Повышение эффективности и расширение возможностей потребителей: революция в области передовой инфраструктуры учета (AMI)
AMI — это полностью оборудованная инфраструктура, которая должна быть интегрирована как в текущие, так и в будущие коммунальные процессы и приложения, а не быть единичной технологической установкой.
Эта инфраструктура включает в себя интеллектуальные счетчики, сети связи от счетчиков до локальных концентраторов данных, магистральные сети связи до корпоративных центров обработки данных, системы управления данными счетчиков (MDMS) и, наконец, интеграцию данных в существующие и новые платформы программных приложений. Домашние сетевые системы включают в себя термостаты с функцией связи и другие элементы управления в доме. AMI также предлагает в высшей степени «интеллектуальный» шаг в направлении обновления всей энергетической инфраструктуры.
Интерфейсы между технологиями AMI наглядно представлены на рисунке 1 ниже:
Интеллектуальные счетчики предоставляют информацию о потреблении пользователю и поставщику услуг на уровне потребителя. Чтобы помочь потребителям более осознанно относиться к потреблению энергии, интеллектуальные счетчики подключаются к внутридомовым дисплеям. Кроме того, устройства управления нагрузкой, такие как интеллектуальные термостаты, могут изменять потребление электроэнергии в зависимости от предварительно установленных потребительских ценовых предпочтений благодаря информации о ценах на электроэнергию, предоставляемой поставщиком услуг. На основе этих экономических показателей более искушенные клиенты создают распределенные энергетические ресурсы (DER). Кроме того, потребительские порталы обрабатывают данные AMI таким образом, чтобы обеспечить более разумный выбор в отношении использования энергии и даже предлагают интерактивные услуги, такие как предоплата.
Для улучшения операций, экономики и обслуживания клиентов поставщик услуг (коммунальное предприятие) использует новые, улучшенные или существующие внутренние системы для сбора и анализа данных AMI. AMI, например, предлагает быстрый ввод данных об отключениях электроэнергии и качестве электроэнергии у потребителей, что позволяет поставщику услуг быстро устранять проблемы в сети. Кроме того, двунаправленная коммуникационная инфраструктура AMI поддерживает автоматизацию сети на уровне подстанции и цепи. Огромный объем новых данных, поступающих от AMI, позволяет лучше управлять активами коммунального предприятия, а также лучше планировать техническое обслуживание, добавления и замены активов. Одним из многочисленных преимуществ AMI является повышение надежности и эффективности сети.
Почему AMI?
РАЗВЕРТЫВАНИЕ AMI И РОСТ ДАННЫХ
Рисунок 2.
КАКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ДОСТУПНЫ ДЛЯ AMI?
Система AMI состоит из различных технологий и программ, которые были объединены для работы как единое целое:
• Интеллектуальные счетчики
• Инфраструктура дальней связи
• Домашние (локальные) сети (HAN)
• Системы управления данными счетчиков (MDMS)
• Операционные шлюзы
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЧЕТЧИКИ
На протяжении большей части своей истории обычные электромеханические счетчики служили кассовым аппаратом коммунального предприятия. На бытовом уровне эти счетчики просто регистрировали общее количество энергии, потребленной за определенный период времени, который обычно составлял месяц. Интеллектуальные счетчики — это твердотельные программируемые устройства, которые могут выполнять множество задач, включая большинство или все из следующих:
• Тарифы, зависящие от времени
• Данные о потреблении для потребителя и коммунального предприятия
• Чистый учет • Уведомление об отключении (и восстановлении) питания
• Удаленное включение/выключение
• Ограничение нагрузки для «неплательщиков» или для целей реагирования на спрос
• Предоплата за электроэнергию
• Контроль качества электроэнергии
• Обнаружение несанкционированного доступа и хищения электроэнергии
Интеллектуальный счетчик — это также «зеленый» счетчик, потому что он позволяет реагировать на спрос, что может снизить выбросы и выбросы углекислого газа. Он способствует большей энергоэффективности, поскольку было доказано, что обратная связь с информацией заставляет потребителей сокращать потребление.
КОММУНИКАЦИОННАЯ ИНФРАСТРУКТУРА
Коммуникационная инфраструктура AMI обеспечивает непрерывное взаимодействие между коммунальным предприятием, потребителем и электрической нагрузкой, которой можно управлять. Она должна использовать открытые стандарты двунаправленной связи, оставаясь при этом в высшей степени безопасной. Помимо AMI, она может служить основой для множества современных функций сети. Локальные концентраторы, которые собирают данные с групп счетчиков и передают их на центральный сервер по каналу магистральной связи, являются одной из наиболее распространенных архитектур. Для обеспечения работы всей этой архитектуры или ее части можно рассматривать несколько сред:
• Связь по линиям электропередач (PLC)
• Широкополосные линии электропередач (BPL)
• Медь или оптическое волокно
• Беспроводная (радиочастотная) связь, централизованная или распределенная ячеистая сеть
• Интернет
• Комбинации вышеперечисленного
ДОМАШНИЕ СЕТИ (HAN)
HAN взаимодействует с потребительским порталом, чтобы подключить интеллектуальные счетчики к управляемым электрическим устройствам. Ее функции управления энергопотреблением могут включать в себя следующее:
• Внутридомовые дисплеи, чтобы потребитель всегда знал, сколько энергии используется и сколько это стоит.
