Uwolnienie wydajności i wzmocnienie pozycji konsumentów: Rewolucja zaawansowanej infrastruktury pomiarowej (AMI)
AMIjest w pełni wyposażoną infrastrukturą, która musi być zintegrowana zarówno z obecnymi, jak i przyszłymi procesami i aplikacjami użyteczności publicznej, a nie tylko pojedynczą instalacją technologiczną.
Ta infrastruktura obejmuje liczniki inteligentne, sieci komunikacyjne od liczników do lokalnych koncentratorów danych, sieci komunikacji back-haul do korporacyjnych centrów danych, systemy zarządzania danymi z liczników (MDMS) i wreszcie integrację danych z istniejącymi i nowymi platformami aplikacji oprogramowania. Systemy sieci domowej obejmują termostaty komunikacyjne i inne sterowniki domowe. AMI oferuje również wysoce „inteligentny” krok w kierunku aktualizacji całej infrastruktury energetycznej.
Interfejsy pomiędzy technologiami AMI przedstawiono wizualnie na Rysunku 1 poniżej:
Liczniki inteligentne dostarczają informacji o zużyciu energii użytkownikowi i dostawcy usług na poziomie konsumenta. Aby pomóc konsumentom w większej świadomości zużycia energii, liczniki inteligentne łączą się z wyświetlaczami domowymi. Ponadto urządzenia do kontroli obciążenia, takie jak inteligentne termostaty, mogą modyfikować zapotrzebowanie na energię elektryczną w zależności od wcześniej ustawionych preferencji cenowych konsumentów, dzięki wiedzy o cenach energii elektrycznej dostarczonej przez dostawcę usług. Na podstawie tych wskaźników ekonomicznych, bardziej zaawansowani klienci budują rozproszone zasoby energii (DER). Dodatkowo portale konsumenckie przetwarzają dane AMI w sposób, który umożliwia bardziej inteligentne wybory dotyczące zużycia energii, a nawet oferuje interaktywne usługi, takie jak przedpłata.
Aby usprawnić operacje, ekonomię i obsługę klienta, dostawca usług (zakład energetyczny) wykorzystuje nowe, ulepszone lub istniejące systemy back-office do gromadzenia i analizowania danych AMI. AMI oferuje na przykład szybki wgląd w awarie klientów i jakość energii, umożliwiając dostawcy usług szybkie korygowanie problemów z siecią. Ponadto, dwukierunkowa infrastruktura komunikacyjna AMI obsługuje automatyzację sieci na poziomie stacji i obwodów. Ogromna ilość nowych danych pochodzących z AMI umożliwia lepsze zarządzanie aktywami zakładu energetycznego, a także lepsze planowanie konserwacji, dodawania i wymiany aktywów. Jedną z licznych zalet AMI jest poprawa niezawodności i wydajności sieci.
Dlaczego AMI?
WDROŻENIE 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 w celu pracy jako jedna jednostka:
• Liczniki inteligentne
• Infrastruktura komunikacyjna szerokopasmowa
• Sieci domowe (lokalne) (HAN)
• Systemy zarządzania danymi z liczników (MDMS)
• Bramy operacyjne
LICZNIKI INTELIGENTNE
Przez większość swojej historii konwencjonalne liczniki elektromechaniczne służyły jako kasa zakładu energetycznego. Na poziomie mieszkalnym liczniki te po prostu rejestrowały całkowitą ilość zużytej energii w danym okresie, który wynosił zazwyczaj miesiąc. Liczniki inteligentne to półprzewodnikowe urządzenia programowalne, które mogą wykonywać wiele czynności, w tym większość lub wszystkie z następujących:
• Ceny oparte na czasie
• Dane dotyczące zużycia dla konsumenta i zakładu energetycznego
• Rozliczenia netto • Powiadomienie o utracie (i przywróceniu) zasilania
• Operacje zdalnego włączania / wyłączania
• Ograniczanie obciążenia dla „złych płatników” lub celów reagowania na zapotrzebowanie
• Przedpłata za energię
• Monitorowanie jakości energii
• Wykrywanie ingerencji i kradzieży energii
Licznik inteligentny jest również licznikiem ekologicznym, ponieważ umożliwia reagowanie na zapotrzebowanie, co może zmniejszyć emisje i emisje dwutlenku węgla. Promuje większą efektywność energetyczną, ponieważ wykazano, że informacje zwrotne powodują, że konsumenci zmniejszają zużycie.
INFRASTRUKTURA KOMUNIKACYJNA
TheAMIinfrastruktura komunikacyjna umożliwia ciągłą interakcję pomiędzy zakładem energetycznym, konsumentem i obciążeniem elektrycznym, które można kontrolować. Musi wykorzystywać otwarte dwukierunkowe standardy komunikacyjne, zachowując jednocześnie wysoki poziom bezpieczeństwa. Poza AMI, ma potencjał, aby służyć jako podstawa dla wielu nowoczesnych funkcji sieciowych. Lokalne koncentratory, które zbierają dane z grup liczników i przesyłają je do centralnego serwera za pośrednictwem kanału backhaul, są jedną z najpopularniejszych architektur. Do zapewnienia części lub całości tej architektury można wziąć pod uwagę kilka mediów:
• Nośnik linii zasilającej (PLC)
• Szerokopasmowe linie nadprądowe (BPL)
• Miedź lub światłowód
• Bezprzewodowe (częstotliwość radiowa), scentralizowane lub rozproszone siatki
• Internet
• Połączenia powyższych
SIECI DOMOWE (HAN)
HAN komunikuje się z portalem konsumenckim w celu połączenia inteligentnych liczników z urządzeniami elektrycznymi. Jego funkcje zarządzania energią mogą obejmować następujące elementy:
• Wyświetlacze domowe, aby konsument zawsze wiedział, ile energii jest zużywane i ile to kosztuje.
