効率化の実現と消費者のエンパワーメント：先進型メーターインフラ (AMI) の革命
AMIは、単一の技術的インストールではなく、現在および将来のユーティリティプロセスとアプリケーションの両方に統合する必要がある、完全に装備されたインフラストラクチャです。
このインフラストラクチャには、スマートメーター、メーターからローカルデータコンセントレーターへの通信ネットワーク、企業データセンターへのバックホール通信ネットワーク、メーターデータ管理システム (MDMS)、そして最終的には既存および新規のソフトウェアアプリケーションプラットフォームへのデータ統合が含まれます。ホームネットワークシステムには、通信可能なサーモスタットやその他のホーム内制御が含まれます。AMI はまた、電力インフラ全体の更新に向けた高度な「インテリジェント」ステップを提供します。
AMI 技術間のインターフェースは、以下の図 1 に視覚的に示されています。
スマートメーターは、消費者レベルで消費情報を提供者とサービスプロバイダーに提供します。消費者がエネルギー使用量をより意識できるように、スマートメーターはホームディスプレイと接続します。さらに、スマートサーモスタットのような負荷制御デバイスは、サービスプロバイダーが提供する電気料金に関する知識に基づいて、事前に設定された消費者の価格設定設定に応じて電力需要を変更できます。これらの経済的指標に基づいて、より洗練された顧客は分散型エネルギー資源 (DER) を構築します。さらに、消費者ポータルは AMI データを処理し、よりスマートなエネルギー使用選択を可能にし、プリペイドなどのインタラクティブなサービスも提供します。
運用、経済性、および顧客サービスを改善するために、サービスプロバイダー (ユーティリティ) は、AMI データを収集および分析するために、新規、改良、または既存のバックオフィスシステムを使用します。たとえば、AMI は、顧客の停電や電力品質に関する迅速な入力を提供し、サービスプロバイダーがグリッドの問題を迅速に修正できるようにします。さらに、ステーションおよび回路レベルでのグリッド自動化は、AMI の双方向通信インフラストラクチャによってサポートされています。AMI からの大量の新しいデータにより、ユーティリティの資産管理が向上し、資産の維持、追加、および交換の計画が改善されます。AMI の多くの利点の 1 つは、グリッドの信頼性と効率性の向上です。
なぜ AMI なのか？
AMI デプロイメントとデータ成長
図 2。
AMI にはどのような技術オプションがありますか？
AMI システムは、1 つのユニットとして機能するように組み合わせられたさまざまなテクノロジーとプログラムで構成されています。
• スマートメーター
• 広域通信インフラ
• ホーム (ローカル) エリアネットワーク (HAN)
• メーターデータ管理システム (MDMS)
• オペレーショナルゲートウェイ
スマートメーター
その歴史のほとんどにおいて、従来の電気機械式メーターはユーティリティの金銭登録機として機能していました。住宅レベルでは、これらのメーターは、通常 1 か月間、消費されたエネルギーの総量を記録するだけでした。スマートメーターは、以下を含むさまざまなことを実行できる固体素子プログラマブルデバイスです。
• 時間ベースの料金設定
• 消費者およびユーティリティ向けの消費データ
• ネットメータリング • 停電 (および復旧) 通知
• リモートオン/オフ操作
• 「未払い」または需要応答目的の負荷制限
• エネルギーの前払い
• 電力品質監視
• 改ざんおよびエネルギー盗難の検出
スマートメーターは、排出量と炭素排出量を削減できる需要応答を可能にするため、環境に優しいメーターでもあります。情報フィードバックにより消費者が使用量を減らすことが示されているため、エネルギー効率を向上させます。
通信インフラ
そのAMI通信インフラストラクチャは、ユーティリティ、消費者、および制御可能な電気負荷間の継続的な相互作用を可能にします。高度に安全性を保ちながら、オープンな双方向通信規格を使用する必要があります。AMI を超えて、それは多数の最新のグリッド機能の基盤として機能する可能性があります。ローカルコンセントレーターは、メーターのグループからデータを収集し、バックホールチャネルを介して中央サーバーに送信する、最も一般的なアーキテクチャの 1 つです。このアーキテクチャの全部または一部を提供するために、いくつかのメディアを検討できます。
• 電力線搬送 (PLC)
• 広帯域電力線 (BPL)
• 銅線または光ファイバー
• 無線 (無線周波数)、集中型または分散メッシュのいずれか
• インターネット
• 上記の組み合わせ
ホームエリアネットワーク (HAN)
HAN は、制御可能な電気デバイスにスマートメーターを接続するために、消費者ポータルと通信します。そのエネルギー管理機能には以下が含まれる場合があります。
• ホーム内ディスプレイにより、消費者は常に使用されているエネルギー量とそのコストを認識できます。
• 消費者入力の嗜好に基づく価格シグナルへの応答性
