电力行业高级量测体系介绍课件

高级量测体系

AdvancedMeteringInfrastructure栾文鹏2009年6月27日第一届智能电网研究论坛中国天津大学高级量测体系

AdvancedMeteringInfra日程安排高级量测体系(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和智能电网问题解答日程安排高级量测体系(AMI)简介TimeForChange亚力山大.贝尔来源:美国能源部报告,“智能电网介绍”电力行业亟需变革托马思.爱迪生TimeForChange亚力山大.贝尔来源:美国高级量测体系高级量测体系智能和控制功能1985–1995AMRAMI连接用户并加强了资源和资产优化管理AMM提高了信息质量AMR提高了运行效益AMMAMI量测系统的演变用户通讯数据管理运行效益1996–20052006智能和控制功能1985–1995AMRAMI连接用户并AMI相对于AMRAMR: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（TOUpricing）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相对于AMRAMR:自动抄表方案

AMI实施的驱动力7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环境保护和政治压力立法的要求(如,EPACT2005)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

世界范围内电力公司实施变革和产业升级的动力

AMI实施的驱动力7竞争激烈的电力市场供求关系和电网的制AMI效益

节能和能效运行效率用户服务用户利益促成智能电网所需的技术和应用的实现

电网运行和优化:电压和无功优化,运行,规划，等电表更换现金流

读表:自动,频繁,准确

呼叫中心:减少费用估计,提高询问应答

故障管理:即时,定位,检测

收费:各种计费选择

表计准确度:提高

负荷研究;提高数据质量

窃电检测:提高检测率 DSM:电价,需求响应,用户信息AMI效益

节能和能效运行效率用户服务用户利益电网运行智能电表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、负荷研究和预测等双向间隔量测数据智能电表–每一个用户处多层次的通讯网络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)广域通讯网络(WAN)IP网络：开放式的、安全的局域通讯网络(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)趋势是缓慢移向开放式标准

TCP/IP,ANSIC12.22主要考量是低成本局域通讯网络(LAN)大部分是私网协议发展趋势：集成的通讯网络发展趋势：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)数据采集流程自动数据采集系统(ADCS)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计量数据管理系统(MDMS)一个用于获取、处理和存储计费表计自助帐单分析支持客户服务人员需求响应批发市场Wholesale大C&I用户分时电价特殊计费规划运行GIS&OMS集成供应聚合未计能量的分配MDMS功能预测数据验证、估计和编辑（VEE）和数据存储负荷研究和定价收入保护RevenueProtection结算Settlement配电效率复杂的计费用户服务负荷曲线市场分类服务成本高峰期电价短期中期长期未计量的收入窃电检测非正常电表检测数据分类和负荷建模SegmentationandLoadModeling费用计算ConfigurableCalculationLogic&Billing多维聚合Multi-DimensionalAggregation用户费用分析CustomerBillIntegration&Analytics系统应用自助帐单分析批发市场Wholesale规划供应聚合MDMS计量数据管理系统负荷研究预测管理故障管理配网运行客户服务帐户管理CIS,计费复杂计费SCADA数据等间隔数据采集系统AMI采集系统手持移动采集系统资产分析收入保护客户支持企业服务总线企业服务总线MDMS和其它系统的集成运行系统采集系统其它应用计量数据管理系统负荷研究故障管理客户服务CIS,计费复杂计费系统范围的系统能观性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制“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系统范围的系统能观性减少设备过负荷和损坏“虚拟表计”可提用户信息网站

把用户帐单和用电信息集成在一起可读到前一天的用电为用户提供详细用电曲线和费用信息分析TOU或CPP对帐单的影响推荐策略以助其减少费用减少用户服务成本网上自助服务减少高额帐单抱怨电话呼叫中心的显示有助于一次解答用户的疑问00.10.20.30.4$0.51814182024CriticalpriceTOUPeakPriceStandardRatePeakpricew/CPP用户信息网站把用户帐单和用电信息集成在一起00.10.20输电系统控制企业范围内的信息系统集成系统管理MWMOMSGISＡＭＩ资产管理资产管理维护系统规划馈线自动化

