SyM² der neue Standard für RLM-Zähler?

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1 SyM² der neue Standard für RLM-Zähler? Eine erste Bewertung vor dem Hintergrund der Messsysteme ENSO NETZ GmbH

2 Randbedingungen in der ENSO Gruppe Kennzahlen ENSO-NETZ GmbH (Stand ) Netzbetreiber für die Medien Strom, Erdgas, Fernwärme Ausgewählte Netzdaten ENSO Netz GmbH für das Medium Strom: SLP-Zählpunkte RLM-Zählpunkte SWR Großenhain EWAG SWN MSW SWE DREWAG Bautzen EWB Görlitz SWG SWL FSG Dresden Heidenau SVP SWZ Seite 2

3 Gliederung SyM² - Grundlagen und zu beachtende Auflagen für den Einsatz Messsysteme derzeit bekannte Anforderungen SyM² und Messsyteme eine erste Bewertung Wie weiter? die Vorgehensweise der ENSO NETZ GmbH Seite 3

4 SyM²-Zähler? Seite 4

5 Wie war das noch einmal beim SyM²? Schematischer Aufbau SyM²-Lastgangzähler Messwerk SyM²-Zähler Periodengeber (Messperiode 15 min) Totalregister: Sekundenindex 1-1:1.8.0 (A+) 1-1:5.8.0 (R Q1) 1-1:8.8.0 (R Q2) 1-1:2.8.0 (A-) 1-1:6.8.0 (R Q3) 1-1:7.8.0 (R Q4) Signaturen Taktgeber (Sekundenindex) ADU/ Integrator Signaturelement mit PKI Display Lokaler Datenbus Ethernet-Schnittstelle (RJ 45) Ethern. Modul Kom.- Modul Lastgangssammler: ¼h-Wert :1.8.0 (A+) 1-1:5.8.0 (R Q1) 1-1:8.8.0 (R Q2) Signatur Tupel 1 1-1:2.8.0 (A-) 1-1:6.8.0 (R Q3) 1-1:7.8.0 (R Q4) Signatur Tupel 2 ¼h-Wert n :1.8.0 (A+) 1-1:5.8.0 (R Q1) 1-1:8.8.0 (R Q2) Signatur Tupel 1 1-1:2.8.0 (A-) 1-1:6.8.0 (R Q3) 1-1:7.8.0 (R Q4) Signatur Tupel 2 U L1 I L1 U L2 I L2 U L3 I L3 Ausgabe Aktueller Wert Synchro. MP MSB/MDL Auslesung MSB/MDL Seite 5

6 Verwenderauflage für SyM²-Zähler Nachvollziehbarkeit der Rechnung für den Kunden? Seite 6

7 Die Auflagen für die Transparenz von Rechnungen gelten auch für VDEW-Lastenheftzähler!!! Auflagen aus den Bauartzulassungen für den Einsatz als tarifloser Lastgangzähler Umrechung Sekundenindex in gesetzliche Zeit Prüfung Authentizität und Integrität der Messwerte Prüfung Statuswort bzw. Messwertstaus pro Messwert Prüfung Dauer Messperiode Prüfung Grunddaten für Rechnung Bereitstellung der Messwerte und eines zertifizierten Prüfprogramms VDEW-Lastenheftzähler (z. B. LZQJ-XC) () SyM-Zähler (z. B. SyMBase) Seite 7

8 Zuordnung der Auflagen aus der Bauartzulassung zu Marktrollen gemäß EnWG im Sinne des Eichrechts Messgeräteverwender Messstellenbetreiber Handhabung der Messgeräte sowie Durchführung der Messung so, dass die Richtigkeit der Messung gewährleistet ist Information des Kunden, des VNB und des Lieferanten, dass SyM²-Zähler eingesetzt wird Bereitstellung Bedienungsanleitung und ggf. weiterer Hilfsmittel (Tastkopf) für den Kunden Messwertverwender Messdienstleister Prüfung der Daten auf Authentizität, Unversehrtheit und Richtigkeit Bereitstellung der SML-Datei auf Wunsch des Kunden Bereitstellung der Messwerte im MSCONS-Format an den VNB gemäß WiM-Prozess Messwertverwender Rechnungsersteller VNB und/oder Lieferant Bereitstellung Hilfsmittel an den Rechnungsempfänger zur Rechnungsprüfung Bereitstellung Tarifinformationen an den Rechnungsempfänger zur Rechnungsprüfung Ersatzwertbildung bei fehlenden, gestörten oder fehlerhaften Werten (nur VNB) Hinweis auf Rechnung das SyM²-Zähler eingesetzt Seite 8

