基于智能电网的AMI系统

基于智能电网的AMI系统

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摘要：智能电网概念引起当今电力行业最热点的讨论和研究，这也将是电力系统重大的变革趋势及科技创新。作为智能电网中最重要的技术支撑模块，AMI 高级智能量测系统在智能电网中担当着举足轻重的角色，电网中很多智能化功能是由AMI实施和完成的，因此研究AMI系统对智能电网的理解是至关重要的。文章简述了智能电网的概念和组成，AMI高级智能系统的组成和具体内涵，在智能计量中发挥怎样的作用，以及高级量系统AMI的应用前景等。

关键词：智能电网、高级量系统、AMI

引言：高级量测体系( advanced meteringinf rast ructure ,AMI)是智能电网的重要组成部分,也是智能电网与传统电网的主要区别之一。世界各国提出智能电网概念的出发点并不一致。AMI是一个用来测量、收集、储存、分析和运用用户用电信息的完整网络和系统。AMI的建立将彻底改变电力流和信息流单方向流动的现状,为用户和电网的双向全面互动提供平台和技术支持。用户和电网的信息交互,将使用户随时掌握电网的负荷情况和电价信息,从而可以主动参与电网运行;用户侧储能装置和分布式可再生能源的接入将改变配电网的潮流分布,在电价政策的合理引导下减小电网负荷的峰谷差,提高电力设施的利用率。

一、什么是智能电网？

智能电网作为下一代电网的基本模式，在全球范围内的关注度已迅速升温。智能电网，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。

美国电力科学研究院将智能电网定义为：一个由众多自动化的输电和配电系统构成的电力系统，以协调、有效和可靠的方式实现所有的电网运作，具有自愈功能；快速响应电力市场和企业业务需求；具有智能化的通信架构，实现实时、安全和灵活的信息流，为用户提供可靠、经济的电力服务。

智能电网是经济和科技发展的必然。近年来,美、欧等不少国家都相继开展了智能电网的有关研究。到目前为止还都处于初级阶段。美国电力科学研究院( EPRI)提出“Intelli Grid”概念,而美国能源部(DOE)则提出了“GridWise”。虽然二者称谓不同, 但内涵和目标基本一致。在欧洲,则采用了“Smart Grid”。尽管智能电网在国际上还没有统一的定义,但是总体来说,是使用健全的双路通信、高级的传感器和分布式计算机的电力传输和分配网络,其目的是改善电力的传送和使用的效率、可靠性和安全性。

二、智能电网的组成

智能电网的产业主要由高级计量体系（AMI）、高级配电运行（ADO）、高级输电运行（ATO）和高级资产管理（AAM）四大模块构成。AMI是一种用于先进电表，能够提供实时的双向通信设施，是智能电网的基础信息平台，AMI 是电网智能化建设的第一步，主要涉及大量的智能电表、传感器等设备。随着智能电网建设的深入，逐步实现配电、输电智能化，从而实现整个电网资产运行效率的提高。

三、AMI的组成部分

AMI系统架构主要由5部分组成，即AMI计量主站系统设备，数据集中器，通信通道，智能电表，及用户户内网络。

AMI主站系统比较通常的电能计量在实时监测，记录、分析、控制及与外部系统接口功能等方面有大幅增加或增强，最大的优势体现在两个方面，一方面系统具备更大的存储与分析能力来处理大量的技术数据;另一方面信息的整合与共享。AMI可以及时准确地提供实时、准实时、及非实时的有价值的基础数据和整合后的信息给其它供电系统，例如调度自动化EMS系统，配电自动化DMS 系统，MIS系统等。AMI主站建立后，等同于建立了一个经过整合及高度集成的综合的信息平台，在该平台上AMI可以主动提供其它相关系统所需要的数据和信息，同时其它相关系统亦可在此平台拿取有价值的东西，简言之，AMI可以与外部系统实时地以交互方式交换、共享数据和信息。上图给出了AMI的体系结构示意图。

四、AMI系统概述

AMI 系统是一个使用智能电表通过多种通信介质，按需或以设定的方式测量、收集并分析用户用电数据、提供开放式双向通信的系统，是智能电网的

基础信息平台。AMI 不是单一的技术应用，而是综合现有和新的电力技术的整体架构，包括拥有自动调温系统等室内控制的家庭网络系统、智能计量、计量装置与区域数据集中器之间的通信网络、与数据中心的通信网络、计量数据管理系统（MDMS）以及数据在软件平台中的应用。

从用户的角度看，智能电表提供消费数据给用户和供电服务方，用户更加清楚自己的电能使用状况，同时，基于预设的消费参数，负荷控制设备根据电价信息协调电力需求。高级用户还可根据这些电价信息展开分布式电能资源（DER）。

电力用户可根据AMI 数据制定电能消费策略，甚至提供电能交互服务。供电方使用后方系统来收集和分析AMI 数据，以优化系统运行，提高经济性及服务水平。例如，AMI 在用户断电和出现电能质量问题时进行实时信息反馈，使得供电方能够快速地对电网的问题进行定位。

同时AMI 的双向通信使电网自动化成为可能。AMI 提供充足的系统信息可以实现资产的优化管理，合理安排设备的维修、增添及替换。这些都能够极大地提高电网的效率和可靠性。

五、AMI的应用前景

智能电表作为AMI的基础单元是系统中最重要的一个环节。智能电表除了通常电表的基本计量功能外，主要优势为可编程和双向计量功能的表现。电表用户

可根据用电的习惯和节电原则设定具体参数实施用电管理。为适配AMI的实现，建立电表智能化网络，智能电表支持即时读取、远程接通和断开;通过集成先进的传感和量测技术，智能电表还可以实现故障定位，电能质量监测与窃电监测等。电网内所有电表间遵循统一的互操作性强的技术规范和通信规约，使得电表及相应智能设备在网内可以即插即用，大大降低安装维护和管理的工作量。

户内网络是基于AMI系统应运而生的。每个户内网络(例如家庭网络，网络连接着家庭内几乎所有用电设备)安装有显示器，用户可以通过它了解当前的供电政策，阶梯电价和费率时段，从而自由选择用电模式，包括控制家庭电器的开关。基于智能电网的概念，用户还可以决定投资安装何种分布式发电和储能设备(例如屋顶太阳能光幅发电、风能发电、小型热电联产发电设备、混合动力发电车)，根据网络提供的信息决定何时启动或者关闭这些设备，例如电价高时断开电网供电，启动分布式发电和储能设备;在电价低时可以利用分布式发电和储能设备向电网售电或充电。户内网络自动化的目的可以达到削峰平谷，减少浪费，节省能源。

六、建设智能输电网的几点建议

1.预防大面积停电

2.推进电力市场化

3.实施节能减排

4.发展和应用超导技术

5.研究大容量储能技术

七、发展的设想

为解决上述问题，今后最终达到AMI的技术条件，应进行分布实施。首先将表计更换为电子表，逐步过渡到智能电表。系统的实施步骤，将经历4个阶段发展，即自动抄表(AMR)、先进计量管理(AMM)、先进量测架构(AMI)、及先进架构(AI)。。

为做好AMI，对照智能计量实现的历程，AMI的实现需要分阶段逐步实施，可进行小规模的试点，以点带面，全面开展。主要的实施阶段分为：

(1)智能电表投放安装;

(2)完善自动抄表;