Pametno brojilo električne energije jedna je od osnovnih uređaja za prikupljanje podataka pametne elektroenergetske mreže (osobito pametne elektrodistribucijske mreže).Preuzima poslove prikupljanja podataka, mjerenja i prijenosa izvorne električne energije, te je osnova za integraciju informacija, analizu i optimizaciju te prezentaciju informacija.Uz osnovnu mjernu funkciju tradicionalnih brojila električne energije, pametna brojila električne energije također imaju funkcije dvosmjernog mjerenja različitih stopa, funkciju kontrole korisnika, funkciju dvosmjerne podatkovne komunikacije različitih načina prijenosa podataka, funkciju zaštite od neovlaštenog mijenjanja i druge inteligentne funkcije, prilagođavaju se korištenju pametnih energetskih mreža i obnovljivih izvora energije.
Napredna mjerna infrastruktura (AMI) i sustav automatskog očitanja brojila (AMR) izgrađen na temelju pametnog mjerenja električne energije mogu korisnicima pružiti detaljnije informacije o potrošnji električne energije, omogućujući im da bolje upravljaju svojom potrošnjom električne energije kako bi postigli cilj uštede električne energije i smanjenja emisije stakleničkih plinova.Trgovci električnom energijom na malo mogu fleksibilno postaviti TOU cijenu prema zahtjevima korisnika kako bi promicali reformu sustava cijena električne energije na tržištu.Distribucijske tvrtke mogu brže otkriti kvarove i pravodobno reagirati kako bi ojačale kontrolu i upravljanje elektroenergetskom mrežom.
Osnovna oprema za napajanje i energiju, prikupljanje podataka o sirovoj električnoj energiji, mjerenje i prijenos imaju visoku pouzdanost, visoku točnost i nisku potrošnju energije itd.
Definicija pojma
ESMA
▪ Eskom South Africa Power Company
GUTLJAJ
Kina
2 Princip rada
3 klasifikacija
▪ Elektromehanička integracija
▪ Potpuno elektronički
4. Funkcionalne karakteristike
5. Glavne aplikacije
6. Prednosti
Koncepti
Koncept Smart Meter datira iz 1990-ih.Kada su se 1993. godine prvi put pojavila statička mjerila električne energije, bila su 10 do 20 puta skuplja od elektromehaničkih, pa su ih koristili uglavnom veliki korisnici.S povećanjem broja brojila električne energije s telekomunikacijskom sposobnošću, potrebno je razviti novi sustav za realizaciju očitanja brojila i upravljanja podacima.U takvim sustavima mjerni podaci počinju se otvarati sustavima kao što je automatizacija distribucije, ali ti sustavi još nisu u mogućnosti učinkovito koristiti relevantne podatke.Slično tome, podaci o potrošnji energije u stvarnom vremenu iz unaprijed plaćenih mjerača rijetko se koriste u aplikacijama kao što su upravljanje energijom ili mjere za očuvanje energije.
S napretkom tehnologije, masovno proizvedena statička brojila električne energije mogu steći snažnu obradu podataka i kapacitet pohrane uz vrlo nisku cijenu, čime je sposobnost promicanja inteligentne razine malih korisničkih brojila električne energije znatno poboljšana, a statička brojila električne energije postupno su zamijenio tradicionalna elektromehanička brojila električne energije.
Za razumijevanje "pametnog mjerača", u svijetu ne postoji jedinstveni koncept ili međunarodni standard.U Europi je uobičajeno prihvaćen koncept pametnog električnog brojila, dok se pojam pametno električno brojilo odnosi na pametna brojila električne energije.U Sjedinjenim Državama korišten je koncept naprednog mjerača, ali je sadržaj bio isti.Iako se smart meter prevodi kao pametno brojilo ili pametno brojilo, uglavnom se odnosi na pametno brojilo električne energije.Različite međunarodne organizacije, istraživačke institucije i poduzeća dale su različite definicije "pametnog mjerača" u kombinaciji s odgovarajućim funkcionalnim zahtjevima.