9 Auflagen aus der Bauartzulassung für SyM²-Zähler 1. Zuordnung Sekundenindex zur gesetzlichen Zeit Bekanntes Paar Sekundenindex und gesetzliche Zeit Ablesung 1 kwh , 09:36:32 Wann war dieser Zählerstand? Ablesung X kwh Vergangene Zeit in Sekunden: t s s s , 09:36:32 = +6 d +26 m +40 s , 10:03:12 Anzahl volle Tage: d s :(24 * 3600 s) 6 Rest :1.600 s Anzahl volle Stunden: h s : 3600 s 0 Rest :1.600 s Anzahl volle Minuten: Anzahl Sekunden: min s : 60 s 26min s 40 s Rest : 40 s Seite 9

10 Auflagen aus der Bauartzulassung für SyM²-Zähler 2. Prüfung der Authentizität und die Integrität Vor der Verwendung der Messwert-Tupel muss die Authentizität und die Integrität mit Hilfe der zum Tupel gehörenden Signaturen überprüft werden. Bei negativer Prüfung dürfen die Tupel nicht weiter verwendet werden Ersatzwertbildung für Abrechnung durch VNB. Prüfung der Authentizität Nachweis, dass das Messwert-Tupel wirklich vom zugeordneten Zähler stammt Prüfung durch Auswertung der Signatur pro Messwert-Tupel mittels des Public-Key am Zähler Prüfung der Integrität Nachweis, dass das Messwert-Tupel unversehrt ist und nicht verändert wurde Prüfung durch Auswertung der Signatur pro Messwert-Tupel mittels des Public-Key des Zählers Seite 10

11 Gliederung SyM² - Grundlagen und zu beachtende Auflagen für den Einsatz Messsysteme derzeit bekannte Anforderungen SyM² und Messsyteme eine erste Bewertung Wie weiter? die Vorgehensweise der ENSO NETZ GmbH Seite 11

12 Was sind die zukünftigen Anforderungen? Messsysteme sind auch für RLM-Kunden einzuführen! Im EnWG wird für die Einführung von Messsystemen keine Unterscheidung zwischen SLP- und RLM-Kunden getroffen, diese erfolgt erst in den Netzzugangsverordnungen Strom und Gas. Die Bestimmungen von 21 c bis i zur Einführung von Messsystem gelten somit auch für alle Bestandskunden RLM. Sobald die Verfügbarkeit von Messsystemen gegeben ist, muss damit die Mess- und Übertragungstechnik der RLM-Kunden außerplanmäßig getauscht werden. Auf Basis von 21 e Absatz 5 können jedoch noch bis zum Geräte bei RLM-Kunden eingebaut werden, die bis zum Ende der Eichgültigkeit (z. B. bis 2019) unter bestimmten Bedingungen weiter genutzt werden können. Seite 12

13 Die Technische Richtlinie BSI TR Aufbau, Inhalt und Stand Die Technische Richtlinie BSI TR untersetzt die im Schutzprofil beschriebenen Sicherheitsanforderungen und beschreibt funktionale Vorgabe zur Absicherung der Interoperabilität zwischen den einzelnen Komponenten des Smart-Meter-Systems. Die Richtlinie liegt aktuell noch als Entwurf in der Version 0.5 mit Stand vom vor und wurde bisher zweimal zur Konsultation gestellt. Sie soll Ende des Jahres als endgültige Version veröffentlicht werden und nach der Verrechtlichung (MessZV!?) verbindlich werden. Seite 13

14 Schematische Darstellung Smart-Meter-System auf Grundlage der BSI-Schutzprofile Nicht berechtigter Marktpartner Berechtigter Marktpartner (VNB) SMG-Administrator Berechtigter Marktpartner (Lieferant?) Nicht berechtigter Marktpartner WAN Wide Area Network (WAN) Messeinrichtungen Anschlussnutzer 1 Messeinrichtungen Anschlussnutzer 2 Messeinrichtungen Anschlussnutzer n Local Metrological Network (LMN) Feldebene mit IKT-Infrastruktur LAN WAN-Schnittstelle LMN-Schnittstelle HAN-Schnittstelle Sicherheitsmodul Smart Meter Gateway (SMG) LAN Home Area Network (HAN) Steuerbare Last Anschlussnutzer 1 Anzeigesystem Anschlussnutzer 2 Anzeigesystem Anschlussnutzer n Seite 14

