Smart Metering und PTB-Anforderungen 50.8 Ulrich Grottker PTB, 8.51 9. Internationale EMATEM Sommerschule Kloster Seeon 18.-20. September 2013 Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 1
Überblick Einordnung der A50.8, Bezug zu BSI-PP / TR Messsystem mit Smartmeter Gateway o Bestandteile nach Eichgesetz Anforderungen an SMGW o Datenakquisition o Regelwerk, Auswerteprofile, TAF o Messwertdarstellung, Anzeige o Speicherung und Visualisierung zur Rechnungskontrolle o Zeitrealisierung, Fehlererkennung, Eichlog, Manipulationsschutz o Schnittstellen, Rückwirkungsfreiheit (rollenbezogen) o Softwarearchitektur Anforderungen an Kundenanzeige Anforderungen an Kommunikationsadapter Anforderungen an Zeitserver Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 2
Einordnung der A50.8, Bezug zu BSI-PP / TR Gesetzliche Basis o EnWG / MSysV EG/EO, MEG Zusammenarbeit BSI, PTB, Eichbehörden o Integration der eichrechtlichen Anforderung in PP/TR o BSI, CC: Vertrauenswürdige Rollenvertreter, Befugnisse und Verbote EG: Niemandem ist Zugriff erlaubt, technische Maßnahmen o o Integrationsgrad von eichrechtlichen Anforderungen geringer als anfänglich erwartet, A50.8 umfangreicher A50.8 baut auf PP/TR auf und interpretiert und ergänzt sie Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 3
Messsystem mit Smartmeter Gateway SMGW-Messsystem aus eichrechtlicher Sicht Neue Zähler (LMN-kompatibel) Kap. 5 LMN Gateway, Zusatzeinrichtung Kommunikationsadapter Kap. 7 TOE Eichpflichtige Teile Bestandszähler, MID-Zähler Security Module HAN Kap. 8 Zeitserver Kundendisplay Kap. 6 WAN Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 4
Eichrechtlich relevante Bestandteile des Smartmeter Gateways Datenflussplan Zählerstand (LMN) Zählerprofil, TR 4.3 Originäre Auswerteprofil, TAF, TR 4.2.2 TR 3.4 Aktuelle Messwert- (HTML-Seite) Browser (HAN) Datenakquisition Regelwerk, Tarifanwendungsfälle Generierung Messwert- http-server TR 4.5 Archiv 2 3 Rechnungskompatible (HTML-Seite) Ablaufsprache(AS) oder SequentialFunctionChart(SFC), EN 61131-3 Speicherung zum Abschluss des Vorgangs Visualisierung zur Rechnungsprüfung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 5
Anforderungen an das Smartmeter Gateway PTB-A 50.8 Gliederung Zählerstand (LMN) Kap. 5.1.1 Kap. 5.1.2 Kap. 5.1.2.3.2(a) Kap. 5.1.2.3.1 Kap. 6 Originäre Aktuelle Messwert- (HTML-Seite) Browser (HAN) Datenakquisition Regelwerk, Tarifanwendungsfälle Generierung Messwert- http-server Kap. 11 Archiv 2 3 Rechnungskompatible (HTML-Seite) Speicherung zum Abschluss des Vorgangs Kap. 5.1.2.4 Visualisierung zur Rechnungsprüfung Kap. 5.1.2.5, 5.1.2.3.2(d) Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 6
5.1.1 Anforderungen an Datenakquisition Datenakquisition Zählerstand (LMN) Kap. 5.1.1 Kap. 11 Originäre Datenakquisition Anforderungen an Funktionen: Transformationaller Datenformate im LMN in die Datenstruktur originäre Fehlererkennung und Aktuelle -registrierung Einhaltung der Fehlergrenzenfür Messwert- Browser Registrierungszeitpunkte (Kap. 11) (HAN) (HTML-Seite) Downloadanforderungenbei Ladefähigkeit serialisierter Zählerprofile (COSEM-Objekte) Regelwerk, Anforderung an Datenrepräsentation: Generierung Tarifanwen- Je realem Zähler Messwert- eine Instanz der http-server originären dungsfälle Parametrierung der Zählerprofile: Geräte-ID, Registrierperiode, Rechnungskompatible Wandlerfaktor, OBIS, Eichlog-Eintrag Archiv 2 3 bei Parameteränderung (HTML-Seite) Speicherung zum Abschluss des Vorgangs Visualisierung zur Rechnungsprüfung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 7
