Odblokowanie wydajności i wzmocnienie pozycji konsumentów: Rewolucja zaawansowanej infrastruktury pomiarowej (AMI)
AMI to w pełni wyposażona infrastruktura, którą należy zintegrować zarówno z obecnymi, jak i przyszłymi procesami i aplikacjami narzędziowymi, zamiast traktować ją jako pojedynczą instalację technologiczną.
Ta infrastruktura obejmuje inteligentne liczniki, sieci komunikacyjne od liczników do lokalnych koncentratorów danych, sieci komunikacyjne back-haul do korporacyjnych centrów danych, systemy zarządzania danymi z liczników (MDMS) i wreszcie integrację danych z istniejącymi i nowymi platformami aplikacji. Systemy sieci domowych obejmują komunikujące się termostaty i inne domowe elementy sterujące. AMI oferuje również wysoce "inteligentny" krok w kierunku modernizacji całej infrastruktury energetycznej.
Interfejsy między technologiami AMI są przedstawione wizualnie na Rysunku 1 poniżej:
Inteligentne liczniki dostarczają informacje o zużyciu użytkownikowi i dostawcy usług na poziomie konsumenta. Aby pomóc konsumentom stać się bardziej świadomymi zużycia energii, inteligentne liczniki łączą się z wyświetlaczami domowymi. Ponadto urządzenia do kontroli obciążenia, takie jak inteligentne termostaty, mogą modyfikować zapotrzebowanie na energię elektryczną w zależności od wcześniej ustalonych preferencji cenowych konsumenta dzięki wiedzy o cenach energii elektrycznej dostarczanej przez dostawcę usług. W oparciu o te wskaźniki ekonomiczne, bardziej wyrafinowani klienci budują rozproszone zasoby energii (DER). Dodatkowo, portale konsumenckie przetwarzają dane AMI w sposób, który umożliwia inteligentniejsze wybory dotyczące zużycia energii, a nawet oferuje interaktywne usługi, takie jak przedpłata.
Aby poprawić operacje, ekonomię i obsługę klienta, dostawca usług (przedsiębiorstwo użyteczności publicznej) wykorzystuje nowe, ulepszone lub istniejące systemy back-office do gromadzenia i analizowania danych AMI. AMI, na przykład, oferuje szybkie informacje na temat awarii u klienta i jakości zasilania, umożliwiając dostawcy usług szybkie korygowanie problemów z siecią. Ponadto automatyzacja sieci na poziomie stacji i obwodów jest wspierana przez dwukierunkową infrastrukturę komunikacyjną AMI. Ogromna ilość świeżych danych pochodzących z AMI umożliwia lepsze zarządzanie zasobami przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, a także lepsze planowanie konserwacji, dodatków i wymiany zasobów. Jedną z licznych zalet AMI jest poprawa niezawodności i wydajności sieci.
Dlaczego AMI?
WDRAŻANIE AMI I WZROST DANYCH
Rysunek 2.
JAKIE OPCJE TECHNOLOGICZNE SĄ DOSTĘPNE DLA AMI?
System AMI składa się z różnych technologii i programów, które zostały połączone, aby działać jako jedna całość:
• Inteligentne liczniki
• Infrastruktura komunikacji rozległej
• Domowe (lokalne) sieci obszarowe (HAN)
• Systemy Zarządzania Danymi z Liczników (MDMS)
• Bramy operacyjne
INTELIGENTNE LICZNIKI
Przez większą część swojej historii konwencjonalne elektromechaniczne liczniki służyły jako kasa fiskalna przedsiębiorstwa użyteczności publicznej. Na poziomie mieszkaniowym liczniki te po prostu rejestrowały całkowitą ilość energii zużytej w danym okresie, który zwykle wynosił miesiąc. Inteligentne liczniki to półprzewodnikowe programowalne urządzenia, które mogą wykonywać różnorodne czynności, w tym większość lub wszystkie z poniższych:
• Ceny oparte na czasie
• Dane dotyczące zużycia dla konsumenta i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej
• Net metering • Powiadomienie o utracie (i przywróceniu) zasilania
• Zdalne włączanie / wyłączanie operacji
• Ograniczanie obciążenia dla celów "złego płacenia" lub reagowania na zapotrzebowanie
• Przedpłata za energię
• Monitorowanie jakości zasilania
• Wykrywanie manipulacji i kradzieży energii
Inteligentny licznik jest również zielonym licznikiem, ponieważ umożliwia reagowanie na zapotrzebowanie, co może zmniejszyć emisje i emisje dwutlenku węgla. Promuje większą efektywność energetyczną, ponieważ wykazano, że informacja zwrotna powoduje zmniejszenie zużycia przez konsumentów.
