Повышение эффективности и расширение прав и возможностей потребителей: Революция передовой инфраструктуры учета (AMI)
AMI — это полностью оборудованная инфраструктура, которая должна быть интегрирована как в текущие, так и в будущие процессы и приложения коммунального хозяйства, 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 возможностью связи и другие элементы управления в доме. AMI также предлагает очень «интеллектуальный» шаг в направлении обновления всей энергетической инфраструктуры.
Интерфейсы между технологиями AMI наглядно показаны на рисунке 1 ниже:
Интеллектуальные счетчики предоставляют информацию о потреблении пользователю и поставщику услуг на уровне потребителя. Чтобы помочь потребителям больше осознавать свое энергопотребление, интеллектуальные счетчики подключаются к домашним дисплеям. Кроме того, устройства управления нагрузкой, такие как интеллектуальные термостаты, могут изменять спрос на электроэнергию в зависимости от предварительно установленных ценовых предпочтений потребителя, 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 использования энергии и даже предлагать интерактивные услуги, такие как предоплата.
Чтобы улучшить операции, экономику и обслуживание клиентов, поставщик услуг (коммунальное предприятие) использует новые, улучшенные или существующие внутренние системы для сбора и анализа данных AMI. AMI, например, предлагает быструю информацию об отключениях клиентов и качестве электроэнергии, что позволяет поставщику услуг быстро устранять проблемы в сети. Кроме того, инфраструктура двусторонней связи AMI поддерживает автоматизацию сети на уровне станции и цепи. Огромный объем новых данных, поступающих от AMI, обеспечивает лучшее управление активами коммунального хозяйства, а также лучшее планирование технического обслуживания, дополнений и замен активов. Одним из многочисленных преимуществ AMI является повышенная надежность и эффективность сети.
Почему AMI?
РАЗВЕРТЫВАНИЕ AMI И РОСТ ДАННЫХ
Рисунок 2.
КАКИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВАРИАНТЫ ДОСТУПНЫ ДЛЯ AMI?
Система AMI состоит из различных технологий и программ, объединенных 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 уровне жилых помещений 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 различные функции, в том числе большинство или все из следующих:
• Ценообразование на основе времени
• Данные о потреблении для потребителя и коммунального предприятия
• Net metering • Уведомление об отключении (и восстановлении) питания
• Удаленное включение/выключение операций
• Ограничение нагрузки для целей «плохой оплаты» или реагирования на спрос
• Предоплата за энергию
• Мониторинг качества электроэнергии
• Обнаружение несанкционированного доступа и кражи электроэнергии
Интеллектуальный счетчик — это также «зеленый» счетчик, поскольку 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 свое потребление.
КОММУНИКАЦИОННАЯ ИНФРАСТРУКТУРА
Коммуникационная инфраструктура AMI обеспечивает непрерывное взаимодействие между коммунальным предприятием, потребителем и электрической нагрузкой, которой можно управлять. Она должна использовать открытые стандарты двусторонней связи, оставаясь при этом высокозащищенной. 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 магистральному каналу, являются одной из наиболее распространенных архитектур. Для обеспечения части или всей этой архитектуры можно рассматривать несколько носителей:
• Передача по линиям электропередач (PLC)
• Широкополосная связь по линиям электропередач (BPL)
• Медный или оптический кабель
• Беспроводная (радиочастотная) связь, централизованная или распределенная ячеистая сеть
• Интернет
• Комбинации вышеперечисленного
ДОМАШНИЕ СЕТИ (HAN)
HAN взаимодействует с потребительским порталом, чтобы подключать интеллектуальные счетчики к управляемым электрическим устройствам. Ее функции управления энергопотреблением могут включать следующее:
• Домашние 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 местного контроля потребительским диапазоном
• Управление нагрузкой без постоянного участия потребителя
Выступая в качестве «агента» потребителя, HAN/потребительский портал предоставляет интеллектуальный интерфейс для рынка. Она 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:
• Система информации о потребителях (CIS), биллинговые системы 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 трансформаторов (TLM)
• Управление мобильной рабочей силой (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 кражу электроэнергии и реагируя на отключения электроэнергии, при этом устраняя необходимость считывания показаний счетчиков на месте.
• Финансовые преимущества — AMI предоставляет финансовые преимущества коммунальным, водным и газовым компаниям за счет снижения затрат на оборудование и техническое обслуживание, позволяя быстрее восстанавливать электроснабжение во время отключений и упрощая 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 на основе времени, которые могут помочь клиентам сэкономить деньги и управлять своим энергопотреблением.
• Преимущества в области безопасности — технология AMI позволяет улучшить мониторинг системных ресурсов, снижая потенциальные кибертеррористические угрозы сети.
Проблемы
• Высокие капитальные затраты: Полномасштабное внедрение AMI требует закупки всех элементов аппаратного и программного обеспечения, включая счетчики, сетевую инфраструктуру и программное обеспечение для управления сетью, в дополнение к затратам на настройку и обслуживание информационных технологий и инфраструктуры учета.
• Интеграция: Системы информации о клиентах (CIS), Географические информационные системы (GIS), Системы управления отключениями (OMS), Управление работами (WMS), Управление мобильной рабочей силой (MWM), SCADA/DMS, Система автоматизации распределения (DAS) и т. д. — все это должно быть интегрировано с AMI, сложной системой технологий.
• Стандартизация: Чтобы правильно подключать и поддерживать систему сети на основе AMI, необходимо создать 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 доставке электроэнергии. Для преодоления трудностей, 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 к нагрузкам, проявилась в результате достижений и разработок в области электроники, приборостроения, связи и обработки данных. С помощью этой полезной технологии операторы и коммунальные предприятия могут планировать и оптимизировать работу своей сети, обладая непосредственными знаниями о ее состоянии. Оба конца, как клиент, так и поставщик, могут 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 водопроводных и газовых сетях или обнаружение кибер- или физических атак. Потенциальное включение передовых услуг, таких как обнаружение пожара, уведомление и мониторинг через мобильные приложения, еще больше повысило ценность сетей и вызвало интерес у широкой публики к SG и AMI. Еще одним преимуществом AMI является повышенная безопасность предоставляемой электроэнергии и передаваемой информации. Кроме того, AMI предоставляет пользователям больше контроля над своими привычками потребления. Кроме того, она обеспечивает более стабильную и качественную электроэнергию.
Автор:
Сону Кумар Сах