Mở Khóa Hiệu Quả và Trao Quyền cho Người Tiêu dùng: Cuộc Cách Mạng Cơ Sở Hạ Tầng Đo đạc Nâng cao (AMI)
AMIlà một cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh phải được tích hợp vào cả quy trình và ứng dụng tiện ích hiện tại và tương lai, thay vì chỉ là một cài đặt công nghệ đơn lẻ.
Cơ sở hạ tầng này bao gồm đồng hồ thông minh, mạng truyền thông từ đồng hồ đến bộ tập trung dữ liệu cục bộ, mạng truyền thông đường trục đến các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp, hệ thống quản lý dữ liệu đồng hồ (MDMS) và cuối cùng, tích hợp dữ liệu vào các nền tảng ứng dụng phần mềm hiện có và mới. Hệ thống mạng gia đình bao gồm bộ điều nhiệt giao tiếp và các bộ điều khiển khác trong nhà. AMI cũng cung cấp một bước “thông minh” cao trong hướng cập nhật toàn bộ cơ sở hạ tầng điện.
Các giao diện giữa các công nghệ AMI được mô tả trực quan trong Hình 1 bên dưới:
Đồng hồ thông minh cung cấp thông tin tiêu thụ cho người dùng và nhà cung cấp dịch vụ ở cấp độ người tiêu dùng. Để giúp người tiêu dùng nhận thức rõ hơn về việc sử dụng năng lượng của họ, đồng hồ thông minh kết nối với màn hình trong nhà. Hơn nữa, các thiết bị điều khiển tải như bộ điều nhiệt thông minh có thể sửa đổi nhu cầu điện tùy thuộc vào các ưu tiên giá của người tiêu dùng đã được đặt trước nhờ kiến thức về giá điện do nhà cung cấp dịch vụ cung cấp. Dựa trên các chỉ báo kinh tế này, những khách hàng tinh vi hơn xây dựng các tài nguyên năng lượng phân tán (DER). Ngoài ra, các cổng thông tin người tiêu dùng xử lý dữ liệu AMI theo cách cho phép lựa chọn sử dụng năng lượng thông minh hơn và thậm chí cung cấp các dịch vụ tương tác như trả trước.
Để cải thiện hoạt động, kinh tế và dịch vụ khách hàng, nhà cung cấp dịch vụ (tiện ích) sử dụng các hệ thống back-office mới, cải tiến hoặc hiện có để thu thập và phân tích dữ liệu AMI. Ví dụ, AMI cung cấp thông tin đầu vào nhanh về mất điện của khách hàng và chất lượng điện, cho phép nhà cung cấp dịch vụ nhanh chóng sửa các sự cố trên lưới điện. Ngoài ra, tự động hóa lưới điện ở cấp trạm và mạch được hỗ trợ bởi cơ sở hạ tầng truyền thông hai chiều của AMI. Khối lượng lớn dữ liệu mới đến từ AMI cho phép quản lý tài sản tiện ích tốt hơn cũng như lập kế hoạch tốt hơn để bảo trì, bổ sung và thay thế tài sản. Một trong nhiều ưu điểm của AMI là độ tin cậy và hiệu quả của lưới điện được cải thiện.
Tại sao AMI?
TRIỂN KHAI AMI & TĂNG TRƯỞNG DỮ LIỆU
Hình 2.
CÁC TÙY CHỌN CÔNG NGHỆ NÀO CÓ SẴN CHO AMI?
Một hệ thống AMI được tạo thành từ nhiều công nghệ và chương trình khác nhau đã được kết hợp để hoạt động như một đơn vị:
• Đồng hồ thông minh
• Cơ sở hạ tầng truyền thông diện rộng
• Mạng khu vực gia đình (HAN)
• Hệ thống quản lý dữ liệu đồng hồ (MDMS)
• Cổng vận hành
ĐỒNG HỒ THÔNG MINH
Trong phần lớn lịch sử của mình, đồng hồ cơ điện truyền thống đóng vai trò là máy tính tiền tiện ích. Ở cấp độ dân cư, những đồng hồ này chỉ đơn giản là ghi lại tổng lượng năng lượng tiêu thụ trong một khoảng thời gian nhất định, thường là một tháng. Đồng hồ thông minh là các thiết bị lập trình trạng thái rắn có thể thực hiện nhiều việc khác nhau, bao gồm phần lớn hoặc tất cả các việc sau:
• Định giá theo thời gian
• Dữ liệu tiêu thụ cho người tiêu dùng và tiện ích
• Đo đếm ròng • Thông báo mất điện (và khôi phục)
• Vận hành bật / tắt từ xa
• Giới hạn tải cho mục đích “trả tiền kém” hoặc ứng phó nhu cầu
• Trả trước năng lượng
• Giám sát chất lượng điện
• Phát hiện giả mạo và trộm cắp năng lượng
Đồng hồ thông minh cũng là một đồng hồ xanh vì nó cho phép ứng phó nhu cầu, có thể làm giảm khí thải và khí thải carbon. Nó thúc đẩy hiệu quả năng lượng cao hơn vì phản hồi thông tin đã được chứng minh là khiến người tiêu dùng giảm việc sử dụng.
