Unlocking Efficiency and Empowering Consumers: The Advanced Metering Infrastructure (AMI) Revolution
AMIist eine voll ausgestattete Infrastruktur, die in aktuelle und zukünftige Versorgungs-Prozesse und -Anwendungen integriert werden muss, anstatt eine einzelne technologische Installation zu sein.
Diese Infrastruktur umfasst Smart Meter, Kommunikationsnetzwerke von den Zählern zu lokalen Datenkonzentratoren, Backhaul-Kommunikationsnetzwerke zu Unternehmensrechenzentren, Meter Data Management Systems (MDMS) und schließlich die Datenintegration in bestehende und neue Softwareanwendungsplattformen. Heimnetzwerksysteme umfassen kommunizierende Thermostate und andere Steuerungen im Haushalt. AMI bietet auch einen hochgradig „intelligenten“ Schritt in Richtung der Modernisierung der gesamten Energieinfrastruktur.
Die Schnittstellen zwischen den AMI-Technologien werden visuell in Abbildung 1 unten dargestellt:
Smart Meter liefern dem Benutzer und dem Dienstanbieter auf Verbraucherebene Verbrauchsinformationen. Um den Verbrauchern zu helfen, sich ihres Energieverbrauchs bewusster zu werden, verbinden sich Smart Meter mit In-Home-Displays. Darüber hinaus können Laststeuergeräte wie intelligente Thermostate die Stromnachfrage je nach zuvor festgelegten Verbraucherpreispräferenzen ändern, dank der Kenntnis der vom Dienstanbieter bereitgestellten Strompreise. Basierend auf diesen wirtschaftlichen Indikatoren bauen anspruchsvollere Kunden verteilte Energieressourcen (DER) auf. Darüber hinaus verarbeiten Verbraucherportale AMI-Daten so, dass intelligentere Energieverbrauchsentscheidungen ermöglicht werden und sogar interaktive Dienste wie Vorauszahlung angeboten werden.
Um den Betrieb, die Wirtschaftlichkeit und den Kundenservice zu verbessern, verwendet der Dienstanbieter (Versorgungsunternehmen) neue, verbesserte oder bestehende Back-Office-Systeme, um AMI-Daten zu erfassen und zu analysieren. AMI bietet beispielsweise eine schnelle Eingabe zu Kundenausfällen und Stromqualität, so dass der Dienstanbieter Gitterprobleme schnell korrigieren kann. Darüber hinaus wird die Grid-Automatisierung auf Stations- und Stromkreisebene durch die bidirektionale Kommunikationsinfrastruktur des AMI unterstützt. Das enorme Volumen an neuen Daten, das von AMI kommt, ermöglicht ein besseres Utility-Asset-Management sowie eine bessere Planung für die Anlagenwartung, -ergänzungen und -ersatz. Einer der zahlreichen Vorteile von AMI ist die verbesserte Zuverlässigkeit und Effizienz des Netzes.
Warum AMI?
AMI-EINFÜHRUNG & DATENWACHSTUM
Abbildung 2.
WELCHE TECHNOLOGIEOPTIONEN STEHEN FÜR AMI ZUR VERFÜGUNG?
Ein AMI-System besteht aus verschiedenen Technologien und Programmen, die kombiniert wurden, um als eine Einheit zu arbeiten:
• Smart Meter
• Weitbereichs-Kommunikationsinfrastruktur
• Home Area Networks (HANs)
• Meter Data Management Systems (MDMS)
• Operational Gateways
SMART METER
In der überwiegenden Mehrheit seiner Geschichte dienten konventionelle elektromechanische Zähler als Kasse des Versorgungsunternehmens. Auf Wohnebene erfassten diese Zähler lediglich die Gesamtmenge der über einen bestimmten Zeitraum, der in der Regel einen Monat betrug, verbrauchten Energie. Smart Meter sind Festkörper-Programmiergeräte, die eine Vielzahl von Dingen tun können, darunter die Mehrheit oder alle der folgenden:
• Zeitbasierte Preisgestaltung
• Verbrauchsdaten für Verbraucher und Versorgungsunternehmen
• Net-Metering • Benachrichtigung über Stromausfall (und -wiederherstellung)
• Fernbedienung Ein-/Ausschaltvorgänge
• Lastbegrenzung für „schlechte Zahlung“ oder Demand-Response-Zwecke
• Energie-Vorauszahlung
• Überwachung der Stromqualität
• Manipulations- und Energiediebstahlerkennung
Ein Smart Meter ist auch ein grüner Zähler, da er Demand Response ermöglicht, was Emissionen und Kohlenstoffemissionen reduzieren kann. Es fördert eine höhere Energieeffizienz, da gezeigt wurde, dass Informationsrückmeldungen die Verbraucher dazu veranlassen, ihren Verbrauch zu reduzieren.
