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Effiziente Architekturen und Technologien zur Realisierung von Smart Metering im Bereich der Fernübertragung

AutorOliver Schaloske
VerlagGRIN Verlag
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl116 Seiten
ISBN9783640638673
FormatePUB/PDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis20,99 EUR
Diplomarbeit aus dem Jahr 2010 im Fachbereich Informatik - Wirtschaftsinformatik, Note: 1,0, FOM Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH, Berlin früher Fachhochschule, Sprache: Deutsch, Abstract: Die Umsetzung des Projektes Smart Metering stellt die betroffenen Parteien vor gewaltige Herausforderungen. Verschiedene Interessengruppen arbeiten an Lösungsansätzen für den Datenverkehr und das Data-Management im Zuge des Smart Metering. Gerade bei der Wahl eines geeigneten Übertragungsmediums gibt es eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten. Doch gibt es eine optimale Lösung? Ziel dieser Arbeit ist es, verschiedenste Übertragungstechniken einander gegenüberzustellen, um Aussagen darüber treffen zu können, welche Lösungsansätze denkbar sind. Dazu werden unterschiedliche Szenarien entwickelt, die diese Ansätze ins Verhältnis zu äußeren Rahmenbedingungen setzen. So kann beispielsweise ein Lösungsansatz für ein dicht besiedeltes Gebiet anders geartet als für eine ländliche, sehr dünn besiedelte Gegend. Darüber hinaus werden mögliche Netzwerkarchitekturen in die Bewertung einfließen, das heißt welche Infrastruktur ist im jeweiligen Szenario denkbar und wie kann eine effiziente Übertragung der Daten erfolgen. Damit eine Bewertung der verschiedensten Technologien erfolgen kann, müssen konkrete Anforderungen definiert werden. Diese Anforderungen sollen durch ausgewählte Kennzahlen formuliert werden. Eine objektive Bewertung kann dann erfolgen, wenn diese Kennzahlen messbar und damit auch vergleichbar sind. Danach sind diese Kriterien durch ein geeignetes Entscheidungsmodell einander gegenüberzustellen. Folgende Teilziele sind demnach zu erreichen: 1.Analyse der rechtlichen Rahmenbedingungen zur Identifikation von Kommunikationspartnern 2.Identifikation kommunikationsrelevanter Prozesse als Rückschluss aus der Konstellation der Kommunikationspartner 3.Ableitung von Anforderungen an ein mögliches Kommunikationsmedium 4.Formulierung von Umsetzungsszenarien 5.Analyse von Netzwerkarchitekturen und Übertragungsmedien in Bezug konkreter Anforderungen 6.Gegenüberstellung und Bewertung der Übertragungsmedien Diese Arbeit betrachtet die informationstechnische Ebene des Gesamtthemas. Gerade im Bereich Smart Metering gibt es sowohl politische, soziale und ökologische Aspekte, die der Autor in der Analyse der vorliegenden Daten ausschließt. Wertungen zu Marktrollen bzw. die Analyse der Beziehungen unter Marktpartnern werden ebenfalls kein Schwerpunkt dieser Arbeit sein.

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Leseprobe

3. Prozessanalyse


 

In diesem Kapitel geht es um die Analyse der die Datenübermittlung betreffenden Prozesse. Ziel ist es, aus den Prozessen Anforderungen der betreffenden Marktteilnehmer an die Bereitstellung und Übertragung der Daten zu schlussfolgern. Grundlegend für die Entwicklung der folgenden Prozesse sind die von der Bundesnetzagentur 2006 veröffentlichten GPKE-Prozesse. Speziell geht es bei den GPKE- Prozessen um den möglichen Wechsel des Stromlieferanten eines Endverbrauchers. Konkret werden acht Prozesse beschrieben, die sich allerdings nicht alle auf die Übertragung zum Zähler auswirkt. Grundsätzlich wird bei der Prozessanalyse nicht zwischen den Rollen des Messstellenbetreibers und dem des Messdienstleisters unterschieden, da bei Smart Metern die Ablesung elektronisch erfolgt und so der Kunde keinen Dritten allein mit der Ablesung des Zählers beauftragen kann.[22]

 

Prozesse, die die Kommunikation mit dem Zähler beschreiben, sind derzeit nicht öffentlich. Die aufgearbeiteten Prozesse lassen sich in drei Gruppen aufteilen. Zunächst geht es um die Implementierung einer Messstelle. Der Prozess in der Praxis entspricht der Installation, den physischen Einbau, eines Smart Meters. Die anderen Prozesse betreffen entweder die Steuerung des Zählers oder befassen sich mit der eigentlichen Funktion des Zählers, nämlich der Bereitstellung von Messdaten und den möglichen Datenänderungen, die im Laufe des Betriebes anfallen können.

