诠释智能电网中的AMI

诠释智能电网中的AMI
智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

智能电网主要由4 部分组成：
1）高级量测体系（advanced metering infrastructure，AMI）；
2）高级配电运行（advanced distribution operation，ADO）；
3）高级输电运行（advanced transmission operation，ATO）；
4）高级资产管理（advanced asset management，AAM）。

高级量测体系（AMI）
AMI 主要功能是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行。

AMI 是许多技术和应用集成的解决方案，其技术组成和功能主要包括：
1）智能电表。

可以定时或即时取得用户带有时标的分时段的（如15 min，１h 等）或实时（或准实时）的多种计量值，如用电量、用电功率、电压、电流和其他信息；事实上已成为电网的传感器。

2）通信网络。

采取固定的双向通信网络，能把表计信息（包括故障报警和装置干扰报警）接近于实时地从电表传到数据中心，是全部高级应用的基础。

3）计量数据管理系统（MDMS）。

这是一个带有分析工具的数据库，通过与AMI 自动数据收集系统的配合使用，处理和储存电表的计量值。

4）用户室内网（HAN）。

通过网关或用户入口把智能电表和用户户内可控的电器或装置（如可编程的温控器）连接起来，使得用户能根据电力公司的需要，积极参与需求响应或电力市场。

5）提供用户服务（如分时或实时电价等）。

6）远程接通或断开。

智能电表
AMI中的智能电表可以取得用户详细的用电信息，促成分时电价实施，使用户直接参与电力市场。

智能电表是可编程的电表，除了用于电能量记录以外，还可以实现很多功能。

它能根据预先设定时间间隔(如15 min, 30 min等)来测量和储存多种计量值(如电能量、有功功率、无功功率、电压等)。

它还具有内置通信模块，能够接入双向通信系统和数据中心进行信息交流。

智能电表具有双向通信功能，支持电表的即时读取(可随时读取和验证用户的用电信息)、远程接通和开断、装置干扰和窃电检测、电压越界检测，也支持分时电价或实时电价和需求侧管理。

智能电表还有一个十分有效的功能，在检测到失去供电时电表能发回断电报警信息，这给故障检测和响应提供了很大的方便。

智能电表能够作为电力公司与用户户内网络进行通信的网关，使得用户可以近于实时地查看其用电信息和从电力公司接收电价信号。

当系统处于紧急状态或需求侧响应并得到用户许可时，电表可以中继电力公司对用户户内电器的负荷控制命令。

智能电表的一些典型的功能还包括:
l) 提供双向计量，能支持具有分布式发电的用户;
2) 提供断电报警和供电恢复确认信息处理;
3) 提供电能质量的监视;
4) 可以进行远程编程设定和软件升级;
5) 支持远程时间同步;
6) 能根据需求侧响应要求而限制负荷。

通信网络
AMI采用固定的双向通信网络，能够每天多次读取智能电表，并能把表计信息包括故障报警和装置干扰报警近于实时地从电表传到数据中心。

常见的通信系统的结构包括分层系统、星状和网状网和电力线载波，可以采用不同的媒介来向数据中心实施广域通信，如电力线载波(PLC )、电力线宽带(BPL)、铜或光纤、无线射频、因特网等。

在分层系统网络中，局域网(LAN)连接电表和数据集中器，而数据集中器则通过广域网(WAN)和数据中心相连。

数据集中器通常在杆塔上、在变电站里或在其他的一些设施上，它们是局域网和广域网的交汇点。

在局域网中，数据集中器即时或按照预先设定的时间收集或接收附近电表的计量值或信息，再利用广域网把数据传到数据中心。

数据集中器可以中继数据中心发给下游电表和用户的命令和信息。

局域网对通信的速率要求不高，因此对它最主要的考量是以最低的成本连接用户。

常见的通信方式为电力线载波(PLC )、电力线宽带(BPL )、塔式或网格状无线射频网络。

计量数据管理系统（MDMS）
处于数据中心中的信息系统和应用是AMI的一个重要组成部分，而其中的最重要的是量测数据管理系统(MDMS)。

MDMS是一个带有分析工具的数据库，通过与AMI白动数据收集系统(ADCS )的配合使用，处理和储存电表的计量值。

MDMS的一个基本功能是对AMI数据进行确认、编辑、估算，以确保即使通信网络中断和用户侧故障时，流向上述信息系统或软件的数据流也是完整和准确的。

取决于计费系统的功能设计和类型，可以利用MDMS提供的数据去实施分时记费、峰期电价和其他一些复杂的计费方法。

用户室内网（HAN）
HAN中一个重要的设备是处于用户室内的户内显示器(IHD )。

它接受电表的计量值和电力公司的价格信息并把这些信息连续地近于实时地显示给用户，使得用户及时和准确地了解用电情况、费用和市场信息。

鼓励用户节约用电，根据市场或系统的要求调整他们的用电习惯，如把一些用电调整至系统需求低谷时段。

根据不同的项目实验，这些措施可降低峰荷5%以上。

HAN也可根据用户的选择来设定，根据不同的电价信号便可进行负荷控制，而无需用户不停地参与用电调整。

同时，它还可以限定来自电力公司和局部的控制的动作权限。

HAN的用户入口可以处在的不同的设备，如电表、相邻的集中器、由电力公司提供的独立的网关或用户的设备(比如用户自己的因特网网关)。

AMI的意义
AMI的实施对电力公司、电力用户乃至全社会都有十分重要的意义。

AMI 的应用可以实现:
1) 减少电力公司的运行费用，因为无需人工读表、能快速进行故障定位和恢复以及减少事故报告等；
2) 通过提供给用户准确和及时的电费清单，改善计费过程并提高用户满意度；
3) 运用电表远程诊断和可即时读取的功能，改善对用户的服务；
4) 具有远程接通和断开的功能，可有效地进行用户管理；
5) 为用户提供更多电价和服务的选择；
6) 提供大量的用电和网络状态信息，使得用户可以为节能或减少开支而调整用电习惯，而电力公司则可制定更有针对性的系统改造计划；
7) 提供系统范围内的负荷测量和系统可观性，这将帮助电力公司评估设备运行状况，优化资产利用和延长设备寿命，优化维护和运行管理费用，
准确定位电网故障，改进电网规划，识别电能质量问题，探测及减少窃电行为；
8) 支持消除峰荷和节能的需求侧响应和分时计费，减少对系统发、输、配环节中的固定资产投资，减少网络阻塞费川和网损，提高资产利用率，减少废气的排放量；
9) 能支持用户侧的分布式发电的接入；
10 )为智能电网和其他系统未来高级应用建立基础设施体系。

智能电表能实现连续的带有时标的多种间隔的用电计量，远远超过传统电能表单一电能计量功能，它实际上成为分布于网络上的系统传感器和测量点。

利用其完整的通信设施和信息系统，AMI将为电力公司提供系统范围的测量和可观性AMI系统的通信网络，也可以进一步支持配电自动化、变电站自动化等高级应用。

同时，也为系统的运行和资产管理提供可靠的依据和支持。

通过双向通信，AMI将电力公司和用户紧密相连，它既可以使用户直接参与到实时电力市场中来，又促进电力公司与用户的配合互动.辅以灵活的定价策略，可以激励用户主动地根据电力市场情况参与需求侧响应。

智能电表的双向计量功能也能够使用户拥有的分布式电源比较容易地与电网相连。