Anhang A3: Anforderungen an die Datenakquisition Zeitüberwachung bei Datenakquisition, uni-direktionale Kommunikation: SMGW Zähler t r T r t Empfang gelungen, Weiterleitung zum Kundendisplay Empfang nicht gelungen t r -T rflr Empfang gelungen, Verwendung zur Abrechnung t r t r +T rflr Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 8
Anhang A3: Anforderungen an die Datenakquisition Zeitüberwachung bei Datenakquisition, bi-direktionale Kommunikation: t SMGW t r -T rflr t r Übertragung nicht gelungen Zähler t r +T rflr Empfang gelungen, Weiterleitung zum Kundendisplay T r T r t r -T vflr Empfang gelungen, aber nicht innerhalb aller Fehlergrenzen, keine Verwendung zur Abrechnung t r t r -T rflr t r +T rflr t r +T vflr Empfang gelungen, innerhalb aller Fehlergrenzen, Verwendung zur Abrechnung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 9
5.1.2 Anforderungen an Auswerteprofile und Regelwerk Datenflussplan Zählerstand (LMN) Originäre Datenakquisition Anforderungen an Funktionen: Verknüpfung ein oder mehrerer originärer Kap. 5.1.2 n durch Regelwerk Fehlerregistrierung, Aktuelle Fehlergrenzen Kontrolle Messwert- der Eingaben des GW-Admin Browser Ggf. Innere Signatur (HAN) (HTML-Seite) Funktionen gesteuert durch Regelwerk des aktiven TAF Regelwerk, Anforderung Generierung an Datenrepräsentation: Tarifanwendungsfälle aktivem Genau Messwert- eine abgeleitete http-server je TAF Kein direkter Schreibzugriff auf Daten durch LV, GW-Admin usw. Schreibschutzwenn Rechnungskompatible Gültigkeitszeitraum Archiv 2 3 abgelaufen Parametrierung: Parameter (HTML-Seite) in Auswerteprofile, eingebbar durch GW-Admin, Registrierung in LV-Log Speicherung zum Abschluss des Vorgangs Visualisierung zur Rechnungsprüfung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 10
5.1.2.3 Anforderungen an das Smartmeter Gateway Datenflussplan Speicherung zum Abschluss des Vorgangs Kap. 5.1.2.3.2(a) Kap. 5.1.2.3.1 Kap. 6 Aktuelle Anforderungen Zählerstand Funktionen: Originäre Messwert- Browser Erzeugungvon (LMN) HTML-oder XML-Dateien zur (HAN) der eichrechtlich relevanten (HTML-Seite) Informationen Bereitstellungin http-server oder als Webservice für Kundendisplay Daten- im HAN Regelwerk, Generierung Anforderung an Datenrepräsentation: Tarifanwen- Messwert- http-server akquisition HTML-Dateien mit minimalen dungsfälle Interaktionsmöglichkeiten, nur interne Verlinkung Ergonomische Gestaltung Rechnungskompatible Archiv Darzustellende Informationen: 2 3 Aktuelle Messwerte, abgeleitete, (HTML-Seite) abhängig vom aktivierten TAF Benutzerschnittstelle bei LV-Autorisierung Visualisierung zur Rechnungsprüfung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 11
5.1.2.4 Anforderungen an das Smartmeter Gateway Datenflussplan Zählerstand (LMN) Originäre Archiv 2 3 Datenakquisition Anforderungen an Funktionen: Aktuelle Speicherungder nam Messwert- Browser Ende der Abrechnungsperiode (HAN) AutomatischeLöschung (HTML-Seite) nach vorgegebenen Fristen, keine manuelle Löschung Regelwerk, Anforderung Generierung an Datenrepräsentation: Tarifanwen- Messwert- Aufbewahrungvon http-server Zählerkonfiguration, dungsfälle Auswerteprofil, n je Abrechnungsperiode, LV-Log Rechnungskompatible (HTML-Seite) Speicherung zum Abschluss des Vorgangs Kap. 5.1.2.4 Visualisierung zur Rechnungsprüfung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 12