• Реагирование на ценовые сигналы на основе предпочтений, введенных потребителем
• Заданные значения, которые ограничивают действия коммунального предприятия или локального управления заданным потребителем диапазоном
• Управление нагрузкой без постоянного участия потребителя
Выступая в качестве «агента» потребителя, HAN/потребительский портал обеспечивает интеллектуальный интерфейс с рынком. Он также может помочь с новыми услугами с добавленной стоимостью, такими как мониторинг безопасности.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ СЧЕТЧИКОВ (MDMS)
MDMS — это база данных, которая включает аналитические инструменты, позволяющие взаимодействовать с другими информационными системами (см. раздел «Операционные шлюзы» ниже), такими как перечисленные ниже:
• Информационная система потребителей (CIS), системы выставления счетов и веб-сайты коммунальных предприятий
• Система управления отключениями (OMS)
• Системы планирования ресурсов предприятия (ERP) для управления качеством электроэнергии и прогнозирования нагрузки
• Географическая информационная система (GIS)
• Управление нагрузкой трансформатора (TLM)
• Управление мобильными трудовыми ресурсами (MWM)
ОПЕРАЦИОННЫЕ ШЛЮЗЫ
AMI взаимодействует с различными системными приложениями (включая MDMS) для поддержки:
Расширенные операции распределения (ADO)
• Усовершенствованные датчики в системе управления распределением (включая данные PQ со счетчиков AMI)
• Расширенное управление отключениями (информация об отключениях в режиме реального времени на основе счетчиков AMI)
Расширенные операции передачи (ATO)
• Автоматизация подстанций
• Высокоскоростная обработка информации
• Усовершенствованная защита и управление (включая управление распределением для улучшения условий передачи) счетчики)
Расширенное управление активами (AAM)
Данные AMI помогут AAM следующим образом:
• Данные об операциях системы
• Данные о «состоянии» активов
• Операции по оптимизации использования активов
• Планирование T&D
Преимущества
Преимущества AMI многочисленны и могут быть в целом классифицированы следующим образом:
• Операционные преимущества — AMI приносит пользу всей сети, повышая точность считывания показаний счетчиков, обнаруживая хищение электроэнергии и реагируя на отключения электроэнергии, устраняя при этом необходимость считывания показаний счетчиков на месте.
• Финансовые преимущества — AMI предоставляет финансовые преимущества коммунальным предприятиям, водо- и газоснабжающим компаниям за счет снижения затрат на оборудование и техническое обслуживание, позволяя быстрее восстанавливать электроснабжение во время отключений и оптимизируя процесс выставления счетов.
• Преимущества для клиентов — AMI приносит пользу потребителям электроэнергии, обнаруживая отказы счетчиков на ранней стадии, позволяя быстрее восстанавливать обслуживание и повышая точность и гибкость выставления счетов. AMI также предоставляет варианты тарифов, зависящих от времени, что может помочь клиентам сэкономить деньги и управлять своим энергопотреблением.
• Преимущества в области безопасности — технология AMI позволяет улучшить мониторинг системных ресурсов, снижая потенциальные сетевые угрозы кибертеррористов для сети.
Проблемы
• Высокие капитальные затраты: полномасштабное внедрение AMI требует приобретения всех аппаратных и программных элементов, включая счетчики, сетевую инфраструктуру и программное обеспечение для управления сетью, в дополнение к затратам на настройку и обслуживание информационных технологий и инфраструктуры учета.
• Интеграция: Информационные системы клиентов (CIS), Географические информационные системы (GIS), Системы управления отключениями (OMS), Управление работой (WMS), Управление мобильными трудовыми ресурсами (MWM), SCADA/DMS, Система автоматизации распределения (DAS) и т. д. должны быть интегрированы с AMI, сложной системой технологий.
• Стандартизация: для правильного подключения и обслуживания сетевой системы на основе AMI необходимо разработать стандарты совместимости, которые устанавливают универсальные требования к технологии AMI, развертыванию и общим операциям.
Заключение
В 21 веке был достигнут значительный технологический прогресс в использовании и поставке электроэнергии. Чтобы преодолеть трудности, с которыми сталкиваются эти улучшения, необходимы новые инструменты и стратегии. Одним из таких инструментов является передовая инфраструктура учета. Инфраструктура, которая может выполнять сбор данных в режиме реального времени от потребителей, передавать данные и возвращать исполнительные директивы нагрузкам, проявилась в результате достижений и разработок в области электроники, приборостроения, связи и обработки данных. С помощью этой полезной технологии операторы и коммунальные компании могут планировать и оптимизировать производительность своей сети, обладая знаниями из первых рук о ее состоянии. Оба конца — клиент и поставщик — могли бы использовать собранные данные для регулирования потребления.
Энергетические компании и потребители могут сэкономить миллионы долларов на предотвращении ущерба и затратах на техническое обслуживание, используя инструменты диагностики и уведомлений, предлагаемые AMI, такие как обнаружение утечек в водо- и газовых сетях или обнаружение кибер- или физических атак. Потенциальное включение передовых сервисов, таких как обнаружение пожара, уведомление и мониторинг через мобильные приложения, еще больше повысило ценность сетей и привлекло интерес широкой общественности к SG и AMI. Еще одним преимуществом AMI является повышенная безопасность поставляемой электроэнергии и передаваемой информации. Кроме того, AMI дает пользователям больше контроля над своими привычками потребления. Кроме того, она обеспечивает более стабильную и качественную электроэнергию.
Автор:
Сону Кумар Сах