智能电网环境下基于AMI的负荷优先级降低UI费用新方法

可在www.sciencedirect.com上在线ScienceDirect电气系统与信息技术学报4（2017）338智能电网中基于AMI的负荷优先级降低UI费用的新方法Avani Pujara，V elhal Geeta Vilas，S.M.巴克雷河谷穆拉利达拉Jain University班加罗尔，印度接收日期：2015年6月11日;接收日期：2016年12月26日;接受日期：2017年1月9日2017年1月21日在线发布摘要系统频率是影响电力系统平衡的重要因素根据印度电网代码频率应在49.5 Hz超出上述范围的部分将按不定期换乘（UI）收费。提出了一种基于三部制可用度电价（ABT）第三参数控制的负荷频率控制方法即不定期交换费用。在智能电网环境下，采用先进计量基础设施（AMI），考虑负荷优先级，设计了新的电路。© 2017电子研究所（ERI）。Elsevier B. V.制作和托管这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：不定期交换;基于可用性的电价;先进的计量基础设施;智能电网1. 介绍印度的电网管理是在区域基础上进行的五个区域，即北部、东部、西部、东北部和南部。2013年12月31日，南部电网与其他所有地区同步连接，印度实现了一个国家，一个电网和一个频率的任务。为了维护电网的纪律，中央电力监管委员会CERC引入了基于财务原则的可用性电价，ABT在所有的中央部分发电机和受益人必须申报调度时间表，并提前一天为每15分钟的时间段拉长任何偏离时间表的费用按不定期交换率，这是频率依赖。系统频率是系统中功率平衡的主要指标，频率与系统中的有功功率平衡密切相关根据印度电网规范，频率限制为49.5 Hz至50.5 Hz。频率不稳定会导致电力系统大面积连锁停电事故停电后的恢复需要时间，其根本任务是及时将系统恢复正常。*通讯作者。电子邮件地址：avanitanna@gmail.com（A.Pujara），geeta. yahoo.com（V.G.Vilas），smbakre@hotmail.com（S.M.Bakre），gmail.com（V. Muralidhara）。电子研究所（ERI）负责同行评审http://dx.doi.org/10.1016/j.jesit.2017.01.0012314-7172/© 2017电子研究所（ERI）。Elsevier B. V.制作和托管这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。A. Pujara等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）338339ABT有三个组成部分：固定成本、可变成本和UI。当与实际发电量和频率有偏差ABT计量是高级计量基础设施（AMI）的组成部分之一，它提供对频率控制的实时监控。智能电网技术的AMI通过更好地利用信息和通信技术，使传统电网以更智能的方式运行成为可能。本文提出了考虑负荷优先级的频率控制的思想，以减少目前由国家公用事业公司支付给中央公用事业公司的非计划交换费罚款。本文旨在回答以下研究问题。1) 如何消除或最大限度地减少不定期交换（UI）费用，以避免国家公用事业支付罚款2) 如何设计一个负荷管理方案来控制频率偏差，同时考虑负荷的优先级1.1. 文献复习本文从三个方面进行了文献综述。1) 印度智能电网概况及发展2) 智能电网通信技术和高级计量基础设施（AMI）3) 基于可用性的费率和用户界面机制PaperMukhopadhyayet al.（1892）是关于智能电网的驱动因素。介绍了智能电网、先进计量基础设施、网络可靠性和安全性以及可再生能源集成的驱动因素。Ma等人（2013）解释了智能电网与传统电网的比较、智能输配电网中的通信网络、通信安全以及通信中的挑战和机遇 在论文Ma et al. （2016）智能电网通信基础设施和技术，通信和安全方面的技术挑战。Sabbah等人（2013）对智能电网中使用的协议进行了调查。Holmukhbea等人（2010）是ABT及其对行业参与者影响的综述论文 Manoj et al. （2013）基于微控制器的负载模型。ABT前和ABT后的场景、权力交换和UI机制在Vijayapartum等人中解释。（2010年）。 在论文Hou et al. （2014）ABT基本概念和UI机制解释ABT问题，其组成部分，机制，利益和电网对不同参与者的影响，如发电公司，电网运营商，参与发电，输电和配电的消费者。本文介绍了智能电网的基本特征，传统电网和智能电网的比较（伊玛目期刊文章，2009年），并解释了智能计量的基本组成部分。在Paul等人（2014）中，解释了考虑技术和非技术方法的印度电力市场举措概述。PaperBala等人（2012）是关于基于Android平台的客户端服务器通信，架构的基本服务层和轮询推送技术。 在Yang et al. （2013）阐述了AMI的新特点、电源关系以及AMI在智能电网中的应用。阐述了AMI的总体设计。基于Android的客户端服务器通信是考虑TCP IP协议来解释的（Luhua et al.， 2010年）。Truong和Vu（2012）的论文重点讨论了现有频率机制的利弊。为了保持实时的需求和供应之间的平衡，所有的发电机都被编译为在自由调速器模式下运行跑步该方法的缺点是巨大的磨损和撕裂损失（Parida等人，2008年）。