第三章 智能电网信息与量测技术
主要内容
• 高级量测体系 (AMI) 简介 – 背景 – 驱动力
• 主要组成部分 – 智能电表 – 通讯网络 – 计量数据管理系统 (MDMS) – 用户户内网络 (HAN)
• AMI论证 – 成本 – 收益 – 例证
• AMI和智能电网 • 信息物理系统
高级量测体系
竞争激烈的电力市场
电力公司降低成本和增加 收入的目标
日益增多的复杂计费方式 用户服务的要求

技术的进步
ＩＴ、电子和通讯技术的进步 成本降低而同时功能提高 用于数据管理的信息系统
日益完善
环境保护和政治压力
立法的要求 (如, EPACT 2005) 对能效的追求 为应对温室效应而寻求矿物燃料的替代品 公众对邻近电力设施的抵触
• 趋势是缓慢移向开放式标准
– TCP/IP, ANSI C12.22
• 主要考量是低成本
发展趋势：集成的通讯网络
数据采集流程
• 自动数据采集系统 (ADCS) – 按照预定时间收集电表测量值（通常是午夜之后）或即时读取 – 把数据传回网络运行中心 (NOC) – 把数据放在企业服务总线 (ESB) 上
– 完整的体系可远程读取多个间隔计量值 – 双向通讯 – 提供详细的数据以能支持分时电价（TOU pricing） – 远程系统或软件升级 – 支持用户户内网络 – 和很多其它功能
AMI实施的驱动力
世界范围内电力公司实施变革和产业升级的动力
供求关系和电网的制约
电网可靠性 / 停电的制约 / 供电不足 日益增加的分布式电源 多向潮流
安放选择
• 提高资产容量选择和一致性 • 识别异常线损和窃电 • 有选择地对用户实施负荷控
用户利益 促成智能电网所需的技术和应用的实现
智能电表
双向间隔量测数据
• 智能电表 – 每一个用户处
– 记录双向间隔消费信息
• 小时、 30 分钟、 15 分钟 或 5 分钟等 • KWh、 KVARh、 V、 KW,…等
– 其它功能如远程断开和重接、 即时读表、 断电报警、 表计干扰检测、 远程设定和软件升级
企业服务总线
AMI 采集系统
间隔数据 采集系统
SCADA 数据等
其它应用
客户支持 收入保护 资产分析 复杂计费
采集系统
系统范围的系统能观性
“虚拟表计” 可提供系统任何一点的以小时计的 历史的和预测的负荷信息
• 减少设备过负荷和损坏 • 提高固定资产投资时机和针
对性
• 提高相间平衡和线路利用率 • 改善电压调节，提高电容器
• 变压器表计
– 记录双向间隔消费信息和电压信息 – 数据可用于变压器负荷管理和负荷研究
• 馈线表计
– 记录双向间隔消费信息和电压信息
• 15分钟、 5分钟、 或更短
– 支持系统实时运行、电压优化、系统分析和规划、负荷研究和预测等
多层次的通讯网络
广域通讯网络(WAN)
• IP 网络：开放式的、安全的 • 专用的或公众的网络 • 有些使用通讯公司的托管服务
预测
负荷研究和 定价
收入保护 Revenue Protection
系统应用
结算 Settlement
配电效率
复杂的计费
用户服务
▪ 短期 ▪ 中期 ▪ 长期 ▪ 未计量的收入
▪ 窃电检测 ▪ 非正常电表检测
▪ 规划 ▪ 运行
▪ GIS & OMS 集成
▪ 负荷曲线 ▪ 市场分类 ▪ 服务成本 ▪ 高峰期电价
MDMS功能
数据分类和负荷建模 Segmentation and
Load Modeling
多维聚合 Multi-Dimensional
Aggregation
费用计算 Configurable Calculation Logic &
Billing
用户费用分析 Customer Bill Integration & Analytics
AMI效益
节能和能效
运行效率
DSM: 电价, 需求响应, 用户信息 电网运行和优化: 电压和无功优化, 运行, 规划，等 窃电检测:提高检测率
负荷研究; 提高数据质量 现金流 电表更换
读表: 自动, 频繁, 准确 故障管理: 即时, 定位, 检测 表计准确度: 提高
用户服务
呼叫中心: 减少费用估计, 提高询问应答 收费: 各种计费选择
▪ 供应聚合 ▪ 未计能量的分配
▪ 批发市场 Wholesale
▪ 大 C&I用户 ▪ 分时电价 ▪ 特殊计费
▪ 自助帐单分析 ▪ 支持客户服务人员 ▪ 需求响应
MDMS和其它系统的集成
运行系统
CIS,计费
客户服务 帐户管理
故障管理 配网运行
企业服务总线
负荷研究 预测管理
计量数据管理系统
手持移动 采集系统
量测系统的演变
智能和控制功能
AMM
AMI
• AMI 连接用户并加强了 • 用户通讯 资源和资产优化管理
• 数据管理
• AMM 提高了信息质量
AMR
• 运行效益
• AMR 提高了运行效益
AMI相对于AMR
• AMR:自动抄表方案
– 从远程读一个累积的计量值 – 单向通讯 – 以月为计量周期
• AMI: 高级量测体系
– WiMAX, 数字无线通信 2.5G, 3G, 3G+, MPLS – 问题: 公共网络生命周期短，难于满足AMI 的期望 – 很多地方很难有一个公共网络覆盖整个电力公司的
服务范围 • 通常是混合网络(电力公司专用网 + 第三方网络)
局域通讯网络(LAN)
• 大部分是私网协议
– 电力线载波 (PLC，DLC) – 基于高塔的点对多点的无线射频系统 – 无线射频网状系统（Mesh） – 电力线宽带 (BPL)
• ESB – 原始数据转送站 – 把数据分送给 计量数据管理系统（MDMS）和其它信息系统
• MDMS – 处理数据并把数据传给其它信息系统, 如: • 计费系统 • 用户网站 (以便用户在每天 早晨6点查看前一天的用电)
计量数据管理系统(MDMS)
• 一个用于获取、处理和存储计费表计测量值，并具有分析工具以便和 其它信息系统交互使用的数据库系统 – AMI系统表计管理 (增加／修改／消除） – AMI表计控制 • 接通／断开 • 重新设定 • 日程管理 – 计费之外的数据转发 – 表计和网络设备的资产管理 – 接通／断开的过程管理 – 干扰检测 – 故障及故障恢复数据管理 – 数据分析和自动现场工作票的生成和处理