釋放效率並賦予消費者權力：先進計量基礎設施 (AMI) 革命
AMI 是一個設備完善的基礎設施，必須整合到當前和未來的公用事業流程和應用程式中，而不是單一的技術安裝。
此基礎設施包括智慧電錶、從電錶到本地資料集中器的通訊網路、到企業資料中心的回程通訊網路、電錶資料管理系統 (MDMS)，以及最終將資料整合到現有和新的軟體應用程式平台中。家庭網路系統包括通訊恆溫器和其他家庭控制裝置。AMI 還為更新整個電力基礎設施提供了一個高度「智慧」的步驟。
AMI 技術之間的介面如下圖 1 所示：
智慧電錶在消費者層級向使用者和服務供應商提供消耗資訊。為了幫助消費者更加了解自己的能源使用情況，智慧電錶與家庭顯示器連接。此外，智慧恆溫器等負載控制設備可以根據先前設定的消費者價格偏好修改電力需求，這要歸功於服務供應商提供的有關電價的知識。基於這些經濟指標，更成熟的客戶建立了分散式能源 (DER)。此外，消費者入口網站以一種方式處理 AMI 資料，使其能夠做出更明智的能源使用選擇，甚至提供預付等互動式服務。
為了改善運營、經濟效益和客戶服務，服務供應商（公用事業）使用新的、改進的或現有的後端系統來收集和分析 AMI 資料。例如，AMI 可快速輸入客戶停電和電力品質的資訊，使服務供應商能夠快速糾正電網問題。此外，AMI 的雙向通訊基礎設施支援站和電路層級的電網自動化。來自 AMI 的大量新資料可以更好地管理公用事業資產，並更好地規劃資產維護、新增和更換。AMI 的眾多優勢之一是提高了電網的可靠性和效率。
為何選擇 AMI？
AMI 部署與資料成長
圖 2。
AMI 有哪些技術選項？
AMI 系統由多種技術和程式組成，這些技術和程式組合在一起可作為一個單元運作：
• 智慧電錶
• 廣域通訊基礎設施
• 家庭（本地）區域網路 (HAN)
• 電錶資料管理系統 (MDMS)
• 運營閘道
智慧電錶
在大部分歷史中，傳統的機電電錶都是公用事業的收銀機。在住宅層級，這些電錶僅記錄在給定時間段內（通常是一個月）消耗的總能量。智慧電錶是固態可程式化裝置，可以執行多種操作，包括以下大多數或全部操作：
• 基於時間的定價
• 消費者和公用事業的消耗資料
• 淨計量 • 電力損失（和恢復）通知
• 遠端開啟/關閉操作
• 限制「不良付款」或需求回應目的的負載
• 能源預付
• 電力品質監控
• 篡改和能源竊取檢測
智慧電錶也是一種綠色電錶，因為它可以實現需求回應，從而減少排放和碳排放。它可以提高能源效率，因為資訊回饋已被證明會導致消費者減少使用量。
通訊基礎設施
AMI 通訊基礎設施實現了公用事業、消費者和可控制的電力負載之間的持續互動。它必須使用開放的雙向通訊標準，同時保持高度安全性。除了 AMI 之外，它還有可能成為眾多現代電網功能的基礎。本地集中器是一種最常見的架構，它從多個電錶收集資料，並透過回程通道將其傳輸到中央伺服器。可以考慮使用多種媒體來提供此架構的部分或全部：
• 電力線載波 (PLC)
• 寬頻電力線 (BPL)
• 銅纜或光纖
• 無線（射頻），集中式或分散式網狀網路
• 網際網路
• 上述各項的組合
家庭區域網路 (HAN)
HAN 與消費者入口網站通訊，以便將智慧電錶連接到可控制的電氣裝置。其能源管理功能可能包括以下內容：
• 家庭顯示器，以便消費者始終了解正在使用的能源量以及成本。
• 根據消費者輸入的偏好對價格訊號做出反應
• 限制公用事業或本地控制操作在消費者指定的頻段內之設定點
• 無需消費者持續參與即可進行負載控制