在论文Santoshet al. （2011）解释了UI机制的工作，已经为IEEE 30总线系统开发并实施了损耗分配技术。对各种方法进行了比较。作为频率调节市场和ABT机制的工具，频率联动定价是关于区域负荷调度中心（RLDC）和经济调度作为ABT制度下降低成本和促进绩效订单调度（MDO）的有用工具的作用（Reddy等人， 2006年），Paitan kar和Bhide（2016年）电力系统保护基本系统书提供了有关智能电表的有用信息。ABT的初级ABC涉及ABT和UI机制的基本概念，调度过程州内交易开放式访问轮（ABTBhushanBhanu的ABC，2005）。Patki等人（2005）解释了ABT计量通信网络，并以孟买网络为例解释了客户端服务器通信。解释了州内ABT、UI机制。ABT的结构和组成部分由印度监管委员会论坛解释。Pradish等人的论文中解释了AMR、AMI、Modbus和各种计量协议，以理解ABT计量。（2009年）。 考虑最优算法解释停电后的电力系统恢复，学习结果是电力系统拓扑和负荷优先级（建议，2016）。Kalkitech的白皮书（ABT对不同利益相关者的影响，2016年;基于综合可用性的关税，2016年）提供了ABT对发电公用事业的影响，对电网运营商的影响和对消费者的影响的有用信息。它340A. Pujara等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）338Fig. 1. ABT仪的工作（Reddy等人， 2006年）。重点介绍了ABT的功能和集成ABT，讨论了ABT的各个模块CERC报告（2016）是具有UI最新数据的CERC报告。2. 现有的负荷管理在用于负载管理和频率调节的现有技术中，基于三个参数即负载电流、电压和频率来切断负载通过提供过流继电器、欠压继电器和频率趋势继电器，在现有系统中完成负载管理。低频继电器（UFR）是瞬时跳闸的瞬时继电器，三种频率设置为48.8 Hz，48.6 Hz，48.2 Hz。根据该频率设置的负载优先级连接馈线UFR的缺点是它不采取瞬时频率波动和切断整个馈线。由于频率的下降可能是瞬间的，因此需要在某个短时间内观察频率从文献调查和访问后的实际系统的负荷管理和频率调节，它的结论是，大部分的工作已经进行了频率调节在传统的电网环境中，先进的计量基础设施和GSM技术没有使用。基于手动控制的负荷管理技术会切断负荷，导致系统完全停电。受信息和通信技术的最新发展的激励，公用事业一直在寻求传统电网问题的最佳解决方案。其中一个主要问题是供需不匹配。系统频率是系统平衡的主要指标。由于电网违规问题的低频率和变化的计划发电，国家公用事业公司必须支付罚款数百万卢比，每年向中央公用事业公司。最小化UI费用处罚是本研究的动机。2.1. ABT仪来自CT和PT的信号在通过抗混叠滤波器后被采样。包含在采样波形内的较高频率分量可能不仅由于实际采样率和所应用的计算算法而无法被识别，而且还可能被错误地表示为较低频率分量。采样交流波形中高频分量的影响（表现为低频信号）称为混叠。采样是将连续时间信号（如电流或电压）转换为离散时间信号的过程。采样和保持值通过多路复用器传递到ADC。在微处理器的控制下，多路复用器将顺序地将输出连接到每个输入，一次一个输入的数字值存储在微处理器的RAM微处理器可以与其他数字仪表进行通信（图1）。①的人。3. 用于负载管理和频率控制的拟议系统3.1. 不定期转乘及班次在实施基于可用性的电价之前，它是两部分电价，即容量成本和固定成本。除上述两项费用外，印度CERC还将第三项费用纳入ABT，用于不定期电力交换系统A. Pujara等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）338341图二.显示UI费用和频率之间关系的曲线。频率是系统中功率平衡的主要指标;频率与系统中的有功功率平衡密切相关。根据印度电网规范，频率限制为49.5 Hz-50.5 Hz。在15分钟的时间段内（每天96个时间段）确定与计划的偏差。根据2014年6月1日CERC报告中的最新UI数据，绘制了UI与频率的关系图（图 2）的情况。3.2. 载荷优先A类载荷是指弹药厂、医院、机场、广播电台等重要载荷。A类负荷的中断会造成巨大的经济损失。第二类是B类负载，包括一些表1印度苏拉特22 kV Shri Ram馈线基于AMI的负荷优先级频率加载负载B负载C49.93对对关闭50.03对对对50.00对对对50.07对对对50.07对对对50.02对对对50.07对对对50.06对对对50.02对对对49.97对对关闭50.06对对对49.98对对关闭49.99对对关闭50.03对对对50.11对对对49.95对对关闭49.96对对关闭49.97对对关闭49.99对对关闭49.94对对关闭50.02对对对49.89对对关闭50.04对对对50.06对对对49.91对对关闭342A. Pujara等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）338图三. UI费用减少。工业负荷，工业负荷中断造成损失，但其重要性低于A类第三类是C类负荷，这是雷电负荷，对经济损失没有太大的影响 负载优先级和频率控制以及因此UI控制的想法在图中表示。3.第三章。图4表示用于负载和频率控制的建议电路图。如果考虑到负荷的优先级，开发基于频率控制并因此基于ABT的第三参数的控制的负荷管理方案，则可以控制电网的不稳定性和无纪律性，这给出了为UI费用支付的受控惩罚。