• Reakcja na sygnały cenowe w oparciu o preferencje wprowadzone przez konsumenta
• Punkty nastawy, które ograniczają działania zakładu energetycznego lub lokalne działania kontrolne do określonego przez konsumenta pasma
• Kontrola obciążenia bez ciągłego udziału konsumenta
Działając jako „agent” konsumenta, portal HAN/konsumencki 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, które umożliwiają interakcję z innymi systemami informatycznymi (patrz Bramy operacyjne poniżej), takimi jak te wymienione poniżej:
• System Informacji o Klientach (CIS), systemy rozliczeniowe i strony internetowe dostawców mediów
• System Zarządzania Przerwami w Dostawach (OMS)
• Systemy Planowania Zasobów Przedsiębiorstwa (ERP) dla zarządzania jakością energii i prognozowania obciążenia
• System Informacji Geograficznej (GIS)
• Zarządzanie Obciążeniem Transformatorów (TLM)
• Zarządzanie Mobilną Siłą Roboczą (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 Przerwami w Dostawach (informacje o przerwach w czasie rzeczywistym na podstawie liczników AMI)
Zaawansowane Operacje Przesyłowe (ATO)
• Automatyzacja Stacji Elektroenergetycznych
• Szybkie przetwarzanie informacji
• Zaawansowana ochrona i kontrola (w tym kontrola dystrybucji 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 zoptymalizowanego 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 odczytów liczników, wykrywając kradzież energii i reagując na przerwy w dostawie prądu, a wszystko to przy jednoczesnej eliminacji potrzeby odczytów liczników na miejscu.
• Korzyści finansowe – AMI zapewnia korzyści finansowe przedsiębiorstwom energetycznym, wodociągowym i gazowniczym poprzez obniżenie kosztów sprzętu i konserwacji, umożliwienie szybszego przywrócenia dostaw energii elektrycznej podczas przerw w dostawie oraz usprawnienie procesu rozliczeniowego.
• Korzyści dla klienta – AMI przynosi korzyści klientom elektrycznym poprzez wczesne wykrywanie awarii liczników, umożliwienie szybszego przywrócenia usług oraz poprawę dokładności i elastyczności rozliczeń. AMI zapewnia również opcje taryfowe oparte na czasie, które mogą pomóc klientom zaoszczędzić pieniądze i zarządzać zużyciem energii.
• Korzyści dla bezpieczeństwa - Technologia AMI umożliwia ulepszone monitorowanie zasobów systemu, zmniejszając potencjalne zagrożenia dla sieci ze strony cyberterrorystów.
Wyzwania
• Wysokie koszty kapitałowe: Pełne wdrożenie AMI 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 Przerwami w Dostawach (OMS), Zarządzanie Pracami (WMS), Zarządzanie Mobilną Siłą Roboczą (MWM), SCADA/DMS, System Automatyzacji Dystrybucji (DAS) itp. muszą być zintegrowane z AMI, złożonym systemem technologii.
• Standaryzacja: Aby prawidłowo połączyć i utrzymać system sieci oparty na AMI, należy stworzyć standardy interoperacyjności – które ustanawiają uniwersalne wymagania dla technologii AMI, wdrożeń i ogólnych operacji.
Wnioski
Znaczące postępy technologiczne w zakresie wykorzystania i dostarczania energii elektrycznej dokonano w XXI wieku. Aby przezwyciężyć trudności, przed którymi stoją te ulepszenia, potrzebne są nowe narzędzia i strategie. Jednym z takich narzędzi jest zaawansowana infrastruktura pomiarowa. Infrastruktura, która może wykonywać pozyskiwanie danych w czasie rzeczywistym od konsumentów, komunikować dane i zwracać dyrektywy wykonawcze do obciążeń, objawiła się w wyniku postępów i rozwoju w elektronice, oprzyrządowaniu, komunikacji i przetwarzaniu danych. Z pomocą tej przydatnej technologii operatorzy i firmy użyteczności publicznej mogą planować i optymalizować wydajność swojej sieci, dysponując bezpośrednią wiedzą o jej stanie. Zarówno końcowe punkty klienta, jak i dostawcy mogą 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 powiadomień 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 korzyścią z AMI jest poprawa bezpieczeństwa dostarczanej energii elektrycznej i komunikowanych informacji. Dodatkowo AMI daje użytkownikom większą kontrolę nad ich nawykami konsumpcyjnymi. Ponadto zapewnia bardziej stabilną i wysokiej jakości energię.
Autor:
Sonu Kumar Sah