ESMA
European Smart Metering Alliance (ESMA) opisuje karakteristike mjerenja za definiranje pametnih mjerača električne energije.
(1) Automatska obrada, prijenos, upravljanje i korištenje mjernih podataka;
(2) Automatsko upravljanje brojilima električne energije;
(3) Dvosmjerna komunikacija između brojila električne energije;
(4) Omogućiti pravovremene i vrijedne informacije o potrošnji energije relevantnim sudionicima (uključujući potrošače energije) unutar pametnog mjernog sustava;
(5) Podržati poboljšanje energetske učinkovitosti i usluga sustava upravljanja energijom (proizvodnja, prijenos, distribucija i korištenje).
Južnoafrička tvrtka Eskom Power Company
U usporedbi s tradicionalnim brojilima, pametna brojila mogu pružiti više informacija o potrošnji, koje se mogu poslati lokalnim poslužiteljima putem određene mreže u bilo kojem trenutku kako bi se postigla svrha upravljanja mjerenjem i naplatom.Također uključuje:
(1) Integrirane su razne napredne tehnologije;
(2) Očitanje brojila u stvarnom ili kvazi-stvarnom vremenu;
(3) Detaljne karakteristike opterećenja;
(4) Zapis o nestanku električne energije;
(5) Praćenje kvalitete električne energije.
GUTLJAJ
Prema Demand Response and Advanced Metering Coalition (DRAM), pametna brojila električne energije trebala bi moći postići sljedeće funkcije:
(1) Mjerenje podataka o energiji u različitim vremenskim razdobljima, uključujući satna ili mjerodavna vremenska razdoblja;
(2) Omogućavanje potrošačima električne energije, energetskim tvrtkama i uslužnim agencijama da trguju strujom po različitim cijenama;
(3) Osigurati druge podatke i funkcije za poboljšanje kvalitete usluge napajanja i rješavanje problema u usluzi.
Kina
Inteligentni instrument definiran u Kini je instrument s mikroprocesorom kao svojom jezgrom, koji može pohraniti podatke o mjerenju i napraviti analizu, sintezu i procjenu rezultata mjerenja u stvarnom vremenu.Općenito ima funkciju automatskog mjerenja, snažnu sposobnost obrade podataka, automatsko podešavanje nule i pretvorbu jedinica, jednostavnu obavijest o kvaru, funkciju interakcije između čovjeka i stroja, opremljenu radnom pločom i zaslonom, s određenim stupnjem umjetne inteligencije.Elektronička višenamjenska brojila električne energije s mikroprocesorima obično se definiraju kao pametna brojila električne energije, a značajke kao što su komunikacijske funkcije (nosač, GPRS, ZigBee itd.), mjerenje za više korisnika i mjerenje za određene korisnike (kao što su električne lokomotive) uvode se u koncept pametnih brojila električne energije.
Općenito se može smatrati: inteligentnim električnim brojilom temeljenim na mikroprocesorskoj aplikaciji i mrežnoj komunikacijskoj tehnologiji kao jezgri inteligentnog instrumenta, automatsko mjerenje/mjerenje, obrada podataka, dvosmjerna komunikacija i sposobnost proširenja funkcija, može postići dvosmjerno mjerenje, daljinsko/ lokalna komunikacija, interakcija u stvarnom vremenu i razne cijene električne energije, daljinsko napajanje, praćenje kvalitete električne energije, očitanje vodomjera, interakcija s korisnicima i druge funkcije.Sustavi pametnog mjerenja temeljeni na pametnim brojilima mogu podržati zahtjeve pametne mreže za upravljanje opterećenjem, distribuirani pristup snazi, energetsku učinkovitost, dispečiranje mreže, trgovanje na tržištu električne energije i smanjenje emisija.