资源管理规划&预测工作安排结算交易&合约资源调度SCADADMS系统运行用户服务MDMSCIS计费呼叫中心企业信息系统发电控制

变电站自动化

EMS通讯网络输电系统控制企业范围内的信息系统集成系统管理MWMOMSGI用户户内网络(HAN)配合用户门户网站、连接智能电表和户内可控的设备室内显示器(IHD)可编程通讯温控器(PCT)混合动力电动汽车(PHEV)、电动汽车(EV）或其它储电装置其它智能家用电器,等主要技术和标准通讯：WiFi,RF,电力线载波,光纤等标准：ZigBee,HomePlug,6LowPAN等，处于快速整合阶段Smart用户户内网络用户户内网络(HAN)配合用户门户网站、连接智能电表和户内HAN的效益使得用户更好地管理用电被动的:理解用电IHDs提供了详细的用电信息和计费信息主动的:参与需求响应或允许电力公司直接负荷控制使得电力公司提高用户服务对用户发送信息用户可以直接查看用电信息实施需求响应以消除峰荷每年最高峰的100个小时HAN的效益使得用户更好地管理用电用电信息直接负荷控制电价响应需求响应和节电能量管理终端用户直接参与电力市场kW0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0Noon2:307:30CriticalPeakRateParticipationIncentive

ControlGroupMidnightCPPEvent用电信息直接负荷控制电价响应需求响应和节电能量管理终端用户直混合动力汽车(PHEV)或电力汽车集成分布式发电并提供双向量测

储能装置集成分布式电源Source::SCE混合动力汽车(PHEV)或电力汽车集成分布式发电并提供双向智能用户户内网络智能用户户内网络AMI实例Source:IBMAMI实例Source:IBMAMI在北美AMI在北美AMI成本成本（每表）来源：CapgeminiAMI成本成本（每表）来源：CapgeminiAMI20年全部拥有成本包括智能电表，双向通讯，遥控开关，用户户内网络AMI20年全部拥有成本包括智能电表，双向通讯，遥控开关，平均收益*没包括负荷控制，需求响应，和智能电网功能平均收益*没包括负荷控制，需求响应，和智能电网功能成本和成本回收年限AMI厂商成本回收期(年)123456789

10020050150全部安装后的成本

(电表和通讯)510$181$119$163$124$133$78$120$111$16310.16.59.37.47.78.27.88.39.39.9%15.3%10.8%13.5%13.0%12.2%12.8%12.0%10.8%(净收益占净投资的百分比)

成本和成本回收年限AMI厂商成本回收期(年)123456意大利ENEL的AMI项目3千万电表2002年-2005年21亿欧元成本，每年节省费用４－５亿欧元3000MW高峰期负荷削减能力(5%)成本回收期为5年

基于运行费用的节省意大利ENEL的AMI项目3千万电表用户故障检测需求响应窃电检测远程接通断开远程电表设定负荷控制为用户提供电价信号灵活电价AMR自动抄表AMR功能+AMI智能电网AMI功能+远程检测集中和分布式分析

