Odblokowanie efektywności i wzmocnienie pozycji konsumentów: Rewolucja zaawansowanej infrastruktury pomiarowej (AMI)
AMI to w pełni wyposażona infrastruktura, która musi być zintegrowana zarówno z obecnymi, jak i przyszłymi procesami i aplikacjami w przedsiębiorstwach użyteczności publicznej, a nie być pojedynczą instalacją technologiczną.
Infrastruktura ta obejmuje inteligentne liczniki, sieci komunikacyjne od liczników do lokalnych koncentratorów danych, sieci komunikacyjne typu back-haul do korporacyjnych centrów danych, systemy zarządzania danymi z liczników (MDMS) i wreszcie integrację danych z istniejącymi i nowymi platformami aplikacji. Systemy sieci domowej obejmują komunikujące się termostaty i inne urządzenia sterujące w domu. 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 w zwiększeniu świadomości zużycia energii, inteligentne liczniki łączą się z wyświetlaczami domowymi. Ponadto urządzenia do sterowania obciążeniem, 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 wskazania ekonomiczne, bardziej wyrafinowani klienci budują rozproszone zasoby energii (DER). Dodatkowo, portale konsumenckie przetwarzają dane AMI w sposób, który umożliwia dokonywanie bardziej inteligentnych wyborów dotyczących zużycia energii, a nawet oferuje interaktywne usługi, takie jak przedpłata.
Aby usprawnić działalność, ekonomię i obsługę klienta, dostawca usług (przedsiębiorstwo użyteczności publicznej) wykorzystuje nowe, ulepszone lub istniejące systemy zaplecza do gromadzenia i analizowania danych AMI. AMI, na przykład, oferuje szybkie informacje na temat awarii u klientów i jakości zasilania, umożliwiając dostawcy usług szybkie naprawienie problemów w sieci. Dodatkowo, automatyzacja sieci na poziomie stacji i obwodu jest wspierana przez dwukierunkową infrastrukturę komunikacyjną AMI. Ogromna ilość świeżych danych pochodzących z AMI umożliwia lepsze zarządzanie aktywami przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, a także lepsze planowanie konserwacji, rozbudowy i wymiany aktywów. Jedną z wielu 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
• Sieci domowe (lokalne) (HAN)
• Systemy Zarządzania Danymi z Liczników (MDMS)
• Bramy operacyjne
INTELIGENTNE LICZNIKI
Przez większość swojej historii konwencjonalne elektromechaniczne liczniki służyły jako kasa fiskalna przedsiębiorstwa użyteczności publicznej. Na poziomie gospodarstw domowych liczniki te po prostu rejestrowały całkowitą ilość energii zużytej w danym okresie, który zwykle wynosił miesiąc. Inteligentne liczniki to półprzewodnikowe urządzenia programowalne, które mogą wykonywać różne czynności, w tym większość lub wszystkie z poniższych:
• Ceny oparte na czasie
• Dane o zużyciu dla konsumenta i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej
• Pomiar netto • Powiadomienie o utracie (i przywróceniu) zasilania
• Zdalne włączanie/wyłączanie
• Ograniczanie obciążenia dla celów „złego płatnika” lub reagowania na zapotrzebowanie
• Przedpłata za energię
• Monitorowanie jakości zasilania
• Wykrywanie ingerencji i kradzieży energii
Inteligentny licznik jest również licznikiem ekologicznym, 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, którym można sterować. Musi wykorzystywać otwarte, dwukierunkowe standardy komunikacji, zachowując jednocześnie wysoki poziom bezpieczeństwa. Poza AMI ma potencjał, aby służyć jako podstawa dla wielu 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. Można rozważyć kilka mediów do zapewnienia części lub całości tej architektury:
• Nośnik linii energetycznej (PLC)
• Szerokopasmowe linie energetyczne (BPL)
• Miedź lub światłowód
• Bezprzewodowy (częstotliwość radiowa), scentralizowany lub rozproszony mesh
• Internet
• Kombinacje powyższych
SIECI DOMOWE (HAN)