15 Mögliche Ausprägungen Smart-Meter-Systeme gemäß Schutzprofil und Richtlinie BSI TR (I) Fall 1 Smart-Meter-Gateway als externe, zugängliche Komponente vor Ort Siegel ME Messeinrichtungen (ME) 1 m Kundenapplikationen und steuerbare techn. Einrichtungen 1 n Verschlüsselte und identitätsgeprüfte Kommunikation mit ME Verschlüsselte und identitätsgeprüfte HAN-Kommunikation Sicherheitsmodul LMN-Schnittstelle Smart Meter Gateway Siegel SMGW WAN-Schnittstelle Verschlüsselte und identitätsgeprüfte WAN-Kommunikation HAN-Schnittstelle Merkmale und Anforderungen: Das SMGW ist als separate Komponente ausgeprägt und kommuniziert über ein externes und damit offenes LAN. Der physische Schutz des SMGW muss durch das Gehäuse des SMGW realisiert werden. Die komplette Kommunikation zwischen den Komponenten muss verschlüsselt und identitätsgeprüft erfolgen. Seite 15

16 Mögliche Ausprägungen Smart-Meter-Systeme gemäß Schutzprofil und Richtlinie BSI TR (II) Fall 2 ME und SMG in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht (One-Box-Solution) Siegel ME Messeinrichtungen (ME) 1 m Kundenapplikationen und steuerbare techn. Einrichtungen 1 n Nicht geschützte Kommunikation mit ME Verschlüsselte und identitätsgeprüfte HAN-Kommunikation Sicherheitsmodul LMN-Schnittstelle Smart Meter Gateway Siegel SMGW WAN-Schnittstelle Gemeinsames Gehäuse HAN-Schnittstelle Siegel MSB Verschlüsselte und identitätsgeprüfte WAN-Kommunikation Merkmale und Anforderungen: Das SMGW befindet sich als separate Komponente in einem gemeinsamen, plombierten Gehäuse mit der Messeinricht. Die Kommunikation der Komponenten im gemeinsamen Gehäuse kann ungeschützt erfolgen. Die Kommunikation mit Komponenten außerhalb des Gehäuses muss analog zu Fall 2 geschützt erfolgen. Seite 16

17 Wann werden Messsysteme verfügbar sein? Versuch einer Abschätzung aus Sicht ENSO NETZ 2012/ Ab 3. Quartal 2012 Projektierung IKT-Infrastruktur Erstellung Konzeption MDM Erstellung Konzeption IS-U Ab 2. Quartal 2013 Erstellung Konzeption MDM Erstellung Konzeption IS-U Ab 4. Quartal 2013 Erste MDM-Systeme am Markt vorhanden Marktrecherche und Auswahl MDM-System Ab 2. Quartal 2014 Erste Geräte verfügbar Beginn Systemimplementierung MDM-System Beginn Bemusterung der neuen Geräte im Labor 2. Halbjahr 2014 Freigabe Gerätetechnik Beschaffung Testweiser Rollout Probebetrieb Gesamtsystem Abnahme 2. Halbjahr 2015 Beginn produktiver Rollout Rollout über 5 Jahre (?) Seite 17

18 Gliederung SyM² - Grundlagen und zu beachtende Auflagen für den Einsatz Messsysteme derzeit bekannte Anforderungen SyM² und Messsyteme eine erste Bewertung Wie weiter? die Vorgehensweise der ENSO NETZ GmbH Seite 18

19 SyM² und Messsysteme eine erste Bewertung Schematische Gegenüberstellung der Konzepte SyM²-Zähler als One-Box-Solution gemäß Schutzprofil? Siegel ME Messeinrichtungen (ME) 1 m Nicht geschützte Kommunikation mit ME Sicherheitsmodul LMN-Schnittstelle Smart Meter Gateway Siegel SMGW WAN-Schnittstelle Gemeinsames Gemeinsames Gehäuse Gehäuse HAN-Schnittstelle Siegel MSB Beachte: Nach außen geführte Schnittstellen (LMN, CLS) sind gemäß Schutzprofil zu schützen! Seite 19