5.1.2.5 Anforderungen an das Smartmeter Gateway Datenflussplan Anforderungen an Funktionen: Sammeln der vom LV gewählten historischen Daten Zugriff nur auf die Domäne des eingeloggten LV Generierungvon Zählerstand HTML-oder Originäre XML-Dateien aus den archivierten (LMN) Daten Übergabe an http-server oder Webservice Anforderung an Datenrepräsentation: Gestaltung so, dass ein Vergleich mit der Rechnung ermöglicht wird. Daten- Regelwerk, Darzustellende Inhalte: Tarifanwendungsfälle akquisition LV-Log, Benutzerschnittstelle bei LV-Autorisierung, Daten zur Rechnungsprüfung Generierung Messwert- Aktuelle Messwert- (HTML-Seite) http-server Browser (HAN) Archiv 2 3 Rechnungskompatible (HTML-Seite) Speicherung zum Abschluss des Vorgangs Visualisierung zur Rechnungsprüfung Kap. 5.1.2.5, 5.1.2.3.2(d) Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 13
Anforderungen entsprechend PTB-A 50.7 5.2 Zeitrealisierung und Synchronisation o o o Gangreserve für sofortige Fortsetzung der Messungen nach Spannungswiederkehr Synchronisation mit PTB-Zeitserver, kryptografische Sicherung Fehlergrenzen: Länge von Zeitspannen ±1%, Verschiebung der Registrierperioden gegen die gesetzliche Zeit ±3 % 5.3 Fehlererkennung o Erweiterung gegenüber A50.7 o Vorschlag eines einheitlichen 5stufigen Fehlercodes o 2stufige Testtiefe o Tests automatisch zyklisch oder manuell von Ferne; Ergebnisse im Eichlog 5.4 Eichlog o Erweiterung gegenüber A50.7 o Ergänzungen zur Tab. 43 der TR 5.5 Maßnahmen zum Schutz gegen Manipulationen o o Mechanisch-physische Sicherungen gemäß TR Innere Signatur bei zentraler Tarifierung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 14
5.6 Spezielle eichrechtliche Anforderungen an die Software Rückwirkungsfreiheit, Rechte der Rollenvertreter SMGW Unzulässige GW-Admin- Befehle Kap. 5.6.1 TR 3.2.3, 4.4.4 Zulässige GW-Admin- Befehle GW-Admin- Befehle WAN Befehlsfilter Autorisierung Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 15
5.6 Spezielle eichrechtliche Anforderungen an die Software Rückwirkungsfreiheit, Rechte der Rollenvertreter SMGW Unzulässige GW-Admin- Befehle Zulässige Befehle für die Rolle GW-Admin: Abruf des Eichlogs Konfiguration der Messwerterfassung und verarbeitung Parametrisierung der TAF Kap. 5.6.1 TR 3.2.3, 4.4.4 Zulässige GW-Admin- Befehle GW-Admin- Befehle Unzulässige Befehle, Ausführung verhindert: Download von nicht zertifizierten Updates, COSEM- Befehlsfilter Objekten, Autorisierung Eingabe Parameterwerten außerhalb der zulässigen Grenzen Direktes Schreiben oder Löschen von eichrechtlich relevante Messwertvariablen, Logs, WAN Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 16
5.6 Anforderungen an die Architektur Multiuser-Architektur, Beispiel für die Aggregation der LV-Daten und Parameter LV-Instanz LV-Instanz LV-Instanz LV-Domäne Aktuelle Daten Zähler-Instanz Zähler-Instanz Parameter: Parameter: Parameter: Geräte-ID Geräte-ID Geräte-ID Reg.-Periode Reg.-Periode Reg.-Periode Messwerte: Messwerte: Messwerte: Originäre Originäre Originäre Historische Daten Archiv: Originäre n Archiv: n LV-Log GW-Admin-Instanz EMT-, Servicetechniker-Instanz usw. SMGW Stammdaten LV Auswerteprofile (Parameter für Regelwerk) Betriebssystem, Laufzeitsystem, Firmware Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 17
5.6 Anforderungen an die Architektur Multiuser-Architektur, Softwaretrennung, Rückwirkungsfreiheit LV-Instanz LV-Domäne Aktuelle Daten Historische Daten GW-Admin-Instanz SMGW Zähler-Instanz Zähler-Instanz Parameter: Parameter: Parameter: Geräte-ID Geräte-ID Geräte-ID Reg.-Periode Reg.-Periode Reg.-Periode Messwerte: Messwerte: Messwerte: Originäre Originäre Originäre Stammdaten LV Archiv: Originäre n Archiv: n LV-Log Auswerteprofile (Parameter für Regelwerk) System- Befehl Betriebssystem, Laufzeitsystem, Firmware Unmittelbarer Wert, Parameter Indirekter Befehl (Zulässige) GW- Admin-Aktion (schreiben) WAN Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 18
