Os protocolos DLMS/COSEM para os medidores inteligentes de energia elétrica

Requisitos especifica o perfil DLMS/COSEM para os medidores inteligentes de energia elétrica, abrangendo as suas funcionalidades e os meios de comunicação para acessos local e remoto. O perfil inclui apenas desvios, esclarecimentos ou acréscimos ao padrão DLMS/COSEM, específicos para o medidor inteligente de energia elétrica, conforme os requisitos estabelecidos nas normas brasileiras aplicáveis a este tipo de dispositivo.

Fonte: Equipe Target 27/04/2022
Postado: Eng. Elet. Vanderlei Felisberti 

O medidor inteligente de energia elétrica atua como um servidor DLMS/COSEM, conforme mostrado na figura abaixo, disponibilizando informações de gerenciamento do dispositivo e informações de medição de energia, utilizando objetos COSEM. A comunicação com os clientes DLMS/COSEM é provida pela pilha de comunicação composta pela camada de aplicação DLMS/COSEM e pelas demais camadas estabelecidas nos perfis de comunicação, tanto para comunicação local como para comunicação remota.

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Neste perfil estão referenciados os perfis de comunicação HDLC e PLC-PRIME, como estabelecidos na IEC 62056-5-3, o perfil de comunicação RF-Wi-SUN e o perfil de comunicação RF-LoRaWAN. Esta norma especifica o conjunto de objetos que podem estar presentes em um medidor inteligente de energia elétrica, de acordo com as funcionalidades especificadas e implementadas.

No DLMS/COSEM, o equipamento de medição é modelado em dispositivos físicos e lógicos. O dispositivo geral é o dispositivo físico. O dispositivo físico pode conter vários dispositivos lógicos. O dispositivo lógico de gerenciamento (SAP = 0x01) é um componente obrigatório em todos os dispositivos físicos, para atender às requisições do cliente público quanto às informações da estrutura interna do dispositivo.

Este perfil também implementa as operações de gerenciamento do dispositivo, como serviços CIASE, notificação de eventos e alarmes, atualização de firmware, configuração e parametrização, bem como atende às requisições quanto às informações de medição relacionadas a faturamento, qualidade da energia elétrica, cargas do sistema de distribuição, estudos de previsão de demanda, curvas de carga e apuração das perdas técnicas, conforme estabelecido no Prodist-5.

Para o medidor múltiplo, como o sistema distribuído de medição de energia elétrica (SDMEE), estão especificados o dispositivo lógico de gerenciamento (SAP = 0x01), para atender às requisições do cliente público e para implementar as operações de gerenciamento do dispositivo, bem como o dispositivo lógico de medição para atender, para cada unidade de medição, às requisições quanto às informações de medição relacionadas a faturamento, qualidade da energia elétrica, cargas do sistema de distribuição, estudos de previsão de demanda, curvas de carga e apuração das perdas técnicas.

Os dispositivos de medição devem seguir a sequência numérica a partir do (SAP = 0x10), e podem ter relação com possíveis vinculações físicas, como slots. Foram estabelecidos quatro clientes em função do conjunto de informações a ser disponibilizado pelos dispositivos lógicos, no lado do servidor, aos processos de aplicação no lado do cliente, conforme descrito a seguir.

O cliente público – SAP = 0x10: sua principal função é revelar a estrutura de um equipamento de medição desconhecido, por exemplo, recém-instalado. Isso ocorre em uma associação obrigatória entre o cliente público e o dispositivo lógico de gerenciamento, sem precauções de segurança.

Uma vez que a estrutura seja conhecida, os dados podem ser acessados usando os mecanismos de autenticação apropriados e a proteção criptográfica das mensagens xDLMS e dos dados COSEM. Devido ao fato de o cliente público estar com a menor segurança (sem segurança), ele não pode ler dados de medição nem executar programação. Sua função é apenas suportar a observação da estrutura interna do dispositivo físico.

O cliente remoto de gerenciamento e medição – SAP = 0x01 é o cliente a ser usado pelo concentrador/coletor de dados, ou pelo sistema central, para conexões ponto a ponto e “broadcast” com os medidores por acesso remoto. Este cliente pode executar qualquer operação permitida nos dispositivos. São requeridos acesso com senha, criptografia e autenticação (HLS).

O cliente local de gerenciamento e medição – SAP = 0x02 é o cliente a ser usado pelo concentrador/coletor de dados, ou pelo sistema central, para conexões ponto a ponto e broadcast com os medidores por acesso local. Este cliente pode executar qualquer operação permitida nos dispositivos, exceto escrever em qualquer atributo do objeto de associação do cliente remoto de gerenciamento e medição, e de objetos de configuração de segurança. São requeridos acesso com senha, criptografia e autenticação (HLS).

O cliente de leitura – SAP = 0x03 é para fins de leitura de parâmetros e dados de energia. É requerido acesso com senha (LLS). Os direitos de acesso determinam os direitos do (s) cliente (s) para acessar atributos e métodos do objeto COSEM em uma associação.

O conjunto de direitos de acesso depende da função do cliente e é pré-configurado no servidor. O direito de acesso a cada atributo para todos os objetos estabelecidos deve ser gerenciado. Isso diz respeito ao direito de acesso das funções Get, Set e Action.

De acordo com o cliente, um determinado atributo pode não estar acessível para as funções Get, Set ou Action. Quando o serviço Get, Set ou Action não é permitido para um atributo, o resultado a ser retornado, no caso de uma tentativa de acesso, deve ser um resultado de leitura-gravação-negada. Isso não pode ser considerado um erro de protocolo.

O cliente de leitura deve ter direitos de acesso para ler atributos, parâmetros ou registro de dados. O cliente remoto de gerenciamento e medição deve ter todos os direitos de acesso necessários para a operação e manutenção do sistema de medição. Este cliente tem acesso ao medidor por meio de comunicações remotas.

O cliente local de gerenciamento e medição tem os mesmos direitos de acesso do cliente remoto de gerenciamento e medição, exceto de escrita, em qualquer atributo do objeto de associação do cliente remoto de gerenciamento e medição e de objetos de configuração de segurança. O cliente público e o cliente de leitura não têm permissão de leitura e de escrita em qualquer valor de senha.

O cliente público está sempre disponível para verificar a lista de dispositivos. A atualização das chaves é sempre feita pelo cliente de gerenciamento e medição. As senhas LLS ou HLS e/ou as chaves de segurança do medidor não podem ser lidas por cliente algum.

A definição dos níveis de acesso de cada cliente está explicitada nas tabelas dos objetos. O perfil de comunicação HDLC é o de comunicação para os medidores que operam dispositivos HDLC (High-Level Data Link Control).

O HDLC é um protocolo de camada de enlace de dados que é síncrono, transparente e orientado a bit, desenvolvido pela International Organization for Standardization (ISO). O padrão atual para o HDLC é a ISO/IEC 13239 e o estabelecido na documentação do DLMS User Association.