Uređivanje principa rada
Inteligentno brojilo električne energije je napredni mjerni uređaj koji prikuplja, analizira i upravlja informacijskim podacima o električnoj energiji na temelju suvremene komunikacijske tehnologije, računalne tehnologije i mjerne tehnologije.Osnovno načelo pametnog brojila električne energije je: osloniti se na A/D pretvarač ili mjerni čip za prikupljanje korisničke struje i napona u stvarnom vremenu, izvršiti analizu i obradu putem CPU-a, ostvariti izračun pozitivnog i negativnog smjera, vršnu dolinu ili četiri kvadranta električne energije, i dalje emitirati sadržaj električne energije putem komunikacije, prikaza i drugih sredstava.
Struktura i princip rada elektroničkog inteligentnog brojila električne energije uvelike se razlikuju od tradicionalnog indukcijskog brojila električne energije.
Sastav inteligentnih brojila električne energije
Ampermetar indukcijskog tipa uglavnom se sastoji od aluminijske ploče, zavojnice strujnog napona, trajnog magneta i drugih elemenata.Njegov princip rada uglavnom se mjeri interakcijom vrtložnih struja izazvanih strujnim svitkom i pomičnom olovnom pločom.A elektroničko pametno brojilo uglavnom se sastoji od elektroničkih komponenti i njegovo načelo rada temelji se na uzorkovanju korisničkog napona napajanja i struje u stvarnom vremenu, ponovno koristi namjenski integrirani krug mjerača vat-sata, obrada uzorkovanog napona i struje signala, što se prevodi u pulsni izlaz, konačno kontroliran mikroračunalom s jednim čipom za obradu, prikaz pulsa za potrošnju energije i izlaz.
Obično broj impulsa koje emitira A/D pretvarač nazivamo konstantom impulsa pri mjerenju jednog stupnja električne energije u pametnom brojilu.Za pametno brojilo, ovo je relativno važna konstanta, jer će broj impulsa koje emitira A/D pretvarač po jedinici vremena izravno odrediti točnost mjerenja mjerača.
Klasifikacija mjerača električne energije
Što se tiče strukture, inteligentno brojilo vat-sata može se grubo podijeliti u dvije kategorije: elektromehaničko integrirano brojilo i potpuno elektroničko brojilo.
Elektromehanička integracija
Elektromehanički sve u jednom, naime u izvornom mehaničkom mjeraču pričvršćenom na određene dijelove već ispunjava potrebne funkcije, smanjuje troškove i jednostavan je za instalaciju.Njegova shema dizajna općenito je bez uništavanja fizičke strukture mjerača struje, bez mijenjanja izvornika na temelju nacionalnog mjernog standarda, dodavanjem senzorskog uređaja koji se pretvara u mehanički mjerač s izlazom električnih impulsa, sinkronizirajući elektroničko numeriranje i mehaničko numeriranje.Njegova točnost mjerenja nije niža od točnosti općeg mehaničkog mjerača.Ova shema dizajna usvaja zrelu tehnologiju izvornog senzorskog mjerača, koji se uglavnom koristi za rekonstrukciju starog stola.
Potpuno elektronski
Svi elektronički tipovi koriste integrirani krug elektroničkih uređaja kao jezgru od mjerenja do obrade podataka, oslobađaju se mehaničkih dijelova i imaju značajke smanjenog volumena, povećane pouzdanosti, točnije, smanjujući potrošnju energije i uvelike poboljšavajući proizvodni proces. .
Značajke
(1) Pouzdanost
Točnost je nepromijenjena dugo vremena, nema poravnanja kotača, nema učinaka instalacije i transporta itd.
(2) Točnost
Širok raspon, veliki faktor snage, osjetljivost na start itd.
(3) Funkcija
Može implementirati funkcije centraliziranog očitanja brojila, više tarifa, plaćanja unaprijed, sprječavanja krađe struje i ispunjavanja zahtjeva usluga pristupa Internetu.
(4) Izvedba troškova
Visoki troškovni učinak, može se rezervirati za funkcije proširenja, na koje utječe cijena sirovina, kao što su male.