INFRASTRUKTURA KOMUNIKACYJNA
Infrastruktura komunikacyjna AMI umożliwia ciągłą interakcję między przedsiębiorstwem użyteczności publicznej, konsumentem i obciążeniem elektrycznym, które można kontrolować. Musi wykorzystywać otwarte, dwukierunkowe standardy komunikacji, pozostając jednocześnie wysoce bezpieczną. Poza AMI ma potencjał, aby służyć jako podstawa dla mnóstwa nowoczesnych funkcji sieci. Lokalne koncentratory, które zbierają dane z grup liczników i przesyłają je do centralnego serwera za pośrednictwem kanału backhaul, są jedną z najpopularniejszych architektur. Kilka mediów można rozważyć w celu zapewnienia całości lub części tej architektury:
• Power Line Carrier (PLC)
• Broadband overpower Lines (BPL)
• Miedź lub światłowód
• Bezprzewodowa (częstotliwość radiowa), scentralizowana lub rozproszona sieć mesh
• Internet
• Kombinacje powyższych
DOMOWE SIECI OBSZAROWE (HAN)
HAN komunikuje się z portalem konsumenckim w celu podłączenia inteligentnych liczników do sterowalnych urządzeń elektrycznych. Jego funkcje zarządzania energią mogą obejmować następujące elementy:
• Wyświetlacze domowe, dzięki czemu konsument jest zawsze świadomy tego, ile energii jest zużywane i ile to kosztuje.
• Reagowanie na sygnały cenowe w oparciu o preferencje wprowadzone przez konsumenta
• Punkty nastawcze, które ograniczają działania przedsiębiorstwa użyteczności publicznej lub lokalnej kontroli do pasma określonego przez konsumenta
• Kontrola obciążenia bez ciągłego zaangażowania konsumenta
Działając jako "agent" konsumenta, portal HAN/konsumenta zapewnia inteligentny interfejs z rynkiem. Może również pomóc w nowych usługach o wartości dodanej, takich jak monitorowanie bezpieczeństwa.
SYSTEM ZARZĄDZANIA DANYMI Z LICZNIKÓW (MDMS)
MDMS to baza danych, która zawiera narzędzia analityczne umożliwiające interakcję z innymi systemami informacyjnymi (patrz Bramy Operacyjne poniżej), takimi jak te wymienione poniżej:
• System Informacji Konsumenckiej (CIS), systemy billingowe i strony internetowe przedsiębiorstwa użyteczności publicznej
• System Zarządzania Awariami (OMS)
• Systemy Planowania Zasobów Przedsiębiorstwa (ERP) do zarządzania jakością energii i prognozowania obciążenia
• System Informacji Geograficznej (GIS)
• Zarządzanie Obciążeniem Transformatorów (TLM)
• Mobilne Zarządzanie Personelem (MWM)
BRAMY OPERACYJNE
AMI komunikuje się z różnymi aplikacjami po stronie systemu (w tym MDMS) w celu wsparcia:
Zaawansowane Operacje Dystrybucyjne (ADO)
• Zaawansowane czujniki w systemie zarządzania dystrybucją (w tym dane PQ z liczników AMI)
• Zaawansowane Zarządzanie Awariami (informacje o awariach w czasie rzeczywistym oparte na licznikach AMI)
Zaawansowane Operacje Przesyłowe (ATO)
• Automatyzacja podstacji
• Szybkie przetwarzanie informacji
• Zaawansowana ochrona i sterowanie (w tym sterowanie dystrybucją w celu poprawy warunków przesyłu) liczniki)
Zaawansowane Zarządzanie Aktywami (AAM)
Dane AMI pomogą AAM w następujący sposób:
• Dane operacyjne systemu
• Dane dotyczące "stanu" aktywów
• Operacje w celu optymalizacji wykorzystania aktywów
• Planowanie T&D
Korzyści
Zalety AMI są liczne i można je ogólnie sklasyfikować w następujący sposób:
• Korzyści operacyjne - AMI przynosi korzyści całej sieci, poprawiając dokładność odczytu liczników, wykrywając kradzieże energii i reagując na przerwy w dostawie prądu, a wszystko to przy jednoczesnym wyeliminowaniu potrzeby odczytu liczników na miejscu.
