Что такое АСКУЭ: расшифровка, устройство и принцип работы

АСКУЭ — автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии: комплекс приборов учёта, устройств сбора и передачи данных и программного обеспечения, который собирает показания счётчиков и передаёт их на верхний уровень без участия человека. Система заменяет ручной обход приборов: показания снимаются по расписанию, приходят в едином формате и с единой меткой времени. Данные АСКУЭ пригодны для взаиморасчётов между поставщиком и потребителем — этим коммерческий учёт отличается от технического, который ведут «для себя». Системы такого класса разворачивают на объектах — в многоквартирных домах и жилых комплексах, садоводческих товариществах, на промышленных предприятиях и объектах электросетевого хозяйства. Пользуются ими собственники объектов, управляющие организации, энергосбытовые и электросетевые компании.

Коротко:

• АСКУЭ расшифровывается как автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии.
• Система состоит из трёх уровней: приборы учёта, устройства сбора и передачи данных, программное обеспечение верхнего уровня.
• Средний уровень опрашивает приборы по расписанию, хранит архив локально и приводит данные разных производителей к единому виду.
• Базовые протоколы обмена со счётчиками в российской практике — СПОДЭС и DLMS/COSEM; на верхний уровень данные уходят по GSM или Ethernet.
• Кроме электроэнергии те же системы собирают показания приборов учёта воды и тепла.

Как расшифровывается АСКУЭ

АСКУЭ — автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии. Каждое слово в аббревиатуре означает конкретное свойство.

Автоматизированная — показания снимаются без ручного съёма и переписывания: система опрашивает приборы сама, по заданному расписанию. Система коммерческого учёта — полученные данные пригодны для расчётов между поставщиком и потребителем; технический учёт, в отличие от коммерческого, ведут для внутреннего контроля и в расчётах он не используется. Электроэнергии — исходно речь о базовом ресурсе, хотя на практике те же системы собирают показания приборов учёта воды и тепла.

В отрасли встречаются близкие аббревиатуры — АИИС КУЭ, АСТУЭ, ИСУЭ. Их различия разобраны ниже.

Чем АСКУЭ отличается от АИИС КУЭ, АСТУЭ и ИСУЭ

АСКУЭ, АИИС КУЭ, АСТУЭ и ИСУЭ — близкие понятия из разных контекстов, а не конкурирующие технологии. Различие между ними в назначении данных и в широте понятия.

На практике выбор термина чаще определяется документом, в котором он употреблён. В техническом задании на объект оптового рынка система будет называться АИИС КУЭ, в проекте для многоквартирного дома — АСКУЭ, а в документах, описывающих развитие интеллектуального учёта, — ИСУЭ. Состав оборудования при этом может быть одинаковым: те же приборы учёта, те же устройства сбора, то же программное обеспечение.

Практический вывод: если в задании встретились разные аббревиатуры, различие стоит уточнять не по названию, а по требованиям к данным — используются ли они в расчётах с поставщиком и какие функции, помимо сбора показаний, должна выполнять система.

Как устроена АСКУЭ: три уровня системы

АСКУЭ чаще всего строится по трёхуровневой схеме: нижний уровень измеряет, средний собирает и хранит, верхний считает и показывает. Двухуровневая схема — без среднего уровня — тоже применяется; её ограничения разобраны ниже.

Уровни связаны последовательно. Приборы учёта фиксируют потребление, но сами по себе остаются разрозненными точками: у каждого свой протокол обмена, своя логика хранения архива и свои внутренние часы, которые со временем расходятся между приборами. Расхождение времени — рабочая проблема эксплуатации: показания, снятые с разных приборов, оказываются привязаны к разным моментам, и баланс по объекту не сходится. Средний уровень сводит их в одну систему. Верхний уровень работает уже не с отдельными счётчиками, а с готовым массивом данных: считает балансы, сопоставляет потребление с договорными объёмами, формирует отчётность.

Отдельный вопрос, который возникает почти всегда: зачем нужно устройство сбора и передачи данных (УСПД), если современный счётчик умеет передавать показания сам. Причин пять.