(5) Upozorenje za alarm: Kada je preostala količina električne energije manja od količine električne energije za alarm, mjerač često prikazuje preostalu količinu električne energije kako bi podsjetio korisnika da kupi električnu energiju;Kada je preostala snaga u mjeraču jednaka snazi alarma, snaga okidanja se prekida jednom, korisnik treba umetnuti IC karticu za ponovno uspostavljanje napajanja, korisnik treba pravovremeno kupiti struju u ovom trenutku.
(6) Zaštita podataka
Za zaštitu podataka usvojena je potpuno solid-state tehnologija integriranog kruga, a podaci se mogu čuvati više od 10 godina nakon nestanka struje.
(7) Automatsko isključivanje
Kada je preostala količina električne energije u mjeraču jednaka nuli, brojilo će se automatski isključiti i prekinuti napajanje.U ovom trenutku korisnik treba pravovremeno kupiti električnu energiju.
(8) Funkcija povratnog pisanja
Energetska kartica može zapisati akumuliranu potrošnju energije, preostalu snagu i snagu prijelaza nule natrag u sustav za prodaju električne energije radi praktičnosti statističkog upravljanja odjela za upravljanje.
(9) Funkcija pregleda uzorkovanja korisnika
Softver za prodaju električne energije može osigurati pregled uzorkovanja podataka o potrošnji električne energije i omogućiti prioritetno uzorkovanje korisničkih sekvenci prema potrebi.
(10) Power query
Umetnite IC karticu da biste prikazali ukupnu kupljenu snagu, broj kupljene energije, posljednju kupljenu snagu, kumulativnu potrošnju energije i preostalu snagu.
(11) Prenaponska zaštita
Kada stvarno opterećenje premaši postavljenu vrijednost, mjerač će automatski prekinuti napajanje, umetnuti korisničku karticu i ponovno uspostaviti napajanje.
Glavne aplikacije
(1) Obračun i obračun
Inteligentno brojilo električne energije može ostvariti točnu obradu informacija o obračunu troškova u stvarnom vremenu, što pojednostavljuje složeni proces obrade računa u prošlosti.U okruženju tržišta električne energije, dispečeri mogu promijeniti trgovce na malo pravodobnije i praktičnije, pa čak i ostvariti automatsko prebacivanje u budućnosti.U isto vrijeme korisnici mogu dobiti točnije i pravovremenije informacije o potrošnji energije i računovodstvene podatke.
(2) Procjena stanja distribucijske mreže
Informacije o raspodjeli tokova snage na strani distribucijske mreže nisu točne, uglavnom zato što se informacije dobivaju sveobuhvatnom obradom modela mreže, vrijednosti procjene opterećenja i mjernih informacija na visokonaponskoj strani trafostanice.Dodavanjem mjernih čvorova na korisničkoj strani dobit će se preciznije informacije o opterećenju i gubicima u mreži, čime će se izbjeći preopterećenje i pogoršanje kvalitete električne energije energetske opreme.Integriranjem velikog broja mjernih podataka može se ostvariti procjena nepoznatog stanja i provjeriti točnost mjernih podataka.
(3) Praćenje kvalitete električne energije i pouzdanosti napajanja
Inteligentna brojila električne energije mogu pratiti kvalitetu električne energije i stanje napajanja u realnom vremenu, kako bi pravovremeno i točno odgovorili na pritužbe korisnika te unaprijed poduzeli mjere za sprječavanje problema s kvalitetom električne energije.Tradicionalna metoda analize kvalitete električne energije ima nedostatak u stvarnom vremenu i učinkovitosti.
(4) Analiza opterećenja, modeliranje i predviđanje
Podaci o potrošnji vode, plina i toplinske energije prikupljeni pametnim brojilima električne energije mogu se koristiti za analizu i predviđanje opterećenja.Sveobuhvatnom analizom gore navedenih informacija s karakteristikama opterećenja i vremenskim promjenama, ukupna potrošnja energije i vršna potražnja mogu se procijeniti i predvidjeti.Ove informacije će korisnicima, trgovcima na malo energijom i operaterima distribucijskih mreža pomoći u promicanju racionalne upotrebe električne energije, uštedi energije i smanjenju potrošnje te optimiziranju mrežnog planiranja i rasporeda.
