スマートグリッドディスパッチ自動化の詳細な説明

インテリジェントディスパッチ自動化は、スマートグリッドの運用に不可欠なインテリジェントシステムです。先進的なIT技術、インテリジェント技術、最先端の通信技術を採用し、自動化システムのデータをモデル構造で統合・互換性を持たせ、システム間の双方向の相互作用を実現し、分散的に動作し、自由に組み合わせることができます。セキュリティと機密性に基づいて、システムグループ内のデータの自由な配置を実現します。スマートグリッドは情報の相互作用と需要の相互作用を実現し、社会的利益を最大化します。次に、スマートグリッドディスパッチ自動化の詳細を見てみましょう。

1. スマートグリッドのコンセプト

スマートグリッドは経済と技術の発展の必然的なトレンドです。近年、米国や欧州を含む多くの国々がスマートグリッドに関する研究を行っています。今のところ、まだ初期段階です。米国電力研究所（EPRI）は「IntelliGrid」コンセプトを提案し、米国エネルギー省（DOE）は「GridWise」を提案した。両者は名前が異なりますが、その意味合いと目的は基本的に同じです。欧州では「スマートグリッド」が採用されています。スマートグリッドには国際的に統一された定義はありませんが、一般的には、堅牢な双方向通信、高度なセンサー、分散型コンピューターを使用して、電力の送信と使用の効率、信頼性、安全性を向上させる電力送信および配電ネットワークです。

2. 従来の電力網とスマートグリッドの配電自動化の違い

従来の電力網ディスパッチ自動化は、主に変電所自動化とディスパッチマスターステーション自動化で構成されています。中国は1954年にソ連から遠隔端末装置（RTU）を導入し、東北電力網に16台の遠隔測定装置を設置して以来、変電所自動化システム開発の時代に入った。それ以来、中国は一連の遠隔制御製品の研究開発を開始し、華北、華東、東北の3つの主要な電力網への応用を推進してきました。変電所の自動化は、集中化と分散化の道をたどってきました。ディスパッチマスターステーションシステムも、電子技術の急速な発展とコンピューターベースのデータ収集および監視システム SCADA の開発により、1960 年代半ばに始まりました。これら 2 つを組み合わせることで、従来の電力網ディスパッチ自動化の基本的なフレームワークが構成されます。このフレームワークでは、顧客に単純なサービスが提供され、情報は一方向であり、システム内に複数の情報アイランドがあり、情報共有が欠如しています。ローカル自動化レベルは継続的に向上していますが、情報が不完全で共有能力が弱いため、システム内の複数の自動化システムは断片化され、ローカルで孤立しており、リアルタイムの有機的な全体を形成できないため、電力網全体のインテリジェンスレベルは低くなっています。構想されているスマートグリッドディスパッチ自動化システムは、従来の電力網ディスパッチ自動化と比較して、強力で信頼性が高く、障害のない物理的な電力網アーキテクチャと情報インタラクションプラットフォームに基づいて、パノラマ電力網情報（完全で正確で、正確に時間区分され、標準化された電力フロー情報と業務フロー情報などを指す）を取得する機能をさらに拡張し、生産プロセス全体に対応する必要性により、システムのさまざまなリアルタイム生産および運用情報を統合し、電力網業務フローのリアルタイム動的分析、診断、最適化を強化することで、電力網運用および管理担当者に、より包括的で完全かつ詳細な電力網運用状況マップを提供し、対応する補助的な意思決定サポート、および制御実装計画と対応計画を提供し、より詳細で正確でタイムリーで高性能な電力網運用および管理を最大限に実現します。スマートグリッドは、あらゆるレベルでのグリッド制御をさらに最適化し、フラットな構造、モジュール機能、システム構成を備えた柔軟なシステムアーキテクチャを構築し、集中化と分散化の組み合わせを通じて、ネットワーク構造を柔軟に変換し、システムアーキテクチャをインテリジェントに再編成し、システム効率を最適に構成し、グリッドサービスの品質を最適化し、従来のグリッドとはまったく異なるグリッド構成の概念とシステムを実現します。スマートグリッド自動化は、送電網の完全な情報をタイムリーに取得できるため、ライフサイクル全体にわたって電力網管理の技術システムを大幅に最適化し、電力網企業の社会的責任を担い、電力網が最高の技術と経済の比率、最高の持続可能な開発、最大の経済利益、最高の環境保護を実現することを保証し、それによって社会のエネルギー配分を最適化し、総合的なエネルギー投資と利用効率を向上させることができます。