• Общее расписание опроса. Устройство опрашивает десятки и сотни приборов по единому графику, не нагружая канал связи каждым счётчиком в отдельности.
• Локальный архив. Данные хранятся в самом устройстве, поэтому обрыв связи с сервером не означает потерю показаний: опрос продолжается, накопленное уходит наверх после восстановления канала.
• Единый формат данных. Приборы разных производителей приводятся к одному виду, иначе верхний уровень получал бы разнородный поток, требующий ручного разбора.
• Один поток наверх. Вместо сотен независимых соединений на сервер приходит один консолидированный поток с единой меткой времени.
• Криптографическая защита канала. Там, где техническими требованиями к системе учёта предусмотрено применение сертифицированных средств криптографической защиты информации, применяется исполнение устройства со встроенным средством криптозащиты. Оно шифрует данные при передаче наверх, и отдельный криптошлюз на точке сбора не требуется. На приёмной стороне средства расшифрования при этом необходимы, их состав определяется проектом.

Двухуровневая схема: когда среднего уровня нет

Счётчики со встроенным модемом передают показания напрямую в программное обеспечение верхнего уровня, минуя устройство сбора. Схема рабочая и на своём месте оправданная: одиночные точки учёта, удалённые объекты без постоянного персонала, небольшие объекты на несколько десятков приборов, где строить средний уровень дороже, чем он даёт.

Ограничения проявляются с ростом числа точек.

• Связь на каждый прибор. Каждый счётчик требует собственной SIM-карты и собственного абонентского платежа. На объекте с сотнями приборов это отдельная статья эксплуатационных расходов и столько же независимых точек отказа.
• Показания собираются не одномоментно. Верхний уровень опрашивает приборы по очереди, поэтому показания объекта относятся к разным моментам времени. Для баланса — сравнения общедомового прибора с суммой квартирных — такой разброс означает расхождение, которое нечем объяснить.
• Архив только в приборе. Глубина хранения ограничена памятью счётчика. При длительном обрыве связи данные за период приходится вычитывать из каждого прибора отдельно, а часть — замещать расчётными величинами.
• Разнородность приборов ложится на верхний уровень. Программное обеспечение должно поддерживать протокол каждого производителя. При замене ПО верхнего уровня перенастраивать приходится каждый счётчик, а не одно устройство.
• Периметр защиты шире. Каждый прибор доступен из публичной сети, тогда как в трёхуровневой схеме наружу смотрит одно устройство.

Отсюда практическое правило: чем больше точек учёта на объекте и чем важнее сходимость баланса, тем весомее средний уровень. На объекте с поквартирным учётом, где показания нужны одномоментно и по всем приборам сразу, двухуровневая схема быстро упирается в свои ограничения.

Из чего состоит АСКУЭ: оборудование и программное обеспечение

Система собирается из четырёх типов компонентов: приборы учёта, устройства сбора и передачи данных, каналы связи и программное обеспечение верхнего уровня.

Каналы связи в системе делятся на два направления. Наверх, от устройства сбора к серверу, данные идут по GSM или Ethernet. Вниз, к приборам учёта, сбор выполняется тремя способами:

• по проводным интерфейсам — RS-485 и CAN, у отдельных моделей также RS-232 и 1-Wire;
• по силовой сети (PLC) — данные передаются по тем же проводам, что и электроэнергия, без прокладки отдельной линии связи;
• по радиоканалу — через концентраторы и приёмные радиомодули, которые сами опрашивают приборы и отдают в устройство сбора уже консолидированные данные.

Набор доступных каналов различается по моделям устройств сбора, поэтому при проектировании его проверяют по конкретной модели, а не по линейке в целом.

Радиотехнологии — LoRa, ZigBee — реализуются не самим устройством сбора, а приёмными радиомодулями и концентраторами, которые к нему подключаются. В линейке УМ-31 SMART и УМ-40 SMART радиоканал обозначается как RF: устройство работает с радиомодулем, а тот уже общается со счётчиками по своей технологии. Так, в проекте с приборами учёта, оснащёнными модулями LoRa, сбор шёл через приёмный радиомодуль на УМ-31 SMART rev.3 по каналу RF.

Ещё одна функция среднего уровня — транзитный (прозрачный) режим: устройство сбора предоставляет прозрачный доступ на линию, и программное обеспечение работает с приборами учёта по их собственным протоколам.