系统故障恢复优化系统资产管理配电自动化利用非运行数据自愈按小时读取数据用户电压管理负荷曲线AMI和智能电网AMI为智能电网建立通讯和IT基础设施用户故障检测需求响应窃电检测远程接通断开远程电表设定负荷控制每一个智能电表都是智能电网的一个量测点和传感器智能电表+SCADA测量=系统范围的能观性AMI连接用户并提供系统范围的能观性每一个智能电表都是智能电网的一个量测点和传感器AMI连接用户栾文鹏SmartMetering&InfrastructureBCHydroEmail:wenpeng.luan@栾文鹏树立质量法制观念、提高全员质量意识。12月-2212月-22Wednesday,December21,2022人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。10:29:2010:29:2010:2912/21/202210:29:20AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦绷。12月-2210:29:2010:29Dec-2221-Dec-22加强交通建设管理，确保工程建设质量。10:29:2010:29:2010:29Wednesday,December21,2022安全在于心细，事故出在麻痹。12月-2212月-2210:29:2010:29:20December21,2022踏实肯干，努力奋斗。2022年12月21日10:29上午12月-2212月-22追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。21十二月202210:29:20上午10:29:2012月-22严格把控质量关，让生产更加有保障。十二月2210:29上午12月-2210:29December21,2022作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2022/12/2110:29:2010:29:2021December2022好的事情马上就会到来，一切都是最好的安排。10:29:20上午10:29上午10:29:2012月-22一马当先，全员举绩，梅开二度，业绩保底。12月-2212月-2210:2910:29:2010:29:20Dec-22牢记安全之责，善谋安全之策，力务安全之实。2022/12/2110:29:20Wednesday,December21,2022相信相信得力量。12月-222022/12/2110:29:2012月-22谢谢大家！树立质量法制观念、提高全员质量意识。12月-2212月-22高级量测体系

AdvancedMeteringInfrastructure栾文鹏2009年6月27日第一届智能电网研究论坛中国天津大学高级量测体系

AdvancedMeteringInfra日程安排高级量测体系(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和智能电网问题解答日程安排高级量测体系(AMI)简介TimeForChange亚力山大.贝尔来源:美国能源部报告,“智能电网介绍”电力行业亟需变革托马思.爱迪生TimeForChange亚力山大.贝尔来源:美国高级量测体系高级量测体系智能和控制功能1985–1995AMRAMI连接用户并加强了资源和资产优化管理AMM提高了信息质量AMR提高了运行效益AMMAMI量测系统的演变用户通讯数据管理运行效益1996–20052006智能和控制功能1985–1995AMRAMI连接用户并AMI相对于AMRAMR: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（TOUpricing）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相对于AMRAMR:自动抄表方案

AMI实施的驱动力44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环境保护和政治压力立法的要求(如,EPACT2005)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

世界范围内电力公司实施变革和产业升级的动力

AMI实施的驱动力7竞争激烈的电力市场供求关系和电网的制AMI效益

节能和能效运行效率用户服务用户利益促成智能电网所需的技术和应用的实现

电网运行和优化:电压和无功优化,运行,规划，等电表更换现金流

读表:自动,频繁,准确

呼叫中心:减少费用估计,提高询问应答

故障管理:即时,定位,检测

收费:各种计费选择

表计准确度:提高

负荷研究;提高数据质量

窃电检测:提高检测率 DSM:电价,需求响应,用户信息AMI效益

节能和能效运行效率用户服务用户利益电网运行智能电表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、负荷研究和预测等双向间隔量测数据智能电表–每一个用户处多层次的通讯网络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)广域通讯网络(WAN)IP网络：开放式的、安全的局域通讯网络(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)趋势是缓慢移向开放式标准

TCP/IP,ANSIC12.22主要考量是低成本局域通讯网络(LAN)大部分是私网协议发展趋势：集成的通讯网络发展趋势：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)数据采集流程自动数据采集系统(ADCS)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计量数据管理系统(MDMS)一个用于获取、处理和存储计费表计自助帐单分析支持客户服务人员需求响应批发市场Wholesale大C&I用户分时电价特殊计费规划运行GIS&OMS集成供应聚合未计能量的分配MDMS功能预测数据验证、估计和编辑（VEE）和数据存储负荷研究和定价收入保护RevenueProtection结算Settlement配电效率复杂的计费用户服务负荷曲线市场分类服务成本高峰期电价短期中期长期未计量的收入窃电检测非正常电表检测数据分类和负荷建模SegmentationandLoadModeling费用计算ConfigurableCalculationLogic&Billing多维聚合Multi-DimensionalAggregation用户费用分析CustomerBillIntegration&Analytics系统应用自助帐单分析批发市场Wholesale规划供应聚合MDMS计量数据管理系统负荷研究预测管理故障管理配网运行客户服务帐户管理CIS,计费复杂计费SCADA数据等间隔数据采集系统AMI采集系统手持移动采集系统资产分析收入保护客户支持企业服务总线企业服务总线MDMS和其它系统的集成运行系统采集系统其它应用计量数据管理系统负荷研究故障管理客户服务CIS,计费复杂计费系统范围的系统能观性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制“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系统范围的系统能观性减少设备过负荷和损坏“虚拟表计”可提用户信息网站