• 消費者が指定した範囲にユーティリティまたはローカル制御アクションを制限する設定ポイント
• 消費者の継続的な関与なしでの負荷制御
HAN/消費者ポータルは、消費者の「エージェント」として機能することにより、市場へのスマートインターフェースを提供します。セキュリティ監視などの新しい付加価値サービスにも役立ちます。
メーターデータ管理システム (MDMS)
MDMS は、他の情報システム (下記のオペレーショナルゲートウェイを参照) との相互作用を可能にする分析ツールを含むデータベースであり、以下にリストされています。
• 消費者情報システム (CIS)、課金システム、およびユーティリティのウェブサイト
• 停電管理システム (OMS)
• 電力品質管理および負荷予測のためのエンタープライズリソースプランニング (ERP) システム
• 地理情報システム (GIS)
• 変圧器負荷管理 (TLM)
• モバイルワークフォース管理 (MWM)
運用ゲートウェイ
AMI は、以下をサポートするために、さまざまなシステム側のアプリケーション (MDMS を含む) と通信します:
先進配電運用 (ADO)
• 配電管理システムにおける高度なセンサー (AMI メーターからの PQ データを含む)
• 高度な停電管理 (AMI メーターベースのリアルタイム停電情報)
高度送電運用 (ATO)
• 変電所自動化
• 高速情報処理
• 高度な保護および制御 (送電状態を改善するための配電制御を含む) メーター)
高度資産管理 (AAM)
AMI データは、AAM を次の方法で支援します:
• システム運用データ
• 資産の「健全性」データ
• 資産利用の最適化のための運用
• T&D 計画
利点
AMI の利点は数多くあり、以下のように大別できます:
• 運用上のメリット – AMI は、メーターの読み取り精度を向上させ、エネルギー窃盗を検出し、停電に対応することで、グリッド全体にメリットをもたらし、現場でのメーター読み取りの必要性をなくします。
• 財務上のメリット – AMI は、機器およびメンテナンスコストの削減、停電時の電力サービスの迅速な復旧、請求プロセスの合理化により、ユーティリティ、水道、ガス会社に財務上のメリットをもたらします。
• 顧客の利点 – AMI は、メーターの故障を早期に検出し、サービスの迅速な復旧を可能にし、請求の精度と柔軟性を向上させることで、電力顧客にメリットをもたらします。AMI は、時間ベースの料金オプションも提供し、顧客がお金を節約し、エネルギー消費を管理するのに役立ちます。
• セキュリティ上のメリット - AMI 技術は、システムリソースの監視を改善し、グリッドに対する潜在的なサイバーテロリストネットワークの脅威を軽減します。
課題
• 高い設備投資コスト: AMI のフルスケール実装には、メーター、ネットワークインフラストラクチャ、ネットワーク管理ソフトウェアなどのすべてのハードウェアおよびソフトウェア要素の購入に加えて、情報技術システムとメーターインフラストラクチャのセットアップと保守のコストも必要です。
• 統合: 顧客情報システム (CIS)、地理情報システム (GIS)、停電管理システム (OMS)、作業管理 (WMS)、モバイルワークフォース管理 (MWM)、SCADA/DMS、配電自動化システム (DAS) などはすべて、複雑な技術システムである AMI と統合する必要があります。
• 標準化: AMI ベースのグリッドシステムを適切に接続および維持するには、AMI 技術、導入、および一般的な運用に関する普遍的な要件を確立する相互運用性標準を作成する必要があります。
結論
電気エネルギーの使用と供給における重要な技術的進歩は、21 世紀に行われました。これらの改善が直面する困難を克服するには、新しいツールと戦略が必要です。そのようなツールの 1 つが、高度なメーターインフラストラクチャです。消費者からのリアルタイムデータ取得を実行し、データを通信し、実行指令を負荷に戻すことができるインフラストラクチャは、エレクトロニクス、計装、通信、およびデータ処理の進歩と発展の結果として具体化されました。この役立つ技術の助けを借りて、オペレーターとユーティリティ会社は、その状態に関する第一手の知識を持って、ネットワークのパフォーマンスを計画し、最適化することができます。顧客とプロバイダーの両方のエンドは、消費規制のために収集されたデータを使用できます。
エネルギー会社と消費者は、AMI が提供する診断および通知ツール (水道およびガスネットワークにおける漏洩検出、サイバーまたは物理的攻撃検出など) を使用することにより、損傷防止およびメンテナンスコストで数百万ドルを節約できます。モバイルアプリを介した火災検出、通知、監視などの最先端サービスの潜在的な組み込みは、ネットワークの価値をさらに高め、一般の人々の SG および AMI への関心を高めました。AMI のもう 1 つの利点は、提供される電力と通信された情報のセキュリティの向上です。さらに、AMI は、ユーザーに消費習慣に対するより多くの制御を提供します。さらに、より安定した高品質の電力を提供します。
著者:
Sonu Kumar Sah