KOMMUNIKATIONSINFRASTRUKTUR
DieAMIKommunikationsinfrastruktur ermöglicht eine kontinuierliche Interaktion zwischen dem Versorgungsunternehmen, dem Verbraucher und der elektrischen Last, die gesteuert werden kann. Sie muss offene bidirektionale Kommunikationsstandards verwenden und gleichzeitig hochsicher bleiben. Über AMI hinaus hat sie das Potenzial, als Grundlage für eine Vielzahl moderner Grid-Funktionen zu dienen. Lokale Konzentratoren, die Daten von Zählergruppen erfassen und über einen Backhaul-Kanal an einen zentralen Server übertragen, sind eine der gängigsten Architekturen. Für die Bereitstellung eines Teils oder der gesamten Architektur können verschiedene Medien in Betracht gezogen werden:
• Power Line Carrier (PLC)
• Broadband Power Lines (BPL)
• Kupfer- oder Glasfaser
• Wireless (Funkfrequenz), entweder zentralisiert oder verteiltes Mesh
• Internet
• Kombinationen der obigen
HOME AREA NETWORKS (HAN)
Ein HAN kommuniziert mit einem Verbraucherportal, um Smart Meter mit steuerbaren elektrischen Geräten zu verbinden. Seine Energiemanagementfunktionen können Folgendes umfassen:
• In-Home-Displays, so dass der Verbraucher immer weiß, wie viel Energie verbraucht wird und wie viel sie kostet.
• Reaktionsfähigkeit auf Preissignale basierend auf vom Verbraucher eingegebenen Präferenzen
• Sollwerte, die Versorgungs- oder lokale Steuerungsaktionen auf ein vom Verbraucher angegebenes Band beschränken
• Laststeuerung ohne laufende Verbraucherbeteiligung
Indem es als „Agent“ des Verbrauchers fungiert, stellt das HAN/Verbraucherportal eine intelligente Schnittstelle zum Markt bereit. Es kann auch bei neuen Mehrwertdiensten wie der Sicherheitsüberwachung helfen.
METER DATA MANAGEMENT SYSTEM (MDMS)
Ein MDMS ist eine Datenbank, die Analysetools enthält, die die Interaktion mit anderen Informationssystemen ermöglichen (siehe Operational Gateways unten), wie z. B. die unten aufgeführten:
• Das Consumer Information System (CIS), Abrechnungssysteme und Versorgungsunternehmen-Websites
• System für Ausfallmanagement (OMS)
• Enterprise Resource Planning (ERP)-Systeme für Qualitätsmanagement und Lastprognose
• Geografisches Informationssystem (GIS)
• Transformatorlastmanagement (TLM)
• Mobile Workforce Management (MWM)
BETRIEBS-GATEWAYS
AMI kommuniziert mit einer Vielzahl von systemseitigen Anwendungen (einschließlich MDMS) zur Unterstützung von:
Advanced Distribution Operations (ADO)
• Erweiterte Sensoren im Verteilungsmanagementsystem (einschließlich PQ-Daten von AMI-Zählern)
• Erweiterte Ausfallverwaltung (AMI-zählerbasierte Echtzeit-Ausfallinformationen)
Advanced Transmission Operations (ATO)
• Umspannwerksautomatisierung
• Hochgeschwindigkeits-Informationsverarbeitung
• Erweiterter Schutz und Steuerung (einschließlich Verteilungssteuerung zur Verbesserung der Übertragungsbedingungen) Zähler)
Advanced Asset Management (AAM)
AMI-Daten helfen AAM auf folgende Weise:
• Betriebsdaten des Systems
• Anlagen-„Zustands“-Daten
• Betrieb zur Optimierung der Anlagennutzung
• Planung von Übertragung und Verteilung
Vorteile
Die Vorteile von AMI sind zahlreich und lassen sich im Wesentlichen wie folgt einteilen:
• Operative Vorteile – AMI kommt dem gesamten Netz zugute, indem es die Zählerablesegenauigkeit verbessert, Energiediebstahl erkennt und auf Stromausfälle reagiert, und dabei die Notwendigkeit einer Vor-Ort-Zählerablesung eliminiert.