把用户帐单和用电信息集成在一起可读到前一天的用电为用户提供详细用电曲线和费用信息分析TOU或CPP对帐单的影响推荐策略以助其减少费用减少用户服务成本网上自助服务减少高额帐单抱怨电话呼叫中心的显示有助于一次解答用户的疑问00.10.20.30.4$0.51814182024CriticalpriceTOUPeakPriceStandardRatePeakpricew/CPP用户信息网站把用户帐单和用电信息集成在一起00.10.20输电系统控制企业范围内的信息系统集成系统管理MWMOMSGISＡＭＩ资产管理资产管理维护系统规划馈线自动化

资源管理规划&预测工作安排结算交易&合约资源调度SCADADMS系统运行用户服务MDMSCIS计费呼叫中心企业信息系统发电控制

变电站自动化

EMS通讯网络输电系统控制企业范围内的信息系统集成系统管理MWMOMSGI用户户内网络(HAN)配合用户门户网站、连接智能电表和户内可控的设备室内显示器(IHD)可编程通讯温控器(PCT)混合动力电动汽车(PHEV)、电动汽车(EV）或其它储电装置其它智能家用电器,等主要技术和标准通讯：WiFi,RF,电力线载波,光纤等标准：ZigBee,HomePlug,6LowPAN等，处于快速整合阶段Smart用户户内网络用户户内网络(HAN)配合用户门户网站、连接智能电表和户内HAN的效益使得用户更好地管理用电被动的:理解用电IHDs提供了详细的用电信息和计费信息主动的:参与需求响应或允许电力公司直接负荷控制使得电力公司提高用户服务对用户发送信息用户可以直接查看用电信息实施需求响应以消除峰荷每年最高峰的100个小时HAN的效益使得用户更好地管理用电用电信息直接负荷控制电价响应需求响应和节电能量管理终端用户直接参与电力市场kW0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0Noon2:307:30CriticalPeakRateParticipationIncentive

ControlGroupMidnightCPPEvent用电信息直接负荷控制电价响应需求响应和节电能量管理终端用户直混合动力汽车(PHEV)或电力汽车集成分布式发电并提供双向量测

储能装置集成分布式电源Source::SCE混合动力汽车(PHEV)或电力汽车集成分布式发电并提供双向智能用户户内网络智能用户户内网络AMI实例Source:IBMAMI实例Source:IBMAMI在北美AMI在北美AMI成本成本（每表）来源：CapgeminiAMI成本成本（每表）来源：CapgeminiAMI20年全部拥有成本包括智能电表，双向通讯，遥控开关，用户户内网络AMI20年全部拥有成本包括智能电表，双向通讯，遥控开关，平均收益*没包括负荷控制，需求响应，和智能电网功能平均收益*没包括负荷控制，需求响应，和智能电网功能成本和成本回收年限AMI厂商成本回收期(年)123456789

10020050150全部安装后的成本

(电表和通讯)510$181$119$163$124$133$78$120$111$16310.16.59.37.47.78.27.88.39.39.9%15.3%10.8%13.5%13.0%12.2%12.8%12.0%10.8%(净收益占净投资的百分比)

成本和成本回收年限AMI厂商成本回收期(年)123456意大利ENEL的AMI项目3千万电表2002年-2005年21亿欧元成本，每年节省费用４－５亿欧元3000MW高峰期负荷削减能力(5%)成本回收期为5年

基于运行