HAN/消費者入口網站透過充當消費者的「代理」，提供與市場的智慧介面。它還可以幫助提供新的加值服務，例如安全監控。
電錶資料管理系統 (MDMS)
MDMS 是一個資料庫，其中包括分析工具，可以與其他資訊系統互動（請參閱下面的運營閘道），例如下面列出的系統：
• 消費者資訊系統 (CIS)、帳單系統和公用事業網站
• 停電管理系統 (OMS)
• 用於電力品質管理和負載預測之企業資源規劃 (ERP) 系統
• 地理資訊系統 (GIS)
• 變壓器負載管理 (TLM)
• 行動工作團隊管理 (MWM)
運營閘道
AMI 與各種系統端應用程式（包括 MDMS）通訊以支援：
先進配電運營 (ADO)
• 配電管理系統中的先進感測器（包括來自 AMI 電錶之 PQ 資料）
• 先進停電管理（基於 AMI 電錶之即時停電資訊）
先進傳輸運營 (ATO)
• 變電站自動化
• 高速資訊處理
• 先進保護和控制（包括配電控制以改善傳輸條件）電錶）
先進資產管理 (AAM)
AMI 資料將透過以下方式幫助 AAM：
• 系統運營資料
• 資產「健康」資料
• 運營以優化資產利用率
• T&D 規劃
優勢
AMI 的優勢眾多，大致可分為以下幾類：
• 運營優勢 – AMI 透過提高電錶讀取準確性、檢測能源竊取和回應停電來使整個電網受益，同時無需現場電錶讀取。
• 財務優勢 – AMI 透過降低設備和維護成本、允許在停電期間更快地恢復電力服務以及簡化帳單流程，為公用事業、水和天然氣公司提供財務優勢。
• 客戶優勢 – AMI 透過儘早檢測電錶故障、允許更快地恢復服務以及提高帳單準確性和靈活性，使電力客戶受益。AMI 還提供基於時間的費率選項，這可以幫助客戶節省資金並管理其能源消耗。
• 安全優勢 – AMI 技術可以改進對系統資源的監控，從而減少對電網之潛在網路恐怖份子網路威脅。
挑戰
• 高昂的資本成本：AMI 的全面實施需要購買所有硬體和軟體元件，包括電錶、網路基礎設施和網路管理軟體，以及設定和維護資訊技術系統和計量基礎設施的成本。
• 整合：客戶資訊系統 (CIS)、地理資訊系統 (GIS)、停電管理系統 (OMS)、工作管理 (WMS)、行動工作團隊管理 (MWM)、SCADA/DMS、配電自動化系統 (DAS) 等都必須與 AMI 整合，這是一個複雜的技術系統。
• 標準化：為了正確連接和維護基於 AMI 之電網系統，必須制定互通性標準，這些標準為 AMI 技術、部署和一般運營建立通用要求。
結論
21 世紀在電能的使用和傳輸方面取得了重大的技術進步。為了克服這些進步面臨的困難，需要新的工具和策略。先進的計量基礎設施就是這樣一種工具。由於電子、儀器儀錶、通訊和資料處理方面的進步和發展，一種可以從消費者那裡獲取即時資料、傳輸資料並將執行指令返回給負載的基礎設施已經顯現出來。借助這項有用的技術，營運商和公用事業公司可以透過第一手了解網路狀況來規劃和優化網路效能。客戶和供應商都可以使用收集的資料來調節消耗。
透過使用 AMI 提供的診斷和通知工具，能源公司和消費者可以節省數百萬美元的損壞預防和維護成本，例如水和天然氣網路中的洩漏檢測或網路或物理攻擊檢測。透過行動應用程式潛在包含的先進服務（如火災檢測、通知和監控）進一步提高了網路的價值，並引起了公眾對 SG 和 AMI 的興趣。AMI 的另一個好處是提高了所提供電力和傳輸資訊的安全性。此外，AMI 讓使用者可以更好地控制自己的消耗習慣。此外，它還提供更穩定和高品質的電力。
作者：
Sonu Kumar Sah