• Finanzielle Vorteile – AMI bietet Energie-, Wasser- und Gasunternehmen finanzielle Vorteile, indem es die Ausrüstungs- und Wartungskosten senkt, eine schnellere Wiederherstellung der Stromversorgung bei Ausfällen ermöglicht und den Abrechnungsprozess rationalisiert.
• Kundenvorteile – AMI kommt Stromkunden zugute, indem es Zählerausfälle frühzeitig erkennt, eine schnellere Wiederherstellung der Versorgung ermöglicht und die Abrechnungsgenauigkeit und -flexibilität verbessert. AMI bietet auch zeitbasierte Tarifoptionen, die Kunden helfen können, Geld zu sparen und ihren Energieverbrauch zu steuern.
• Sicherheitsvorteile – Die AMI-Technologie ermöglicht eine verbesserte Überwachung der Systemressourcen, wodurch potenzielle Cyber-Terror-Bedrohungen für das Netz reduziert werden.
Herausforderungen
• Hohe Kapitalkosten: Eine vollständige Implementierung von AMI erfordert den Kauf aller Hardware- und Softwareelemente, einschließlich Zählern, Netzwerkinfrastruktur und Netzwerkverwaltungssoftware, zusätzlich zu den Kosten für die Einrichtung und Wartung von Informationstechnologiesystemen und Messinfrastruktur.
• Integration: Customer Information Systems (CIS), Geographical Information Systems (GIS), Outage Management Systems (OMS), Work Management (WMS), Mobile Workforce Management (MWM), SCADA/DMS, Distribution Automation System (DAS) usw. müssen alle in AMI integriert werden, ein komplexes System von Technologien.
• Standardisierung: Um ein AMI-basiertes Netzsystem ordnungsgemäß zu verbinden und zu warten, müssen Interoperabilitätsstandards – die universelle Anforderungen für AMI-Technologie, -Einsatz und -Betrieb festlegen – erstellt werden.
Fazit
Im 21. Jahrhundert wurden erhebliche technologische Fortschritte in der Nutzung und Bereitstellung von elektrischer Energie erzielt. Um die Schwierigkeiten zu überwinden, mit denen diese Verbesserungen konfrontiert sind, werden neue Werkzeuge und Strategien benötigt. Ein solches Instrument ist die Advanced Metering Infrastructure. Eine Infrastruktur, die die Echtzeit-Datenerfassung von Verbrauchern durchführen, die Daten kommunizieren und die Exekutivdirektiven an die Lasten zurücksenden kann, hat sich als Ergebnis von Fortschritten und Entwicklungen in Elektronik, Instrumentierung, Kommunikation und Datenverarbeitung manifestiert. Mit Hilfe dieser nützlichen Technologie können Betreiber und Versorgungsunternehmen ihre Netzwerkleistung mit Informationen aus erster Hand über seinen Zustand planen und optimieren. Beide Enden des Kunden und des Anbieters könnten die gesammelten Daten zur Verbrauchsregulierung verwenden.
Energieunternehmen und Verbraucher können Millionen von Dollar an Schadensverhütungs- und Wartungskosten sparen, indem sie die von AMI angebotenen Diagnose- und Benachrichtigungstools nutzen, z. B. Leckageerkennung in Wasser- und Gasnetzen oder Cyber- oder physische Angriffserkennung. Die potenzielle Einbeziehung modernster Dienste wie Brandmelde-, Benachrichtigungs- und Überwachung über mobile Apps steigerte den Wert der Netzwerke weiter und weckte das Interesse der breiten Öffentlichkeit an der SG und AMI. Ein weiterer Vorteil von AMI ist die verbesserte Sicherheit für bereitgestellten Strom und kommunizierte Informationen. Darüber hinaus gibt AMI den Benutzern mehr Kontrolle über ihre Konsumgewohnheiten. Darüber hinaus bietet es stabileren und qualitativ hochwertigeren Strom.
Autor:
Sonu Kumar Sah