 

 

Tabelle 2: Identifizierte Prozesse

 

Es gibt unterschiedliche Prozessmodelle, um die Abläufe anschaulich darzustellen. Die vorliegenden Prozesse werden mittels Business Process Modelling Notation (BPMN) beschrieben. Entwickelt wurde diese Notation von der Business Process Management Initiative (BPMI), einem Konsortium, das hauptsächlich aus Vertretern von Software-Unternehmen bestand.[23] Die Vorteile dieser Notation liegen zum einen in der Nähe zur IT und in der Ausführbarkeit der Prozesse. Diese können nach Abschluss der Modellierung direkt ausgeführt und in eine IT-Architektur integriert werden.[24] Die Modellierung erfolgt auf dem BPMN 1.1 Standard, da aktuell keine Tools zur Modellierung nach BPMN 2.0 vorliegen. Die modellierten Prozesse wurden mit dem „BizAgi Process Modeller" Version 1.4.2.0 der Firma BisAgi Ltd. erstellt. Die Firma stellt diese Anwendung kostenlos zum Download bereit.

 

3.1. Implementierung einer Messstelle


 

Als Ausgangsbasis für die kommenden Prozesse wird von einem Erstanschluss ausgegangen. Es gibt somit keinen Vorverbraucher oder alten Zähler, der einem Marktpartner gehört. Der Endverbraucher ist in allen Prozessen direkt oder indirekt auslösender Faktor. Im Zuge eines Erstanschlusses tritt der Verbraucher als Auftraggeber für den elektrischen Anschluss des neuen Gebäudes auf.

 

Durch die Beantragung eines Stromanschlusses sowie die Installation der Messeinrichtung ist der Auftraggeber automatisch drei Vertragsverhältnisse eingegangen. Zum einen hat er einen netzseitigen Vertrag mit dem örtlichen Netzbetreiber. Des Weiteren ist er einen Messstellenvertrag mit dem örtlichen Messstellenbetreiber eingegangen. Schließlich erfolgt die anfängliche Belieferung mit Strom meist durch die Grundversorgung des örtlichen Stromlieferanten. Interessant hierbei ist jedoch nur der Ablauf bezogen auf den Smart Meter. Wird ein neuer Zähler in das bestehende Netz integriert, muss sich dieser zunächst im Gesamtsystem anmelden.

 

Abbildung 4 veranschaulicht einen einfachen Installationsprozess aus Sicht des Smart Meters. Augenmerk wird dabei auf den notwendigen Datenaustausch gelegt. Im dargestellten Prozess meldet der Zähler nach der Installation seine Betriebsbereitschaft beim zuständigen Messstellenbetreiber. Dies kann durch ein einfaches Datenpaket mit der aktuellen Systemzeit des Zählers sowie den Einbauzählerstand erfolgen. Der Messstellenbetreiber wird daraufhin dem Zähler die Startwerte für eine mögliche Abrechnung mitteilen. Dazu gehören Informationen wie der derzeitige Netzbetreiber, der aktuelle Stromlieferant, das Stromprodukt, in dem der Kunde abgerechnet wird, sowie Daten zur zukünftigen Übermittlung und Format der Messdaten. Da eine detaillierte Datenanalyse in dieser Arbeit nicht vorgesehen ist, wird davon ausgegangen, dass diese Informationen in drei Datenpaketen übermittelt werden. Der Zähler prüft die Korrektheit der übermittelten Daten. Sollte ein Übertragungsfehler festgestellt werden, fordert der Zähler das entsprechende Datenpaket nochmals an. Dieser Prozess wiederholt sich im Grunde bei jeder Installation eines Smart Meters im vorhandenen Verteilnetz. Der Ausbau des Zählers ist ähnlich zu betrachten. Mit der Demontage erfolgt die entsprechende Abmeldung im System des Messstellenbetreibers mit den letzten Verbrauchs- und Kundendaten. Da sich dieser Prozess von der Übertragungsseite nicht wesentlich unterscheidet, wird auf eine gesonderte Darstellung verzichtet

 

 

Abbildung 4: Prozess der Zählerinstallation

 

 

3.2. Steuerungsprozesse


 

Steuernde Prozesse beeinflussen zum einen die Funktion des Zählers, wirken aber auch auf Fehler, die bei der Übertragung der Daten passieren können. Sie können als Untergruppe der Betriebsprozesse betrachtet werden.