3. スマートグリッド自動化の現状

中国は国家レベルではまだスマートグリッド開発戦略を策定していないが、多くの分野での研究成果はスマートグリッド開発に向けた一定の基礎を築いている。特にスマートグリッドのディスパッチ自動化の分野では、デジタル変電所の構築とディスパッチ自動化マスターステーションシステムの改善に重点が置かれています。

現在、デジタル変電所は主に、先進的な変電所ネットワーク通信、非従来型変圧器、インテリジェント端末システム、システムプロトコル IEC61850 標準に基づいています。 以前使用されていた標準との違いは、オブジェクト モデルにあります。オブジェクト モデルでは、サーバー モデル、論理デバイス モデル、論理ノード モデル、データ オブジェクト モデルを使用して、デバイスと変電所のデータ モデルを確立します。 IEC61850 は、これらのデータ モデルを記述するための統一された XML 構成言語を定義します。これらの取り組みにより、デバイスと変電所のデータが透過的かつ確定的になり、データの読み取りと相互運用性の要件が満たされます。オブジェクト指向データ自己記述方式を使用して、さまざまなデータ オブジェクト タイプ DOType および DAType を定義します。複数のタイプのデータ オブジェクトが論理ノード タイプ (LNType) を形成します。複数のタイプの論理ノードが論理デバイスを形成し、最終的にデバイス テンプレートを形成します。変電所データは、複数のデバイス インスタンスとプライマリ機器インスタンスを通じて形成されます。これらのデータ オブジェクトを完全に記述するための言語コードとメソッドが定義されます。オブジェクト指向データ サービスを完全に記述するためのメソッドが定義されます。従来の変電所と比較して、デジタル変電所は、新しい相互インダクタを使用し、プロセスバスを通じて測定情報を包括的に共有することを特徴としています。ベイ層、さらにはステーション制御層の自動化機能は、インテリジェントデバイスの「境界」を突破し、自由な配布とアプリケーションの統合を実現します。従来の「ハードワイヤリング」が排除され、情報交換に基づいて自動化機能間の論理的な調整関係が確立されます。変電所は、電力自動化システムの情報源と制御端末として、情報伝送を通じて、プライマリ機器監視情報、セカンダリ機器監視情報、電力網の動作状態情報、電力網障害情報、計測情報など、より完全で豊富な情報を制御センターシステムに提供します。変電所自動化システムは、全体的な電力自動化システムの有機的な一部となり、変電所情報伝送を通じて、地域無効電力最適化戦略、地域エラー防止戦略、地域スタンバイ自動投資戦略、電力網障害分析システムなどの制御センター機能を実現できます。

ディスパッチング自動化マスターステーションも、技術の進歩とともにさらに改善され、現在は主に先進的なIEC61970規格を採用しており、システムに新たな変化をもたらしています。このシステムは、異なるメーカーによって開発された EMS アプリケーションの統合、独立して開発された完全な EMS システム間の統合、または EMS システムと発電や配電管理システムなどの電力システムの運用に関連する他のシステムとの統合にすることができます。 IEC61970 は、EMS アプリケーション ソフトウェアをコンポーネントベースかつオープンにします。プラグアンドプレイと相互接続により、システム統合と情報共有が容易になります。これは、電力システムにおける 3 つの主要な利害関係者、つまりエンド ユーザー、開発者、業界管理者にとって非常に重要です。この変更により、システムの開発と適用に大きな自由度がもたらされ、以前よりも他の販売者の製品をよりオープンに統合できるようになります。これにより、インターフェースとモデルがより普遍的になり、システム間の将来の相互作用に大きな自由度がもたらされます。情報フロー間の障壁が弱まり、情報の孤立が解消され、システム間でリソースを共有できるようになり、システムインテリジェンスのために相互運用可能なモデル構造が多数提供されます。