6 Kundendisplay Funktionen, Hardware Von SMGW HTML HTML HTML HTML Browser Lieferant: naturstrom Name: Grottker Tarif: TAF2 T1: 0004309,27 kwh T2: 0000701,43 kwh P: 2331 W Aktiv: T1 HAN Anforderungen an Funktionen: Zum http-server des SMGW kompatibler Browser oder kompatibler Client für Webservices Bedienerführung und Navigation Authentifizierung des Benutzers Anforderung an Hardware: Vorrichtung zur Aufnahme eines Zertifikatsträgers Vorrichtung zur Eingabe von Kennung/Passwort Vorrichtung zur Navigation 7 8 9 4 5 6 1 2 3 C < 0 ^ v E > Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 19
7 Kommunikationsadapter Eingangsvarianten: Impuls, parallel (Encoder), unidirektional, bidirektional: Schnittstellen- Adapter Bildung neuer Messwerte Umcodierung Schnittstellen- Adapter Impuls Zählerstandsencoder MSB, EDL21/40 TCP/IP-SML Modbus andere nicht LMNkompatible wmbus, EN 13757 LMN RS485, HDLC Konverter Telegrammpuffer, einheitliches LMN-Format Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 20
7 Kommunikationsadapter Eingangsvarianten: Impuls, parallel (Encoder), unidirektional, bidirektional: Impuls Zählerstandsencoder MSB, EDL21/40 TCP/IP-SML Modbus andere nicht LMNkompatible Konverter Schnittstellen- Adapter Bildung neuer Messwerte Anforderungen an Funktionen: Umcodierung Schnittstellen- Impulsschnittstelle: Fehlergrenze ±1% Quantisierung und Auflösung Adapter Möglichst geringe Verzögerung bei Weiterleitung des Messwertes (z.b. durch Push- Telegramm) wmbus, EN 13757 Umformung in ein LMN-kompatibles Protokollformat LMN Weitere Anforderung: RS485, HDLC Schnittstellen rückwirkungsfrei Versand des Firmware/Software- Identifikators Schutz der Parameter (Impulswertigkeit, Hersteller-ID, ) und Messwertspeicher (Arbeit/Volumen bei Impulszählung) gegen Schreibzugriff Telegrammpuffer, Sicherung der Übertragung vom Zähler zum einheitliches K. oder Wiederholzählwerk im SMGW LMN-Format Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 21
8 Externer Zeitserver Zeitinfrastruktur und Zeitserver PTB- Zeitserver GW- Admin- Zeitserver ntpmit Preshared Keys WWW SMGW SMGW SMGW ntp-https (Webservice) ntp-tls (ntp-service) WAN WWW Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 22
8 Externer Zeitserver Zeitinfrastruktur und Zeitserver Infrastruktur: Ein Zeitserver oder Zeitserververbund beim GW-Admin, hohe Verfügbarkeit Synchronisation mit PTB-Zeitserver, gesichert mit Preshared Keys GW-Admin-Zeitserver: Fehlergrenze ±1% der Fehlergrenze des SMGW(±90 ms) Synchronisation der SMGW mit GW-Admin-Zeitserver gemäß [TR, 3.2.6.3.3.1], TLS-gesichert Umrechnung von UTC auf die gesetzliche Zeit (MEZ/MESZ); SMGW dürfen intern für Zeitstempel auch UTC verwenden RTC mit Gangreserve, Unterbrechungsfreie Stromversorgung SMGW SMGW SMGW GW- Admin- Zeitserver ntpmit Preshared Keys PTB- Zeitserver WWW ntp-https (Webservice) ntp-tls (ntp-service) WAN WWW Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 23
A1 Anforderungen an Betriebssysteme (1) Sicherheit des Bootvorgangs (2) Beschränkung der Bedienmöglichkeiten (3) Abschottung der Programm- und Datenbereiche gegeneinander (4) "Rückwirkungsfreiheit" der Schnittstellen (5) Beschränkung der Dienste (6) Update des Betriebssystems Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 24
Zusammenfassung PTB-A50.8 ergänzt PP/TR um eichrechtliche Aspekte. Gilt nur für diese Art von Geräten, PTB-A50.7 bleibt erhalten für andere Zusatzeinrichtungen. Noch zu ergänzen bzw. anzupassen: TAF nach Feinspezifikation der COSEM/DLMS-Objekte. Ggf. Verfeinerung der Anforderungen an Betriebssysteme in Abstimmung mit BSI. Jetziger Entwurf enthält technische Anforderungen an das Gerät. Prüfmethoden, Verwenderauflagenund mitgeltendevorschriften sollen noch ergänzt werden. Smart Metering und PTB-Anforderung 50.8, EMATEM, 18. September 2013 25