• Korzyści finansowe - AMI zapewnia korzyści finansowe przedsiębiorstwom użyteczności publicznej, wodociągowym i gazowym poprzez obniżenie kosztów sprzętu i konserwacji, umożliwienie szybszego przywracania dostaw energii elektrycznej podczas awarii oraz usprawnienie procesu rozliczeniowego.
• Korzyści dla klienta - AMI przynosi korzyści odbiorcom energii elektrycznej, wcześnie wykrywając awarie liczników, umożliwiając szybsze przywracanie usług oraz poprawiając dokładność i elastyczność rozliczeń. AMI oferuje również opcje taryf oparte na czasie, które mogą pomóc klientom zaoszczędzić pieniądze i zarządzać zużyciem energii.
• Korzyści w zakresie bezpieczeństwa - technologia AMI umożliwia lepsze monitorowanie zasobów systemu, zmniejszając potencjalne zagrożenia sieciowe cyberterrorystów dla sieci.
Wyzwania
• Wysokie koszty kapitałowe: Wdrożenie AMI na dużą skalę wymaga zakupu wszystkich elementów sprzętowych i programowych, w tym liczników, infrastruktury sieciowej i oprogramowania do zarządzania siecią, oprócz kosztów konfiguracji i utrzymania systemów informatycznych i infrastruktury pomiarowej.
• Integracja: Systemy Informacji o Kliencie (CIS), Systemy Informacji Geograficznej (GIS), Systemy Zarządzania Awariami (OMS), Zarządzanie Pracą (WMS), Mobilne Zarządzanie Personelem (MWM), SCADA/DMS, System Automatyzacji Dystrybucji (DAS) itp. muszą być zintegrowane z AMI, złożonym systemem technologii.
• Standaryzacja: Aby prawidłowo podłączyć i utrzymać system sieci oparty na AMI, należy stworzyć standardy interoperacyjności - które ustanawiają uniwersalne wymagania dotyczące technologii AMI, wdrażania i ogólnych operacji.
Wnioski
Znaczące postępy technologiczne w zakresie wykorzystania i dostarczania energii elektrycznej zostały dokonane w XXI wieku. Aby pokonać trudności, z jakimi borykają się te ulepszenia, potrzebne są nowe narzędzia i strategie. Jednym z takich instrumentów jest zaawansowana infrastruktura pomiarowa. Infrastruktura, która może wykonywać akwizycję danych w czasie rzeczywistym od konsumentów, komunikować dane i zwracać dyrektywy wykonawcze do obciążeń, zamanifestowała się w wyniku postępów i rozwoju w elektronice, oprzyrządowaniu, komunikacji i przetwarzaniu danych. Z pomocą tej przydatnej technologii operatorzy i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej mogą planować i optymalizować wydajność swojej sieci dzięki wiedzy z pierwszej ręki o jej stanie. Oba końce, zarówno klienta, jak i dostawcy, mogą wykorzystywać zebrane dane do regulacji zużycia.
Przedsiębiorstwa energetyczne i konsumenci mogą zaoszczędzić miliony dolarów na kosztach zapobiegania uszkodzeniom i konserwacji, korzystając z narzędzi diagnostycznych i powiadamiania oferowanych przez AMI, takich jak wykrywanie wycieków w sieciach wodnych i gazowych lub wykrywanie ataków cybernetycznych lub fizycznych. Potencjalne włączenie najnowocześniejszych usług, takich jak wykrywanie pożarów, powiadamianie i monitorowanie za pośrednictwem aplikacji mobilnych, dodatkowo zwiększyło wartość sieci i wzbudziło zainteresowanie opinii publicznej SG i AMI. Kolejną zaletą AMI jest poprawa bezpieczeństwa dostarczanej energii elektrycznej i przekazywanych informacji. Dodatkowo, AMI daje użytkownikom większą kontrolę nad ich nawykami konsumpcyjnymi. Dodatkowo, zapewnia bardziej stabilną i wysokiej jakości energię.
Autor:
Sonu Kumar Sah