HAN komunikuje się z portalem konsumenckim w celu podłączenia inteligentnych liczników do sterowalnych urządzeń elektrycznych. Jego funkcje zarządzania energią mogą obejmować:
• Wyświetlacze w domu, dzięki czemu konsument jest zawsze świadomy, 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 lokalne działania kontrolne do pasma określonego przez konsumenta
• Sterowanie obciążeniem bez stałego zaangażowania konsumenta
Działając jako „agent” konsumenta, portal HAN/konsument 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 informatycznymi (patrz Bramy Operacyjne poniżej), takimi jak wymienione poniżej:
• System Informacji Konsumenckiej (CIS), systemy rozliczeniowe 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 Transformatora (TLM)
• Zarządzanie Mobilną Siłą Roboczą (MWM)
BRAMY OPERACYJNE
AMI komunikuje się z różnymi aplikacjami po stronie systemu (w tym MDMS), aby wspierać:
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 o „stanie” aktywów
• Operacje w celu optymalizacji wykorzystania aktywów
• Planowanie T&D
Korzyści
Zalety AMI są liczne i można je ogólnie podzielić na następujące kategorie:
• Korzyści operacyjne – AMI przynosi korzyści całej sieci poprzez poprawę dokładności odczytu liczników, wykrywanie kradzieży energii i reagowanie na przerwy w dostawie prądu, a wszystko to przy jednoczesnej eliminacji konieczności odczytu liczników na miejscu.
• Korzyści finansowe – AMI przynosi korzyści finansowe przedsiębiorstwom użyteczności publicznej, wodociągowym i gazowym poprzez obniżenie kosztów sprzętu i konserwacji, umożliwiając szybsze przywracanie dostaw energii elektrycznej podczas awarii i usprawniając proces rozliczeniowy.
• Korzyści dla klientów – AMI przynosi korzyści odbiorcom energii elektrycznej poprzez wczesne wykrywanie awarii liczników, umożliwiając szybsze przywracanie usług oraz poprawiając dokładność i elastyczność rozliczeń. AMI zapewnia również opcje stawek czasowych, które mogą pomóc klientom zaoszczędzić pieniądze i zarządzać zużyciem energii.
• Korzyści w zakresie bezpieczeństwa – technologia AMI umożliwia lepsze monitorowanie zasobów systemowych, zmniejszając potencjalne zagrożenia cyberterrorystyczne dla sieci.
Wyzwania
• Wysokie koszty kapitałowe: Wdrożenie AMI na pełną 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 Klientach (CIS), Systemy Informacji Geograficznej (GIS), Systemy Zarządzania Awariami (OMS), Zarządzanie Pracą (WMS), Zarządzanie Mobilną Siłą Roboczą (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 dla technologii, wdrażania i ogólnych operacji AMI.
Wnioski
Znaczące postępy technologiczne w zakresie wykorzystania i dostarczania energii elektrycznej poczyniono 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 te dane i zwracać dyrektywy wykonawcze do obciążeń, zamanifestowała się w wyniku postępów i rozwoju w elektronice, oprzyrządowaniu, komunikacji i przetwarzaniu danych. Dzięki tej użytecznej technologii operatorzy i firmy użyteczności publicznej mogą planować i optymalizować wydajność swojej sieci, mając bezpośrednią wiedzę o jej stanie. Oba końce, zarówno klienta, jak i dostawcy, mogłyby wykorzystywać zebrane dane do regulacji zużycia.
Firmy energetyczne i konsumenci mogą zaoszczędzić miliony dolarów na zapobieganiu uszkodzeniom i kosztach konserwacji, korzystając z narzędzi diagnostycznych i powiadamiających 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, jeszcze bardziej podniosło wartość sieci i wzbudziło zainteresowanie opinii publicznej SG i AMI. Inną zaletą AMI jest poprawa bezpieczeństwa dostarczanej energii elektrycznej i przekazywanych informacji. Dodatkowo AMI daje użytkownikom większą kontrolę nad ich nawykami konsumpcyjnymi. Ponadto zapewnia bardziej stabilną i wysokiej jakości energię.
Autor:
Sonu Kumar Sah