Протоколы обмена: СПОДЭС, DLMS, Modbus

Обмен с приборами учёта электроэнергии в российской практике строится на протоколах СПОДЭС и DLMS/COSEM. Modbus RTU и Modbus TCP применяются для промышленного оборудования и приборов учёта воды и тепла. На объектах электросетевого хозяйства, где учёт стыкуется с диспетчерскими системами, используются протоколы телемеханики МЭК 60870-5-101 и МЭК 60870-5-104, а также МЭК 61850-8-1.

При работе через сотовую сеть на объектах с большим числом устройств применяют выделенный APN — это упрощает адресацию и доступ к устройствам из сети предприятия.

Поддержка протоколов различается по моделям устройств сбора: одни рассчитаны на учёт, другие дополнительно поддерживают протоколы телемеханики. Состав протоколов конкретных моделей приведён в каталоге устройств сбора и передачи данных.

Где применяется АСКУЭ

Многоквартирные дома и жилые комплексы. Здесь автоматизированный учёт — не выбор, а требование: дома, вводимые в эксплуатацию, оснащаются приборами учёта, пригодными для работы в интеллектуальной системе, а с 1 января 2022 года все вновь устанавливаемые приборы учёта электроэнергии должны быть интеллектуальными. Кто именно оснащает объект и кто отвечает за дальнейшую эксплуатацию, зависит от этапа: при новом строительстве дом оснащается при вводе в эксплуатацию, а замену и последующее обслуживание приборов обеспечивает гарантирующий поставщик или сетевая организация. Задача на объекте: поквартирный учёт электроэнергии, рядом с ним — вода и тепло. Счёт ведётся по блок-секциям, что определяет число точек учёта и топологию линий связи. Подробнее — в разделе АСКУЭ для многоквартирных домов.

Важная особенность жилых объектов: за электроэнергию собственник рассчитывается с энергосбытовой компанией, а за воду и тепло — с ресурсоснабжающими организациями. Получатели данных разные, требования к передаче тоже, поэтому на практике электроучёт и учёт воды с теплом чаще собирают в две отдельные системы, даже если технически приборы можно завести на одно устройство сбора.

Садоводческие товарищества. Учёт по участкам при одном вводе на всё товарищество. Задача — свести показания участников с показаниями головного прибора и увидеть разницу, из-за которой возникают споры о том, кто за неё платит.

Промышленные предприятия. Учёт ведётся по цехам, линиям и отдельным энергоёмким установкам, чтобы видеть структуру потребления, а не только общий расход по предприятию. Здесь коммерческий учёт часто соседствует с техническим: часть точек нужна для расчётов с поставщиком, часть — для внутреннего контроля и нормирования.

Бизнес-центры и торговые центры. Учёт по арендаторам: собственник получает ресурсы по одному договору, а перевыставляет их арендаторам по фактическому потреблению. Без автоматизации это ручной обход десятков точек в конце каждого месяца и постоянные споры по начислениям.

Технопарки и производственные площадки с несколькими резидентами. Та же логика, что в бизнес-центрах, но точек больше, потребление неравномернее, и к электроэнергии обычно добавляются вода и тепло.

Объекты электросетевого хозяйства. Подстанции и распределительные сети, где учёт стыкуется с диспетчерскими системами, а к сбору показаний добавляются параметры режима и события.

Кто эксплуатирует систему: сбыт и сети — разные задачи

Энергосбытовые и электросетевые компании — операторы систем и получатели данных. Задачи у них разные, и это влияет на требования к оборудованию.

Энергосбытовая компания продаёт электроэнергию и выставляет счета. Ей нужен массовый опрос большого числа приборов и передача данных в биллинг. Критичны устойчивость сбора и полнота: пропущенные показания приходится замещать расчётными величинами, а это прямые разногласия с потребителем.

Электросетевая компания передаёт электроэнергию и отвечает за сеть. Её задача смещается к балансам и потерям: система показывает расхождение между отпуском в сеть и суммой по потребителям, помогает локализовать участки с коммерческими потерями и отследить небаланс по фидерам. Дополнительно с приборов снимаются параметры режима и события для служб эксплуатации — отсюда требование к поддержке протоколов телемеханики, которого у сбыта обычно нет.

