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AMI(Advanced Metering Infrastructure)测试床(EC-IoTTB2017-2001)


1 实验平台名称

AMI(Advanced Metering Infrastructure)测试床


2 发起单位和主要联系人联系方式

华为技术有限公司


3 合作公司

朗新科技股份有限公司

深圳市科陆电子科技股份有限公司


4 目标和概述

智能电网是电网发展的必然选择,AMI是实现智能电网的基础:

· 可靠,安全, 经济,高效,友好的智能电网是电力行业发展的必然选择。

· 产业主要由AMI(高级计量体系)/ADO(高级配电运行)/ATO(高级输电运行)/AAM(高级资产管理)四大模块构成

· 电网结构优化, 节能减排,需求响应,电能质量提升等需求催生了AMI的建设需求。


AMI(Advanced Metering Infrastructure)是一种实现电力公司和智能电表之间双向通信的架构。AMI的目的在于为电力公司提供准确实时的能耗数据信息以及设备的使用状态信息,使电力公司可管理用户和设备,而用户则可把价格作为基础标准,选择对能源的使用。


电力线通信(Power Line Communication,简称PLC),是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。

· 把载有信息的高频加载于电力线传输信息

· 不需要重新架设网络,有电线就能通信

· 采用PLC可降低网络建设和运营成本

· 应用于智能电网、工业控制、物联网以及室内网络


宽带与窄带划分的标准一般采用美国联邦通信委员会的定义,通过频率和速率来划分:


窄带电力线通信(Narrowband power line communications)

—指频带限定在3kHz~500kHz

—通信速率小于1Mbit/s

—采用FSK、S-FSK、OFDM等通信技术


宽带电力线通信(Broadband power line communications)

—指频带限定在2MHz~30MHz(或者2MHz~100MHz)

—通信速率在1Mbit/s以上

—采用以OFDM为核心的通信技术


AMI测试床可以利用有线的PLC和无线的GPRS等各种技术来实现,传统窄带PLC在抄表准确率、实时性方面都有所欠缺,而宽带PLC可以很好的弥补这些,AMI Testbed重点验证PLC-IOT技术在电力抄表场景的应用,以及PLC-IOT与传统有线或无线技术配合场景。


5 应用场景

利用PLC-IOT、边缘网络技术、大数据分析等技术,对用电数据进行实时收集、分析和处理,主要用于以下几个场景:


场景一:公变居民分散式抄表


AMI.png


台区特点: 

(1)台区居民较分散,居民住宅以独门独院为主。 

(2)台区电表数量多,最大的台区接近500块电表。 

(3)区域偏僻较多偷、漏电行为。


场景二:公变居民集中式抄表


AMI1.png


场景三:小型工商业公变计量


AMI2.png


台区特点: 

(1)此场景下的客户,主要是小型工商业用户或者少数居民(如别墅供电),三相电取自公变配电台区低压侧,存在和单相表混合组网。 

(2)用户的区域位置相对独立和分散。 


场景四:大型厂矿专变计量


AMI3.png


台区特点: 

(1)此场景下的客户,主要是大型的工业用户,多为厂矿,有大型的用电设备,电压等级较多,三相电取自高压侧的输电线路。 

(2)工厂自行配备专用变压器,用电特点是需求量大、无间断供电,属于优质客户。 

(3)用户的区域位置相对独立和分散。


6  预期成果

 实验平台通过PLC-IOT技术,对用电数据进行采集、分析和处理,100%抄表成功率,实时分析,共有以下效果:

(1)降低线损,防窃电,减少电力公司损失

(2)电费回收提前,资金提前回笼

(3)自动抄表,IT化办公,提高运营效率 

(4)提升用户使用体验 


7 商业价值

2015年AMI市场空间$106亿,未来市场在主要亚太、欧洲和拉美,AMI智能电表部署量在2020年将累积达到10亿台。


AMI方案商业价值如下:

▲通过窃电检测,减少因窃电带来的损失。

▲通过线损分析,监控损耗变化,提供数据支撑。

▲ 减少人工抄表收费的误差,提升售电资金的回笼速度。

▲通过远程自动化抄表,降低电力系统的管理成本。

▲实现电力用户与供电企业双向互动,极大地提高用户的满意度。

▲提高电力系统安全性和工作效率。

▲AMI将为未来大规模的Smart Home应用提供最基础的网络平台。

▲AMI为未来客户采用阶梯电价,有效调节峰谷负荷奠定基础,为电网节约投资。

▲面向未来可以扩展增值业务,如智慧园区、智能楼宇、智能路灯等。

AMI方案可对存量市场和快速新增市场带来巨大的商业价值,提升电力厂商的运营效益,为ICT厂商带来边缘网络和主站升级改造机会。


8 社会价值

AMI为用户实现了随时掌握电网的负荷情况和电价信息的可能,可以让用户更多参与到智能电网的建设中,在节能降耗的政策支持下,通过费率动态调节用电高峰期,提高用电效率,避免电力设施重复建设,减少电网发电设备投资。AMI方案可推动智能电网快速发展,实现如下价值:


实现电表数据的“全”采集 

从管理投入角度来讲100%的抄通率,与99%的抄通率有明显区别。即使只有1%(甚至更少)的表无法抄通,同样意味着需要进行人工补抄,需要数据的人工统计,需要对数据库进行人工二次修改,需要对此增加额外的管理成本。同时越多的人工环节介入,就容易引起越多的错误发生。对这些错误(尤其是历史错误)进行更正,也将增加管理的复杂度。


Hi-PLC技术通过对电网环境分析,和领先的抗干扰、抗衰减技术,大幅度提高通信的成功率,实现电表数据的“全”采集。


实现“全费控”目标

“全费控”业务,在“全采集”的基础上,又增加了对通信实时性的要求。不再是针对一个固定时间段的通信要求,而是要有针对任意时刻的通信保障。


PLC-IOT技术在物理层设计方面有效的提升了PLC通信质量。这为实现费控业务提供了物理基础。


费控成功率、通信时间,一方面依赖于物理层通信的稳定性,另一方面也取决于通信重传的次数,即系统对信道变化的实时适应性。PLC-IOT技术可提供稳定的物理层通信,减少因错误而产生的重传次数。


解决台区线损计算问题

对于台区线损的计算,窄带方案就其设计思路来说是不存在障碍的,主要问题是抄通率较低。一些情况下,在一个完整的日冻结抄读周期无法获取全部电表的数据,无法进行台区线损计算。

PLC-IOT技术提供更优秀的通信速率和更低的信噪比要求,集中器临近台区总表安装,能够实时满足客户对线损的统计要求。


解决多台变信号串扰

台区串扰问题一直困扰着窄带载波方案。虽然台区之间由于变压器的隔离使得串扰得到一定减轻,然而仍有信号通过并行线路串扰、地线、空间辐射等方式造成相互间的影响。


PLC-IOT技术采用自动协调技术,无需人工干预,保持抄表不间断运行。


支撑智能用电及能效管理业务

PLC-IOT技术能够提供双向、实时、高速和安全的通信通道,通信可达到2Mbps速率,远远高于窄带PLC通信速率。


PLC-IOT技术可以保障AMI系统能够实时、准确、详细地掌握现网每个用电终端的用电消耗数据,从多个维度对配网状态进行统计、分析、评判,从而避免电力设备过载和电能质量恶化。


另外,PLC-IOT的高可靠通信能力能够保障通过智能电表双向实时互动业务查询异常用电记录,找到能耗过高或者不合理运行的设备或系统,指导能源优化调度,实现能源配置优化和三相用电平衡。


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