可以通过基于可靠性、需求及其对系统的总体经济性的影响将负载分为三类来进行负载的优先级排序。图5表示负载优先化3.3. 负载优先级3.4. 为例图中提到的算法。 5在印度苏拉特66 kV Vesu变电站的22 kV Shri Ram馈线上实施，以验证UI电荷减少和负载优先级的拟议电路的想法。负载将根据频率的变化而被切断对于22 kV Shri Ram馈线，将切断负荷C，即国内负荷。由于频率在49 Hz或49 Hz以下不变，因此不会影响作为工业负载的负载B负载A是最高优先级，即医院、机场等。将留在系统中表1显示了每小时负载的ON和OFF模式负荷优先级将控制频率，从而控制应支付给中央公用事业的UI费用表2显示了2016年9月29日24 h的频率变化数据A. Pujara等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）338343见图4。建议的电路设计，用于减少UI电荷。表2频率数据，22 kV Shri Ram馈线，用于执行负载优先级。2016年9月时间（小时）频率（Hz）00：0249.93一点零二分50.0302：0250点三点零二分50.07四点零二分50.07五点零二分50.0206时02分50.07七点零二分50.0608时02分50.02九点零二分49.97十点零二分50.06344A. Pujara等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）338表2（续）时间（小时）频率（Hz）十一点零二分49.98十二点零二分49.9913点02分50.0314点02分50.1115点02分49.9516点02分49.9617点02分49.97十八点零二分49.99十九点零二分49.9420点02分50.02二十一点零二分49.8922点02分50.04二十三点零二分50.0600：0249.91图五.建议的负荷优先化流程图。A. Pujara等人/Journal of Electrical Systems and Information Technology 4（2017）3383454. 结论本文提出了一种新的方法，以减少UI费用，从而提高稳定性和避免电网干扰的系统。GSM和移动计算的使用允许在智能电网环境下的高级计量基础设施中的公用事业之间以及从公用事业到消费者的容易的通信（Paul等人，2014年）。在文献调研的基础上，通过对常规电网环境下频率和负荷控制的实际系统进行考察，提出了研究问题。提出了负载和频率控制的新方法，并设计了相应的电路这将有助于最大限度地减少持牌人/消费者或国家公用事业公司支付的用户界面费用该算法结合实际系统的数据进行实现，根据频率变化进行负荷优先排序，从而控制非计划互通的罚款。确认作者感谢班加罗尔耆那教大学提供所需的研究设施和鼓励。此外，作者非常感谢印度苏拉特66 kV Vesu变电站的管理层分享22 kV Shri Ram馈线的数据引用期刊文章Holmukhe，R.M.，Pawar，Yogini，Desai，R.S.，哈萨马尼，T. S.，2010年。基于可用性的价格及其对不同产业参与者的影响。Am. 物理学，978-0-7354-0854-8/10/2010。侯家，Xu，Zhao，Dong，Zhao Yang，Wong，Kit Po，2014.考虑负荷优先级的智能电网基于置换的电力系统恢复。电子电力公司系统42，3-4。伊玛目期刊文章，ABT用于批量发电的积极作用-IEEE数字图书馆会议录2009年1月的评论论文Ma，Ruofei，Chen，Hsiao-Hwa，Huang，Yu-Ren，Meng，Weixiao，2013. 智能电网通信：挑战与机遇。IEEETrans.智能电网4（3月（1））。马若飞，陈晓华，黄玉仁，孟伟晓，2016。智能电网通信基础设施综述：动机、要求和挑战。IEEETrans. 智能电网4（3月（1））。Manoj，S.，Gulshan Kumar，K.，Deepa Lakshmi，B.，2013年。 通过使用嵌入式技术的有效负载优先级来缓解电力削减。IndianStreamsRes.J. 1.一、穆克霍帕德海伊山口Chawla，H.K.，克拉克·麦克斯韦，J.，一八九二年 实现智能电网的途径--电、磁技术的应用.2., Clarendon，Oxford，pp. 68比73Sabbah，Ayman，EI Mougy，Amr，Ibnkahla，Mohamed，2013.智能电网中的网络挑战和路由协议综述。 IEEE Trans.10日（2月）。Vijayapalan，P.，Bapna，Garau，Kothari，D.P.，2010年。智能电网中智能电表的智能电价。 Int. J. Eng. 技术 2（5）.来自IEEE数字图书馆的论文：Bala，Shiban Kanti，Babu，B. 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Muralidhara博士获得学士学位电气工程，M.E.迈索尔大学电力系统专业和库文普大学博士学位。分别在1975年、1978年和2012年他于1976年从PES Mandya工程学院开始了他的教学生涯目前担任班加罗尔耆那教大学工程与技术学院副主任。作为研究工作的一部分，在国际会议上发表了4篇论文，在国际期刊上发表了1篇论文他的兴趣领域是电力系统和高电压工程。