20 SyM² und Messsysteme eine erste Bewertung Diskussion ausgewählter Anforderungen (I) Das Konzept des SyM²-Zählers entspricht in wichtigen Punkten, z.b. in der Variante als One- Box-Solution, bereits den Anforderungen an Messsysteme (Geforderte Prüfung der Daten auf Authentizität und Unversehrtheit, Modularität, Kommunikationsmodul). Grundlegender Anpassungsbedarf besteht jedoch bezüglich der Umsetzung der Weitbereichsund Nahbereichskommunikation in Umsetzung der BSI-Schutzprofile. Es ist zu erwarten, dass das bisherige Kommunikationsmodul durch ein Smart-Meter-Gateway (SMGW) ersetzt wird. Sofern die Anbindung des SyM²-Messwerkes an das SMGW innerhalb des nach außen geschützten Gehäuses des Zählers erfolgt, könnte auch weiterhin auf eine gesicherte Datenübertragung zwischen diesen Komponenten verzichtet werden. Anderseits muss eine gesicherte Kommunikation mit extern angebundenen Zählern (z.b. über Netzknotenmodul) möglich sein, weshalb auch eine gesicherte Verbindung zwischen Messwerk und SMGW benötigt wird. Gleiches gilt auch für Steuerung von Einspeise- und Verbrauchseinrichtungen. Seite 20

21 SyM² und Messsysteme eine erste Bewertung Diskussion ausgewählter Anforderungen (II) Quelle: Technische Richtlinie BSI TR , Version 0.50, Datum , Abbildung 7, Seite 30 Die Verwendung des Kommunikationsprotokolls SML gemäß SyM²-Lastenheft für die WAN- Kommunikation ist nach BSI-TR nicht mehr möglich und daher anzupassen. Einordnung in OSI WAN Kommunikationsstack Aufgabe COSEM IEC OBIS IEC COSEM Interface Classes gemäß COSEM Interface Classes gemäß SM-GW Companion Standard SM-GW Companion Standard Inklusive CMS Security Wrapping Modellierung Identifikation 7: Anwendungsschicht 6: Präsentationsschicht 5: Sitzungsschicht XML XML Abstraktionsschicht (Spezfikation (todo: XSD Spezifikation) im DKE ) SML Web-Services Web-Services pren SOAP (Spezfikation im DKE ) (todo: Mapping XML in SML) (todo: Spezfikation) Verschiedene Notation Read-/ Write-/ Access- Services FTP, SMTP, HTTP, IP-Telemetrie, optional/ offen Transportprotokolle 4: Transportschicht Transport Layer Security (TLS) RFC 4346 Transportsicherung TCP / UDP Verschiedene Pflicht/ Muss Optional/ Offen 3: Netzwerkschicht 2: Verbindungsschicht IPv4 / IPv6 Verschiedenes optional/ offen 1: Physikalische Schicht Seite 21

22 Vergleich Konzept SyM²-Zähler mit Messsystemen gemäß Schutzprofil (III) Im SMGW sind gemäß BSI TR alle über die LMN-Schnittstelle von den Zählern aufgenommenen Messwerte mit einem Zeitstempel sowie der gültigen Tarifstufe zu versehen und abzuspeichern. Grundlage ist die Uhrzeit des SMGW sowie das hinterlegte Tarifprofil. Vor diesem Hintergrund ist das Prinzip des Sekundenindexes im SyM² eigentlich so nicht erforderlich, stört aber auch nicht, wenn die Stempelung im SMGW erfolgt. Die in der Definition des Schutzprofils vorgesehene Ablage von Tarifprofilen sowie die Tarifierung im SMGW widerspricht dem Grundkonzept des SyM²-Gedankens, wonach die Tarifierung in einem nachgelagerten IT-System erfolgt. Vom Grundsatz her lässt sich aber diese Forderung aber auch beim SyM² umsetzen, da die Ausprägung des SMGW als neues Modul eh erfolgen muss und somit die erforderliche Funktionalität in das SMGW integrierbar wäre. Fazit: SyM²-Zähler sollten aus Sicht der ENSO NETZ GmbH nach entsprechender Anpassung auch die Anforderungen von Messsystemen erfüllen können. Seite 22