Собственники объектов, управляющие организации и товарищества эксплуатируют системы самостоятельно либо передают обслуживание подрядчику.

Нормативные требования: 522-ФЗ и 890-ПП

Развитие интеллектуального учёта электроэнергии в России идёт в контуре Федерального закона № 522-ФЗ и постановления Правительства РФ № 890. Коммерческий учёт электроэнергии в этом контуре строится на протоколах СПОДЭС и DLMS, а приборы учёта и измерительные системы вносятся в Государственный реестр средств измерений.

Требования постановления адресованы прибору учёта: в перечне минимальных функций речь идёт о приборе учёта электрической энергии, который может быть присоединён к интеллектуальной системе учёта. Среди этих требований — ведение архива данных измерений, хранение профиля активной и реактивной энергии, журнал событий, передача данных по проводному интерфейсу. Устройства сбора и передачи данных упоминаются в постановлении в составе справочной информации о точке учёта; отдельных требований к ним документ не содержит.

Отсюда практический вывод для проектирования. Перечисленные функции постановление требует от счётчика, но чтобы они работали как система — с удалённым съёмом, единой меткой времени и передачей на верхний уровень, — между приборами учёта и центром сбора нужен слой, который опрашивает приборы и доставляет данные. Эту роль выполняют устройства сбора и передачи данных: они применяются в составе интеллектуальных систем учёта.

Как выбрать и внедрить АСКУЭ: с чего начать

Внедрение начинается не с выбора оборудования, а с обследования объекта. Порядок работ выглядит так: обследование и инвентаризация приборного парка — сколько приборов, каких производителей, с какими интерфейсами; определение числа точек учёта и их удалённости друг от друга; выбор каналов связи по фактическому покрытию на объекте, а не по заявленному; подбор устройства сбора под число приборов и нужные протоколы; выбор программного обеспечения верхнего уровня и способа передачи данных; затем проектирование, монтаж, пусконаладка и ввод в эксплуатацию.

Типовые ошибки, которые обходятся дороже всего:

• УСПД выбрано без запаса по числу приборов. Предельные значения ёмкости — номинальные; фактическое количество приборов на устройство зависит от состава оборудования, периодичности опроса, объёма архивов и структуры линий связи. Запас по линиям закладывается на стадии проектирования.
• Расчёт на сотовую связь там, где на объекте нет устойчивого сигнала. Покрытие проверяется на месте установки — в подвале или щитовой оно может отличаться от уличного.
• Приборы с протоколами, которые выбранный контроллер не поддерживает. Совместимость проверяется по перечню поддерживаемого оборудования до закупки, а не после монтажа.
• Требования к защите канала выясняются в конце проекта. Там, где применение сертифицированных средств криптографической защиты предусмотрено техническими требованиями к системе учёта, исполнение устройства определяется заранее.

Если объект нетиповой или приборный парк смешанный, состав системы имеет смысл проверить с инженером — это дешевле, чем переделывать монтаж. Работы целиком, от обследования до ввода в эксплуатацию, закрывает услуга АСКУЭ под ключ.

Часто задаваемые вопросы

Как расшифровывается АСКУЭ?

АСКУЭ — автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии. «Автоматизированная» означает сбор показаний без ручного съёма, «коммерческого учёта» — что данные пригодны для расчётов между поставщиком и потребителем. Технический учёт, в отличие от коммерческого, ведётся для внутреннего контроля.

Что входит в систему АСКУЭ?

Приборы учёта, устройства сбора и передачи данных, каналы связи и программное обеспечение верхнего уровня. Приборы измеряют потребление, УСПД опрашивает их и хранит архив, каналы связи доставляют данные на сервер, ПО считает балансы и формирует отчётность.

Чем АСКУЭ отличается от АИИС КУЭ?

По составу оборудования это один класс систем. Термин АИИС КУЭ принят на оптовом рынке электроэнергии и в проектной документации, АСКУЭ — более общее название, распространённое в розничном сегменте и в жилищном строительстве. Различие в терминологии контекста, а не в технологии.

Зачем нужно УСПД, если счётчик сам передаёт показания?