CƠ SỞ HẠ TẦNG TRUYỀN THÔNG
Cơ sở hạ tầngAMIcơ sở hạ tầng truyền thông cho phép tương tác liên tục giữa tiện ích, người tiêu dùng và tải điện có thể được kiểm soát. Nó phải sử dụng các tiêu chuẩn truyền thông hai chiều mở trong khi vẫn duy trì tính bảo mật cao. Ngoài AMI, nó có khả năng phục vụ như nền tảng cho vô số các chức năng lưới điện hiện đại. Bộ tập trung cục bộ, thu thập dữ liệu từ các nhóm đồng hồ và truyền nó đến máy chủ trung tâm thông qua một kênh đường trục, là một trong những kiến trúc phổ biến nhất. Một số phương tiện có thể được xem xét để cung cấp một số hoặc tất cả kiến trúc này:
• Tải đường dây điện (PLC)
• Đường dây điện băng thông rộng (BPL)
• Sợi cáp đồng hoặc quang học
• Không dây (Tần số vô tuyến), có thể là lưới tập trung hoặc phân tán
• Internet
• Sự kết hợp của những thứ trên
MẠNG KHU VỰC GIA ĐÌNH (HAN)
Một HAN giao tiếp với một cổng thông tin người tiêu dùng để kết nối đồng hồ thông minh với các thiết bị điện có thể điều khiển được. Các chức năng quản lý năng lượng của nó có thể bao gồm các chức năng sau:
• Màn hình trong nhà, để người tiêu dùng luôn biết lượng năng lượng đang được sử dụng và chi phí của nó.
• Khả năng đáp ứng các tín hiệu giá dựa trên các tùy chọn do người tiêu dùng nhập vào
• Các điểm đặt giới hạn các hành động điều khiển cục bộ hoặc tiện ích đối với một dải do người tiêu dùng chỉ định
• Kiểm soát tải mà không có sự tham gia liên tục của người tiêu dùng
Bằng cách hoạt động như “đại lý” của người tiêu dùng, cổng HAN / người tiêu dùng cung cấp một giao diện thông minh cho thị trường. Nó cũng có thể giúp ích với các dịch vụ giá trị gia tăng mới như giám sát an ninh.
HỆ THỐNG QUẢN LÝ DỮ LIỆU ĐỒNG HỒ (MDMS)
MDMS là một cơ sở dữ liệu bao gồm các công cụ phân tích cho phép tương tác với các hệ thống thông tin khác (xem Cổng vận hành bên dưới), chẳng hạn như những hệ thống được liệt kê dưới đây:
• Hệ thống Thông tin Khách hàng (CIS), hệ thống thanh toán và trang web tiện ích
• Hệ thống Quản lý Mất điện (OMS)
• Hệ thống Hoạch định Nguồn lực Doanh nghiệp (ERP) để quản lý chất lượng điện và dự báo tải
• Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS)
• Quản lý Tải máy biến áp (TLM)
• Quản lý Lực lượng Lao động Di động (MWM)
CỔNG VẬN HÀNH
AMI giao tiếp với nhiều ứng dụng phía hệ thống (bao gồm MDMS) để hỗ trợ:
Vận hành Phân phối Nâng cao (ADO)
• Cảm biến tiên tiến trong hệ thống quản lý phân phối (bao gồm dữ liệu PQ từ công tơ AMI)
• Quản lý Mất điện Nâng cao (thông tin mất điện theo thời gian thực dựa trên công tơ AMI)
Vận hành Truyền tải Nâng cao (ATO)
• Tự động hóa Trạm biến áp
• Xử lý thông tin tốc độ cao
• Bảo vệ và điều khiển nâng cao (bao gồm điều khiển phân phối để cải thiện điều kiện truyền tải) công tơ)
Quản lý Tài sản Nâng cao (AAM)
Dữ liệu AMI sẽ giúp AAM theo những cách sau:
• Dữ liệu vận hành hệ thống
• Dữ liệu “tình trạng” tài sản
• Vận hành để tối ưu hóa việc sử dụng tài sản
• Lập kế hoạch T&P
Lợi ích
Những ưu điểm của AMI là rất nhiều và có thể được phân loại rộng rãi như sau:
• Lợi ích Vận hành – AMI mang lại lợi ích cho toàn bộ lưới điện bằng cách cải thiện độ chính xác đọc chỉ số công tơ, phát hiện hành vi trộm cắp điện và phản hồi các sự cố mất điện, tất cả đều loại bỏ sự cần thiết phải đọc chỉ số công tơ tại chỗ.
