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电网监测和控制GRIDMONITORINGANDCONTROL
SCADA(数据采集与监测控制)系统在电网中已经应用了几十年,但仅限于输电网和变电站的范畴。智能电网的状态监控范围将扩大到配电网,包括变压器、开闭站、故障检测器、柱上开关等设备,使电网更坚强可靠。
当监测到电网发生故障时,必须迅速查明原因,才能准确、快速修复或隔离电网,避免引发更严重的后果。这就是FDIR(FaultDetection,IsolationandRecovery-故障检测、隔离和恢复)。它的通信需求模型是:话务流量相对较小,信息采集和反馈的次数十分频繁,指令发布和响应处理必须迅速,优先级别较高。根据集中或本地监控,集中或本地恢复需求的不同,FDIR相应的通信需求模型也略有不同。
有了更完善的电网监控措施,防患于未然能大大降低电网故障率。即使故障发生,也能控制其对电网的影响。另一方面,电力设备不必一直满负荷运行,能适时调整工作状态,从而延长使用寿命,降低维护成本。
先进计量架构ADVANCEDMETERINGINFRASTRUCTURE
先进计量架构(AMI)由智能电表、计量通信架构(MCI)和仪表数据管理系统(MDMS)等组成,是智能电网的关键组成部分。其中的智能电表希望通过分时电价、实时电价等功能改变用户用电行为模式,尽量选择电网低峰时间用电。这样既能降低电网供电压力,还能减少用户电费。
智能读表的频率比手工抄表要频繁得多,甚至能达到一天数次。即便如此,抄表话务量还是非常小的,当然大量集中抄表的话务量不可小觑。另外,看起来单个读表信息的优先级可能很低,考虑到这些数据是计费依据,它的完整性和准确性就变得至关重要了。
电网公司能通过智能电表提供"需求侧管理"的服务,例如在指定时间自动打开或关闭热水器;"服务连接/断开"功能可以关闭或启动整个房屋的电力供应。这类控制信息的话务量预计很小,信息发布的频率也很低,但需要很高的优先级别。
对智能电表来说,最大的挑战莫过于大量电表的远程自动升级,成千上万的电表要在短时间内完成各自接收几兆字节的数据。这时,如果有充分的通信基础设施,例如使用多播技术就会大大提高效率。
分布式新能源发电DISTRIBUTEDENERGYRESOURCES
新的可再生能源(如风能、太阳能、地热能和潮汐发电等)大多不能保证稳定电力输出,需要配套分布式电能存储设备,这些设备必须被有效监测和控制。更大的挑战来自于微网(Micro-Grid)的引入。当这些新能源发展成为独立、自维持的微网时,它能将发电盈余反向回馈到主电网,以纾缓高峰供电压力。这需要智能电表能记录微网发电量,接收回购电价,并处理计费;而配电网更要重新设计为双向的电网。
"分布式新能源"在智能电网中的地位日益重要,相应的管理和控制流程不断更新。但从通信模型角度来看,意味着只是少量的额外通信需求。当然,这是个全新领域,更多变化尚未可知。
电动车ELECTRICVEHICLES
电动车的引入对现有电网会造成重大冲击,不仅大量集中充电能导致电力需求突然大幅增加,关键是电网还无法适应电动车这类新型用户。对电网来说,电动车即是用电负荷,又是嵌入式存储,还是分布式新能源。它需要从一个地方漫游到另一个地方。
电动车的移动性特点需要电网配备新的身份验证功能,能对电动车在充电或者反向馈电之前进行识别。传统电网是为固定地点供电设计的,并未考虑移动应用,这是一个新挑战。
由于电动车的商业模式仍在讨论过程中,现在很难定量分析出大量电动车投入使用后的通信需求模型。目前来看,充电系统的改进和电网基础设施的更新将远大于通信系统的改造。
有关电动车的试验项目之一是斯德哥尔摩皇家海港项目。该项目于2009年启动,打算用20年时间,把海港区打造成温室气体零排放的智能城市社区。爱立信提供智能电网ICT系统设计、咨询及解决方案,并与汽车行业联合开发电动车充电解决方案,测试身份验证和移动计费等问题。
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