23 Aktueller Stand VDE-FNN-Lastenhefte Funktionale Funktionale Beschreibung Beschreibung EDL-Zähler EDL-Zähler (u. (u. a. a. Funktionen, Funktionen, Anzeige, Anzeige, Bedienkonzept, Bedienkonzept, Nahkommunikation, Nahkommunikation, Manipulationsschutz) Manipulationsschutz) Lastenheft Lastenheft EDL EDL Elektronische Elektronische Haushaltszähler Haushaltszähler Funktionale Funktionale Merkmale Merkmale und und Protokolle Protokolle Version Version 1.0, 1.0, Konstruktive Konstruktive Beschreibung Beschreibung EDL-Zähler EDL-Zähler (u. (u. a. a. Aufbau, Aufbau, Abmessungen, Abmessungen, Mechanik, Mechanik, Befestigungsvariante, Befestigungsvariante, Plombiermöglichkeit) Plombiermöglichkeit) Basiszähler gemäß 21 b EnWG Beschreibung Beschreibung Multi Multi Utility Utility Communication Communication (u. (u. a. a. Funktionen, Funktionen, Fern-/Nahkommunikation Aufbau, Aufbau, Mechanik, Mechanik, Befestigung) Befestigung) Lastenheft Lastenheft ehz ehz Elektronische Elektronische Haushaltszähler Haushaltszähler in in Stecktechnik, Stecktechnik, konstruktive konstruktive Merkmale Merkmale Version Version 2.1, 2.1, Lastenheft Lastenheft 3.HZ 3.HZ Elektronische Elektronische Haushaltszähler Haushaltszähler mit mit Dreipunkt-Befestigung, Dreipunkt-Befestigung, konstr. konstr. Merkmale Merkmale Version Version Lastenheft Lastenheft MUC MUC Multi Multi Utility Utility Communication Communication Version Version 1.01, 1.01, Umsetzung 40 EnWG Seite 23

24 Angedachte Weiterentwicklung der Lastenhefte auf Basis der Schutzprofile beim VDE FNN FNN-Lastenheft FNN-LastenheftBasiszähler (Funktion) (Funktion) Ausprägung: Ausprägung: Smart Smart Grid GridMeter Funktionale Funktionale Merkmale Merkmale Ausprägung: Ausprägung: SyM²-Basismodul SyM²-Basismodul Funktionale Funktionale Merkmale Merkmale FNN-Lastenheft FNN-LastenheftBasiszähler (Konstruktion) (Konstruktion) Ausprägung: Ausprägung: Drei-Punkt Drei-Punkt Konstruktive Konstruktive Merkmale Merkmale Ausprägung: Ausprägung: Stecktechnik Stecktechnik Konstruktive Konstruktive Merkmale Merkmale FNN-Lastenheft FNN-LastenheftSmart-Meter-Gateway (Konstruktion, (Konstruktion, Merkmale Merkmale zu zu Dreipunkt Dreipunkt und und Stecktechnik) Stecktechnik) FNN-Lastenheft FNN-LastenheftSmart-Meter-Gateway (Funktion, (Funktion, Merkmale Merkmale nach nach TR TR 03109, 03109, SyM²-KM, SyM²-KM, MUC) MUC) Quelle: Verändert nach VDE FNN, Projekt MessSystem 2020 Eckpunkte, Zentrale Ziele und Rahmenbedingungen, Seite 10, Bild 3, Berlin, Seite 24

25 Gliederung SyM² - Grundlagen und zu beachtende Auflagen für den Einsatz Messsysteme derzeit bekannte Anforderungen SyM² und Messsyteme eine erste Bewertung Wie weiter? die Vorgehensweise der ENSO NETZ GmbH Seite 25

26 Einsatz von SyM²-Zählern Mögliche Einsatzstrategien aus Sicht der ENSO NETZ Strategie Einsatz von SyM²-Zählern für Neuanlagen vorgezogener Turnuswechsel bis unter Ausnutzung der Übergangsfrist gemäß 21 e Absatz 5 EnWG Umrüstung eingebauter SyM² nach Ablauf der Eichgültigkeit Einsatz von SyM²-Zählern für Neuanlagen und beim planmäßigen Turnuswechsel außerplanmäßiger Zählerwechsel nach Vorliegen MS-konformer SyM²-Zähler Umrüstung MS-eingebauter SyM² nach Ablauf der Eichgültigkeit Einsatz von VDEW-Lastheftzähler bis zum Vorliegen messsystemkonformer SyM²-Zähler außerplanmäßiger Zählerwechsel nach Vorliegen MS-konformer SyM²-Zähler Bewertung aus Sicht ENSO NETZ SyM²-Zähler können 8 Jahre im Netz bleiben Kosten für ungeplanten Zähler- u. Modemtausch Wann sind Messsysteme wirklich verfügbar? Schaffung von Spitzen beim Turnuswechsel Zusätzliche nicht MS-konforme Gerätetechnologie SyM²-Zähler können 8 Jahre im Netz bleiben Zusätzliche nicht MS-konforme Gerätetechnologie Keine neue nicht MS-konforme Gerätetechnologie Kein ungeplanter Gerätetausch vor Messsystemen Tausch aller Zähler ab Vorliegen Messsysteme Seite 26

27 es bleibt spannend! ENSO NETZ GmbH