• Lợi ích Tài chính – AMI mang lại lợi ích tài chính cho các công ty điện, nước và khí đốt bằng cách giảm chi phí thiết bị và bảo trì, cho phép phục hồi dịch vụ điện nhanh hơn trong thời gian mất điện và hợp lý hóa quy trình thanh toán.
• Ưu điểm của Khách hàng – AMI mang lại lợi ích cho khách hàng sử dụng điện bằng cách phát hiện sớm các lỗi công tơ, cho phép phục hồi dịch vụ nhanh hơn và cải thiện độ chính xác và tính linh hoạt của việc thanh toán. AMI cũng cung cấp các tùy chọn giá theo thời gian, có thể giúp khách hàng tiết kiệm tiền và quản lý mức tiêu thụ năng lượng của họ.
• Lợi ích Bảo mật - Công nghệ AMI cho phép cải thiện việc giám sát các nguồn lực hệ thống, giảm các mối đe dọa mạng khủng bố mạng tiềm ẩn đối với lưới điện.
Thách thức
• Chi phí vốn cao: Việc triển khai AMI quy mô đầy đủ đòi hỏi phải mua tất cả các yếu tố phần cứng và phần mềm, bao gồm công tơ, cơ sở hạ tầng mạng và phần mềm quản lý mạng, ngoài chi phí thiết lập và duy trì hệ thống công nghệ thông tin và cơ sở hạ tầng đo lường.
• Tích hợp: Hệ thống Thông tin Khách hàng (CIS), Hệ thống Thông tin Địa lý (GIS), Hệ thống Quản lý Mất điện (OMS), Quản lý Công việc (WMS), Quản lý Lực lượng Lao động Di động (MWM), SCADA/DMS, Hệ thống Tự động hóa Phân phối (DAS), v.v. phải được tích hợp với AMI, một hệ thống công nghệ phức tạp.
• Chuẩn hóa: Để kết nối và duy trì đúng cách một hệ thống lưới điện dựa trên AMI, các tiêu chuẩn khả năng tương tác—thiết lập các yêu cầu chung cho công nghệ AMI, triển khai và hoạt động chung—phải được tạo ra.
Kết luận
Những tiến bộ công nghệ quan trọng trong việc sử dụng và cung cấp năng lượng điện đã được thực hiện trong thế kỷ 21. Để khắc phục những khó khăn mà những cải tiến này phải đối mặt, cần có các công cụ và chiến lược mới. Một trong những công cụ như vậy là cơ sở hạ tầng đo lường tiên tiến. Một cơ sở hạ tầng có thể thực hiện thu thập dữ liệu theo thời gian thực từ người tiêu dùng, truyền đạt dữ liệu và trả lại các chỉ thị điều hành cho tải đã thể hiện là kết quả của những tiến bộ và phát triển trong lĩnh vực điện tử, thiết bị đo đạc, truyền thông và xử lý dữ liệu. Với sự trợ giúp của công nghệ hữu ích này, các nhà khai thác và các công ty tiện ích có thể lên kế hoạch và tối ưu hóa hiệu suất mạng của họ với kiến thức trực tiếp về tình trạng của nó. Cả hai phía của khách hàng và nhà cung cấp đều có thể sử dụng dữ liệu thu thập được để điều chỉnh mức tiêu thụ.
Các công ty năng lượng và người tiêu dùng có thể tiết kiệm hàng triệu đô la chi phí bảo trì và ngăn ngừa thiệt hại bằng cách sử dụng các công cụ chẩn đoán và thông báo do AMI cung cấp, chẳng hạn như phát hiện rò rỉ trong mạng lưới nước và khí đốt hoặc phát hiện tấn công mạng hoặc vật lý. Việc đưa vào các dịch vụ tiên tiến như phát hiện, thông báo và giám sát hỏa hoạn thông qua các ứng dụng di động càng nâng cao giá trị của mạng và thu hút sự quan tâm của công chúng đến SG và AMI. Một lợi ích khác của AMI là cải thiện bảo mật cho điện được cung cấp và thông tin được truyền đạt. Ngoài ra, AMI cung cấp cho người dùng nhiều quyền kiểm soát hơn đối với thói quen tiêu dùng của họ. Ngoài ra, nó cung cấp năng lượng ổn định hơn và chất lượng cao hơn.
Tác giả:
Sonu Kumar Sah