 

3.2.1. Fehlerbehandlung


 

Fehler können in jedem Prozess vorkommen und werden auf unterschiedliche Weise behoben. Da besonderes Augenmerk auf die Kommunikation zwischen Zähler und Messstellenbetreiber gelegt wird, geht es bei der Fehlerbehandlung nur um die Fehler, die bei der Datenübertragung entstehen können. Die Ursachen hierfür sind vielfältig und die Algorithmen zur Fehlererkennung und Beseitigung genauso umfangreich. Eines haben jedoch alle Fehler gemeinsam. Sie verursachen eine erneute Versendung des betroffenen Datenpakets. Hierdurch wird die Bandbreite des Mediums für eine Übertragung eines redundanten Datenteils belegt. Je nach Übertragungsmedium ist die Fehlerquote unterschiedlich. Aus diesem Grund ist es sinnvoller die maximale Bandbreite des Mediums um eine entsprechende Fehlerquote zu reduzieren, um so die doppelt verschickten Datenpakete heraus zurechnen. Die Abbildung veranschaulicht allgemein einen Prozess zu Fehlerbehandlung.

 

 

Abbildung 5: Prozess Fehlerbehandlung

 

3.2.2. Ein- und Ausschaltung


 

Einen Zähler aus der Ferne ein- oder auszuschalten ermöglicht es den Versorgern, einen gewaltigen Kostenblock einzusparen. Gerade im Bereich der Privat- und Gewerbekunden ist der Bereich Inkasso äußerst kostspielig. Grundsätzlich ist anzumerken, dass lediglich der örtliche Grundversorger Zähler ausschaltet. Grundversorger ist immer der Lieferant, der mehr als 50% der Kunden im jeweiligen Netzgebiet beliefert.[25] Zum einen waren bisher sämtliche Zähler in seinem Besitz. Mit der Gründung der Firmierungen, die die Rolle des Messstellenbetreibers einnehmen, wird sich dies in Zukunft ändern, aber es gibt einen entscheidenden Vorteil, wenn man als Stromlieferant nicht der Grundversorger ist. Man kann den Kunden bei Nichteinhaltung seiner Zahlungsverpflichtungen einfach aus dem Vertrag kündigen. Das kann der Grundversorger nicht. Er hat die Verpflichtung jeden Kunden in seinem Gebiet mit Strom zu beliefern. Dies hat zur Folge, dass ein erhebliches Forderungsmanagement betrieben werden muss. Das teuerste Element eines solchen Mahnlaufes ist das Beauftragen eines Mitarbeiters des Netzbereiches mit der Sperrung des Zählers. Da einem Kunden nicht unangekündigt der Strom gesperrt wird, muss der Mitarbeiter beim Erstbesuch eine entsprechende Nachricht hinterlassen. Bei freier Zugänglichkeit des Zählers wird er innerhalb von zwei Hausbesuchen gesperrt. Smart Meter ersparen dem Grundversorger diesen erheblichen Aufwand.

 

Ebenso ist es bei der Einschaltung der Zähler. Hier hat auch der Kunde einen großen Nutzen, denn er muss nun nicht mehr wie bisher einen Termin vereinbaren und in der leeren Anlage auf einen Mitarbeiter warten, damit ihm der Strom wieder eingeschaltet wird. Es wäre denkbar mit Anmeldung des Kundens sofort Strom zu liefern. Betrachtet man den vollständigen Anmeldeprozess auf eine ausgeschaltete Anlage inklusive aller Nacharbeiten, ist eine deutliche Verkürzung der Prozesszeiten erkennbar. Die Abbildung veranschaulicht noch einmal den möglichen Ablauf einer Ein- bzw. einer Ausschaltung.

 

 

Abbildung 6: Prozess Ein-/Ausschaltung

 

3.2.3. Störungsmeldung


 

Während der Einsatzzeit eines Zählers sind Fehlfunktionen nicht auszuschließen. Damit diese nicht unbemerkt bleiben, erfolgt die Meldung einer Störung ebenfalls per Fernübertragung. Dabei übermittelt der Zähler eine spezifische Meldung je nach Art der Störung. Die Abbildung beschreibt einen möglichen Ablauf.

 

 

Abbildung 7: Prozess Störungsmeldung

 

Im günstigsten Falle kann die Störung per Ferndiagnose behoben werden. Sollte dies nicht möglich sein, muss, wie heutzutage üblich, ein Außendienstmitarbeiter zur Beseitigung der Fehlerursache vor Ort geschickt werden. Jedoch kann es...

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