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 przedsiębiorstw użyteczności publicznej, a nie stanowić jedynie 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 pomiarowymi (MDMS) i wreszcie integrację danych z istniejącymi i nowymi platformami aplikacji oprogramowania. Systemy sieci domowych obejmują komunikujące się termostaty i inne urządzenia sterujące w domu. AMI oferuje również wysoce „inteligentny” krok w kierunku aktualizacji całej infrastruktury energetycznej.
Interfejsy między technologiami AMI są przedstawione wizualnie na Rysunku 1 poniżej:
Inteligentne liczniki dostarczają użytkownikowi i dostawcy usług informacje o zużyciu na poziomie konsumenckim. Aby pomóc konsumentom w zwiększeniu świadomości zużycia energii, inteligentne liczniki łączą się z wyświetlaczami domowymi. Ponadto urządzenia sterujące 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 wskaźniki ekonomiczne, bardziej wyrafinowani klienci budują rozproszone zasoby energii (DER). Dodatkowo, portale konsumenckie przetwarzają dane AMI w sposób, który umożliwia podejmowanie bardziej inteligentnych wyborów dotyczących zużycia energii, a nawet oferuje interaktywne usługi, takie jak płatności z góry.
Aby poprawić operacje, ekonomię i obsługę klienta, dostawca usług (przedsiębiorstwo użyteczności publicznej) wykorzystuje nowe, ulepszone lub istniejące systemy zaplecza do gromadzenia i analizy danych AMI. AMI, na przykład, oferuje szybkie informacje na temat awarii u klientów i jakości energii, umożliwiając dostawcy usług szybkie korygowanie problemów z siecią. Ponadto, 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
• Domowe (lokalne) sieci obszarowe (HAN)
• Systemy Zarządzania Danymi Pomiarowymi (MDMS)
• Bramy operacyjne
INTELIGENTNE LICZNIKI
Przez większą część swojej historii konwencjonalne elektromechaniczne liczniki służyły jako kasa fiskalna przedsiębiorstwa użyteczności publicznej. Na poziomie mieszkalnym 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 wiele czynności, w tym większość lub wszystkie z poniższych:
• Ceny oparte na czasie
• Dane dotyczące zużycia dla konsumenta i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej
• Pomiar netto • Powiadomienie o utracie (i przywróceniu) zasilania
• Zdalne włączanie / wyłączanie
• Ograniczanie obciążenia w celach „złego płacenia” lub reagowania na popyt
• Przedpłata za energię
• Monitorowanie jakości energii
• Wykrywanie manipulacji i kradzieży energii
Inteligentny licznik to również licznik ekologiczny, ponieważ umożliwia reagowanie na popyt, 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, zachowując jednocześnie wysokie bezpieczeństwo. 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 najczęstszych architektur. Kilka mediów można rozważyć do zapewnienia części lub całości tej architektury:
• Nośnik linii energetycznej (PLC)
• Szerokopasmowe linie przesyłowe (BPL)
• Miedź lub światłowód
• Bezprzewodowy (częstotliwość radiowa), scentralizowany lub rozproszony 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, 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
• Kontrola obciążenia 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 POMIAROWYMI (MDMS)
MDMS to baza danych, która zawiera narzędzia analityczne, które umożliwiają interakcję z innymi systemami informacyjnymi (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)
• Mobilne Zarządzanie 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
• Zaawansowane zabezpieczenia 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 poprzez poprawę dokładności odczytu liczników, wykrywanie kradzieży energii i reagowanie 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, obniżając koszty sprzętu i konserwacji, umożliwiając szybsze przywrócenie dostaw energii elektrycznej podczas przerw w dostawie prądu oraz usprawniając proces rozliczeniowy.
• Korzyści dla klienta – AMI przynosi korzyści klientom korzystającym z energii elektrycznej, wykrywając awarie liczników na wczesnym etapie, umożliwiając szybsze przywrócenie usług oraz poprawiając dokładność i elastyczność rozliczeń. AMI zapewnia również opcje taryfowe oparte na czasie, które mogą pomóc klientom zaoszczędzić pieniądze i zarządzać zużyciem energii.
• Korzyści w zakresie bezpieczeństwa – Technologia AMI umożliwia lepsze monitorowanie zasobów systemowych, zmniejszając potencjalne cyberterrorystyczne zagrożenia sieci 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 Klienta (CIS), Systemy Informacji Geograficznej (GIS), Systemy Zarządzania Awariami (OMS), Zarządzanie Pracą (WMS), Mobilne Zarządzanie 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 dotyczące technologii, wdrażania i ogólnych operacji AMI.
Wniosek
W XXI wieku dokonano znaczących postępów technologicznych w zakresie wykorzystania i dostarczania energii elektrycznej. Aby pokonać trudności, przed którymi stoją 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 dziedzinie elektroniki, oprzyrządowania, komunikacji i obsługi danych. Dzięki tej użytecznej 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.
Firmy energetyczne i konsumenci mogą zaoszczędzić miliony dolarów na kosztach zapobiegania uszkodzeniom i konserwacji, korzystając z narzędzi diagnostycznych i powiadamiających oferowanych przez AMI, takich jak wykrywanie wycieków w sieciach wodnych i gazowych lub wykrywanie cybernetycznych lub fizycznych ataków. Potencjalne włączenie najnowocześniejszych usług, takich jak wykrywanie pożarów, powiadamianie i monitorowanie za pośrednictwem aplikacji mobilnych, jeszcze bardziej zwiększyło wartość sieci i wzbudziło zainteresowanie społeczeństwa 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. Ponadto zapewnia bardziej stabilną i wysokiej jakości energię.
Autor:
Sonu Kumar Sah