dáva do rúk informačný leták IMS s kontaktom aj na portál eVSD, kde nájdu k tejto téme všetky detailné informácie.

Spracované údaje z dátovej centrály sa prenášajú aj na internetovú stránku www.vsds.sk, známu aj pod názvom eVSD portál. Zákazník s pripojením na internet má na portál priamo prístup, čo mu výrazne zjednodušuje komunikáciu s distribučnou spoločnosťou. „Prostredníctvom tohto portálu dokáže zákazník vyriešiť množstvo zmluvných aj technických dopytov, ktoré má na VSD, a.s. bez toho, aby musel fyzicky niekam chodiť,“ vysvetľuje výhody portálu Š. Džačko. Vďaka informáciám, ktoré má zákazník na eVSD portáli za svoje odberné miesto k dispozícii, dokáže efektívne vyhodnocovať a optimalizovať svoju spotrebu. Na portáli sa zákazník môže vďaka nasadeniu inteligentného elektromeru napr. dozvedieť, či náhodou neprodukuje spätnú dodávku jalovej energie do siete, čo nie je povolené. A zároveň sa na eVSD dozvie, že takúto skutočnosť môže riešiť zapojením tzv. kompenzátora jalovej energie na svoje OM, ktorý „odfiltruje“ jalovú zložku energie a nedochádza k jej prenosu do siete. eVSD poskytuje zákazníkom kompletnú informačnú podporu aj k téme IMS, jeho nasadzovania, prínosov, či najčastejšie kladených otázok.

Prínosy IMS pre distribučnú spoločnosť a zákazníka

„V rámci prípravy projektu zavádzania IMS sme sa snažili veľmi pozorne identifikovať prínosy, ktoré by nám implementácia IMS mohla priniesť. Pri počte OM na úrovni 640 000, ktoré VSD, a.s. pokrýva, sa náklady na zavedenie IMS mali pohybovať rádovo v desiatkach miliónov eur,“ vysvetľuje Š. Džačko. Do nich boli zarátané všetky komponenty IMS – inteligentný elektromer, dátová centrála, komunikačné zariadenia a pod. Medzi jednoznačne identifikované prínosy patrilo zníženie prevádzkových nákladov spojených s meraním odberu elektriny resp. s distribučnou sústavou ako takou. Sem patrili náklady spojené s výjazdom elektromontéra do terénu s cieľom vykonať merania, vymeniť elektromer z dôvodu zmeny tarify, odpojiť elektromer z dôvodu neplatenia zmluvne dohodnutých faktúr. Do budúcnosti sa javí, že IMS by tak isto mohlo napomôcť pri podstatne rýchlejšej identifikácii miesta poruchy v distribučnej sústave, či sledovaní kvalitatívnych pomerov v sieti a to aj napriek tomu, že na tieto činnosti sú v rámci VSD, a.s. inštalované samostatné, špecializované zariadenia a nástroje. Z pohľadu zákazníka sme ako prínosy identifikovali lepší prehľad o vlastnej spotrebe a možnosť zvýšiť úspory prostredníctvom efektívnejšieho využívania elektriny. „Osobne vidíme ešte markantnejší prínos pre zákazníka v tom, že vďaka zavedeniu IMS sa vytvorí nový priestor pre ešte živšie a dynamickejšie zavádzanie nových produktov a služieb šitých pre zákazníkov.“ hovorí Š. Džačko. Podľa jeho slov si ale tieto veci budú vyžadovať čas, aby si zákazníci zvykli na tieto nové formy fungovania vzťahov medzi nimi a dodávateľom elektriny.

K nasadeniu a zmysluplnosti využitia inteligentného elektromeru sa pre ATP Journal vyjadril jeden zákazník VSD, a.s. z Prešova, ktorý nás ale požiadal o neuvedenie mena ani názvu svojej firmy: „Výmena elektromera prebehla bez narušenia prevádzky po dohode s technikom. Nebol som nijako obmedzený, takže to pre mňa nepredstavovalo žiadny problém. Využil som možnosť sa registrovať na portáli a zobraziť si prehľad čerpania elektrickej energie. Je to prehľadné a aktuálne zobrazenie odberových špičiek, prípadne minimálneho odberu. Podľa toho si viem upraviť spotrebu v podniku, aby som neprekračoval dohodnuté hodnoty. Samozrejme, ak je to možné.“

IMS je perspektíva, naďalej budeme do nej investovať

Zo strednodobého hľadiska plánuje VSD, a.s. naplniť všetky náležitosti, ktoré uložila distribútorom elektriny Vyhláška 358/2013 MH SR. Napriek počiatočnému neúspechu testovania PLC technológie plánuje VSD, a.s. pokračovať v hľadaní spoľahlivého riešenia komunikácie. Rozpracované sú viaceré výskumné a vývojové projekty týkajúce sa nových komunikačných technológií, rádiovej komunikácie, priemyselnej verzie Wi-Fi, či internetového pripojenia zákazníka. Práve posledne menovaný spôsob – internetové pripojenie, sa javí ako perspektívny, čo potvrdili aj výsledky pilotného projektu na vzorke 50 OM. Projekt internetového pripojenia si bude vyžadovať dohodu medzi distribučnou spoločnosťou a majiteľom OM, ktorý musí vlastniť vlastný smerovač a pripojenie na internet, čo limituje jeho nasadenie len na určitú časť OM. V rámci tohto projektu VSD spolupracuje s Technickou univerzitou v Košiciach, kde sa podarilo vyvinúť zariadenie schopné prenášať namerané údaje cez silové vedenie a smerovač internetom do dátovej centrály. „Chceme do praxe uviesť technológiu, ktorá bude funkčná, spoľahlivá a perspektívna aj do budúcnosti,“ hovorí o plánoch svoje spoločnosti Š. Džačko. Okrem toho sa vylaďuje aj činnosť dátovej centrály, kedy sa hľadá optimálny objem dát, postačujúci na dosiahnutie cieľov tak distribučnej spoločnosti, ako aj zákazníka. Dôraz bude kladený aj na vydolovanie určitých súvislostí, ktoré sa z nameraných údajov z jednotlivých OM budú dať vyabstrahovať a využiť tieto súvislosti na cielenejšiu ponuku existujúcich, ako aj nových služieb pre zákazníkov. V krátkej dobe pripravuje VSD, a.s. do spustenia aj mobilnú aplikácia pre inteligentné telefóny, vďaka ktorej si budú môcť odberatelia sledovať svoju spotrebu kedykoľvek a kdekoľvek, čím sa výrazne zvýši ich komfort už len pri samotnom prístupe k svojim meraným dátam, keďže v dnešnej dobe je náš smartphone de facto našim osobným počítačom a máme ho väčšinu dňa pri sebe.

Ďakujeme spoločnosti VSD, a.s. za možnosť realizácie odbornej reportáže a Štefanovi Džačkovi za poskytnuté technické informácie.