4. インテリジェントディスパッチ自動化コンセプト

将来のインテリジェントディスパッチ自動化システムは巨大なインテリジェントシステムになります。このシステムは、高度な計測システムAMIに基づいて負荷データとシステムをリンクします。高度な計測システムには、スマートメーター、通信ネットワーク、ユーザーの屋内外ネットワークが含まれます。このシステムには、3次元GIS地理情報サブシステム、高度インテリジェント配電ネットワークサブシステム、高度インテリジェント伝送操作サブシステム、インテリジェントロボットパトロールサブシステムが含まれます。すべての地域のインテリジェントディスパッチ自動化システムのデータは送信可能で、相互に互換性があるため、インタラクティブ性が非常に高く、情報の孤立が排除されます。システム間の強力な冗長性と組み合わせ機能により、グローバル規模でデータを統合できます。必要な電力網データをさまざまな地域システム データベースから呼び出して、グローバルな電力網トポロジを形成し、人工知能用の完全かつ統一された電力網モデルを提供できます。このようなインテリジェントなシステムは、フラットな構造、多層分散、柔軟な機能の組み合わせと配置を備えています。大量の情報に対する不必要な、あるいは有害な操作を回避するために、情報のやり取りと共有のための階層型アーキテクチャを構築します。同時に、新しいインテリジェント情報インタラクション プラットフォームは、堅牢性、柔軟性、耐攻撃性、自己防御性を備えています。インテリジェントディスパッチ自動化システムは、発電、送電、配電、ユーザー情報を完全なプラットフォームに統合し、電力網の双方向インタラクティブ電力供給を実現します。ユーザーの観点からは、パーソナライズされた、需要に基づいた、柔軟な電力需要を満たすことができ、所有、余剰、投資ベースの電力をグリッドの補充、割り当て、緊急対応に使用できます。電力網側から見ると、電力需要をリアルタイムで把握し、負荷配分を即時に制御し、システムの安全性と安定性を予測し、電力リソースを効果的に割り当て、ユーザーに合理的に電気を節約するよう誘導し、突発的なリスクに迅速に対応し、投資利益を効果的に向上させることができます。さらに、双方向のインタラクティブ情報通信により、現実的で効果的な情報の伝達が大幅に改善され、スマートグリッドの応答速度と効率が向上します。また、ユーザーとの距離を縮め、ユーザーのニーズを体験し、良好な企業イメージを構築し、企業の社会的責任を効果的に果たすことができます。また、ユーザーが電力網の安定運用に積極的に注目し、参加することを促進し、ユーザーの積極的な省エネを育成することもできます。

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現在、既存の電気エネルギー利用システムを情報技術で完全に変革し、電力網システムのエネルギー効率を最大化することが非常にホットな話題となっています。デジタル情報ネットワークシステムを通じて、電気エネルギーは、開発、送電、貯蔵、変換（発電）、送電、配電、電力供給、販売、エンドユーザーへのサービスなどのリンクからインテリジェントかつ正確に制御されます。エネルギー利用のレベルを新たなレベルに引き上げます。汚染を減らし、投資と回収率を向上させることがスマートグリッドの基本的な構築理念です。電力網ディスパッチ自動化マスターステーションの開発もスマートグリッドフレームワークの概念に影響を受け、コンピュータネットワーク技術に基づくインテリジェンスに向かって発展していきます。