(5) Odgovor na stranu potražnje snage
Odgovor na strani potražnje znači kontroliranje korisničkih opterećenja i distribuirane proizvodnje putem cijena električne energije.Uključuje kontrolu cijena i izravnu kontrolu opterećenja.Kontrole cijena općenito uključuju vršne stope vremena korištenja, vršne stope u stvarnom vremenu i hitne slučajeve kako bi se zadovoljila redovita, kratkoročna i vršna potražnja.Izravnu kontrolu opterećenja obično postiže mrežni dispečer prema stanju mreže putem daljinske naredbe za pristup i isključivanje opterećenja.
(6) Praćenje i upravljanje energetskom učinkovitošću
Slanjem informacija o korištenju energije iz pametnih brojila korisnici se mogu potaknuti da smanje potrošnju energije ili promijene način na koji je koriste.Za kućanstva opremljena opremom za distribuiranu proizvodnju, također može korisnicima pružiti razumnu proizvodnju električne energije i sheme potrošnje energije kako bi se maksimizirale koristi korisnika.
(7) Upravljanje energijom korisnika
Pružanjem informacija, pametna brojila mogu se graditi na sustavu upravljanja energijom korisnika, za različite korisnike (rezidentne korisnike, komercijalne i industrijske korisnike, itd.) za pružanje usluga upravljanja energijom, u kontroli unutarnjeg okoliša (temperatura, vlaga, osvjetljenje , itd.) u isto vrijeme, koliko god je moguće smanjiti potrošnju energije, ostvariti ciljeve smanjenja emisija.
(8) Ušteda energije
Omogućite korisnicima podatke o potrošnji energije u stvarnom vremenu, potaknite korisnike da prilagode svoje navike potrošnje energije i pravovremeno pronađu abnormalnu potrošnju energije uzrokovanu kvarom opreme.Na temelju tehnologije koju pružaju pametna brojila, elektroprivredne tvrtke, dobavljači opreme i drugi sudionici na tržištu mogu korisnicima pružiti nove proizvode i usluge, kao što su različite vrste mrežnih cijena električne energije s vremenskim dijeljenjem, ugovori o električnoj energiji s otkupom, ugovori o električnoj energiji s spot cijenama itd.
(9) Inteligentna obitelj
Pametna kuća
Pametna kuća je kuća u kojoj su različiti uređaji, strojevi i druga oprema koja troši energiju povezana u mrežu i upravljana prema potrebama i ponašanju stanara, vanjskoj temperaturi i drugim parametrima.Može ostvariti međusobno povezivanje sustava grijanja, alarma, rasvjete, ventilacije i drugih sustava, kako bi se ostvarilo daljinsko upravljanje kućnom automatizacijom i uređajima i drugom opremom.
(10) Preventivno održavanje i analiza kvarova
Mjerna funkcija pametnih brojila električne energije pomaže u realizaciji prevencije i održavanja komponenata distribucijske mreže, brojila električne energije i korisničke opreme, kao što je otkrivanje izobličenja valnog oblika napona, harmonika, neravnoteže i drugih pojava uzrokovanih kvarovima energetske elektroničke opreme i kvarovima na zemlji.Mjerni podaci također mogu pomoći mreži i korisnicima u analizi kvarova i gubitaka komponenti mreže.
(11) Plaćanje unaprijed
Pametna brojila nude nižu cijenu, fleksibilniju i prijateljskiju metodu plaćanja unaprijed od tradicionalnih metoda plaćanja unaprijed.
(12) Upravljanje brojilima električne energije
Upravljanje brojilom uključuje: upravljanje imovinom instalacijskog brojila;Održavanje baze podataka o brojilima;Periodični pristup brojilu;Osigurati ispravnu ugradnju i rad brojila;Provjerite lokaciju mjerača i točnost korisničkih podataka itd.
Vrijeme objave: 4. studenog 2020