УСПД опрашивает десятки и сотни приборов по общему расписанию, поэтому показания объекта относятся к одному моменту времени и баланс сходится. Оно хранит архив локально: при обрыве связи с сервером опрос продолжается, данные передаются после восстановления канала. Кроме того, устройство приводит данные приборов разных производителей к единому формату и отдаёт наверх один поток вместо сотен отдельных соединений.

Можно ли построить АСКУЭ без УСПД?

Да, если счётчики оснащены встроенными модемами и передают показания напрямую в программное обеспечение верхнего уровня. Такая двухуровневая схема оправдана на одиночных точках учёта и небольших объектах. С ростом числа приборов проявляются ограничения: каждому счётчику нужна своя SIM-карта и свой абонентский платёж, показания собираются не одномоментно и баланс по объекту не сходится, архив хранится только в памяти прибора, а поддержка протоколов разных производителей ложится на ПО верхнего уровня.

Можно ли в одной системе учитывать электроэнергию, воду и тепло?

Да, если устройство сбора рассчитано на оба типа приборов: УМ-31 SMART rev.3 опрашивает и электросчётчики, и приборы учёта воды и тепла по проводным интерфейсам. Исполнение УМ-31 SMART АкваТерм предназначено только для воды и тепла, поэтому на объекте с электроучётом оно работает своим комплектом. Ресурсы учитываются в одной системе, а на верхнем уровне разделяются по типам для отчётности.

По каким протоколам АСКУЭ собирает данные со счётчиков?

Основные протоколы обмена с приборами учёта электроэнергии — СПОДЭС и DLMS/COSEM. Для промышленного оборудования и приборов учёта воды и тепла применяется Modbus RTU и Modbus TCP. На объектах электросетевого хозяйства дополнительно используются протоколы телемеханики серии МЭК.

Как передаются данные, если на объекте нет проводного интернета?

Через сотовую сеть по GSM — это основной вариант для объектов без проводного канала. При обрыве связи устройство сбора продолжает опрашивать приборы и хранит показания в локальном архиве, а после восстановления канала передаёт накопленные данные на сервер.

Сколько приборов учёта можно подключить к одной системе?

Зависит от модели устройства сбора и конфигурации системы. Например, УМ-31 SMART rev.3 поддерживает до 500 приборов учёта электроэнергии и до 1500 приборов прочих ресурсов, УМ-31 SMART АкваТерм — до 2500 приборов учёта воды и тепла. Это номинальные значения: фактическое количество определяется на стадии проектирования с учётом состава оборудования, периодичности опроса, объёма архивов и структуры линий связи.

Нужна ли защита канала передачи данных?

Там, где применение встроенных средств криптографической защиты предусмотрено техническими требованиями к системе учёта, применяется соответствующее исполнение устройства сбора — например, УМ-40 SMART СКЗИ. Встроенное средство защиты снимает необходимость отдельного криптошлюза на точке сбора; на приёмной стороне средства расшифрования необходимы, их состав определяется проектом. Доработка программного обеспечения верхнего уровня при этом не требуется.

С чего начать внедрение АСКУЭ на объекте?

С обследования объекта и инвентаризации приборного парка: сколько приборов учёта, каких производителей, с какими интерфейсами и на каком удалении друг от друга. По этим данным определяются каналы связи, модель устройства сбора и программное обеспечение верхнего уровня. Выбирать оборудование до обследования — самая частая причина переделок.

Что делать, если нужного счётчика нет в перечне поддерживаемого оборудования?

Направить запрос в техническую поддержку с точным типом прибора. Для прибора, отсутствующего в перечне, выпускается таблица ПУ — файл описания счётчика, который загружается в устройство сбора. После этого прибор опрашивается системой штатно.

Об авторе

Сергей Носонов — технический директор АО «Связь инжиниринг М». Отвечает за техническую политику по линейке устройств сбора и передачи данных и за инженерные решения проектов автоматизированного учёта. АО «Связь инжиниринг М» с 2005 года производит УСПД и выполняет внедрение систем учёта энергоресурсов под ключ — от обследования объекта до ввода в эксплуатацию.

Нужна консультация по АСКУЭ на конкретном объекте — инженер разберёт задачу и подберёт состав системы.