Al giorno d'oggi, il sistema di alimentazione elettrica sta affrontando una trasformazione radicale in tutto il mondo con la fornitura di elettricità decarbonizzata per sostituire le risorse obsolete e controllare le risorse naturali con nuove informazioni e tecnologie di comunicazione (ICT). Una tecnologia smart grid è essenziale per fornire una facile integrazione e un servizio affidabile ai consumatori. Un sistema smart grid è un sistema di rete elettrica autosufficiente basato su tecnologia di automazione digitale per il monitoraggio , controllo e analisi all'interno della catena di fornitura. Questo sistema può trovare la soluzione ai problemi molto rapidamente in un sistema esistente che può ridurre la forza lavoro e si rivolge a elettricità sostenibile, affidabile, sicura e di qualità a tutti i consumatori.
Panoramica della tecnologia Smart Grid
La smart grid può essere definita come una rete elettrica intelligente che combina rete elettrica e tecnologia di comunicazione digitale intelligente. Una rete intelligente è in grado di fornire energia elettrica da fonti multiple e ampiamente distribuite, come le turbine eoliche, sistemi di energia solare e forse anche veicoli elettrici ibridi plug-in.
Panoramica della tecnologia Smart Grid
Componenti Smart Grid
Per realizzare una rete intelligente modernizzata, è necessario sviluppare e implementare un'ampia gamma di tecnologie. Queste tecnologie sono generalmente raggruppate nelle seguenti aree tecnologiche chiave, come discusso di seguito.
Elettrodomestici intelligenti: Gli elettrodomestici intelligenti sono in grado di decidere quando consumare energia in base alle preferenze preimpostate dal cliente. Questo può portare ad andare avanti verso la riduzione dei picchi di carico che hanno un impatto sui costi di generazione di elettricità. Ad esempio, sensori intelligenti, come il sensore di temperatura che viene utilizzato nelle stazioni termiche per controllare la temperatura della caldaia in base a livelli di temperatura predefiniti.
Misuratori di potenza intelligenti: I contatori intelligenti forniscono una comunicazione bidirezionale tra i fornitori di energia e gli utenti finali per automatizzare le raccolte di dati di fatturazione, rilevare guasti ai dispositivi e inviare le squadre di riparazione alla posizione esatta molto più velocemente.
Componenti Smart Grid
Sottostazioni intelligenti: sono incluse sottostazioni per il monitoraggio e il controllo di dati operativi non critici e critici come stato dell'alimentazione, prestazioni del fattore di potenza, interruttore, sicurezza, stato del trasformatore, ecc. le sottostazioni sono utilizzate per trasformare la tensione più volte in molti luoghi, fornendo una consegna sicura e affidabile di energia. Le sottostazioni intelligenti sono necessarie anche per suddividere il percorso del flusso di elettricità in molte direzioni. Le sottostazioni richiedono apparecchiature grandi e molto costose per funzionare, inclusi trasformatori, interruttori, banchi di condensatori, interruttori automatici, relè protetti da rete e molti altri.
Sottostazioni intelligenti
Cavi super conduttori: Questi vengono utilizzati per fornire la trasmissione di energia a lunga distanza e strumenti di monitoraggio e analisi automatizzati in grado di rilevare i guasti o persino prevedere cavi e guasti in base ai dati meteorologici in tempo reale e alla cronologia delle interruzioni.
Cavi super conduttori
Comunicazioni integrate: La chiave per una tecnologia smart grid è la comunicazione integrata. Deve essere sufficientemente veloce per soddisfare le esigenze in tempo reale del sistema. A seconda delle necessità, molte tecnologie diverse vengono utilizzate nella comunicazione con smart grid come Controllore logico programmabile (PLC) , wireless, cellulare, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e BPL.Key Considerations for Integrated Communication.
diminuire
Considerazioni chiave per la comunicazione integrata
- Facilità di implementazione
- Latenza
- Standard
- Capacità di trasporto dati
- Sicuro
- Capacità di copertura di rete
Considerazioni chiave per la comunicazione integrata
Unità di misura del fasore (PMU): Viene utilizzato per misurare le onde elettriche su una rete elettrica utilizzando una sorgente temporale comune per la sincronizzazione. Il sincronizzatore dell'ora consente misurazioni sincronizzate in tempo reale di più punti di misurazione remoti sulla griglia.
Vantaggi di Smart Grid
- Integrare tecnologie isolate: la rete intelligente consente una migliore gestione dell'energia
- Gestione protettiva della rete elettrica in situazioni di emergenza
- Migliore domanda, offerta / risposta della domanda
- Migliore qualità della potenza
- Riduci le emissioni di carbonio
- Maggiore domanda di energia: richiede soluzioni più complesse e critiche con una migliore gestione dell'energia
- Integrazione delle energie rinnovabili
Svantaggi di Smart Grid
Problemi di privacy
La preoccupazione maggiore è la sicurezza in un sistema di smart grid. Il sistema Grid utilizza alcuni contatori intelligenti, che sono automatizzati e fornisce la comunicazione tra fornitore di energia e cliente. Qui alcuni tipi di contatori intelligenti possono essere facilmente violati e possono controllare l'alimentazione di un singolo edificio o di un intero quartiere.
Grid Volatility
La rete Smart Grid ha molta intelligenza ai margini, cioè al punto di ingresso e al contatore dell'utente finale. Ma la rete ha un'intelligenza insufficiente nel mezzo, che governa le funzioni di commutazione. Questa mancanza di sviluppo integrato rende la rete una rete volatile. Le risorse di ingegneria sono state investite nella generazione di energia e nel consumo di energia dei consumatori, che sono i margini della rete. Tuttavia, se vengono aggiunti troppi nodi alla rete prima di sviluppare l'intelligenza software per controllarla, le condizioni porteranno a una rete intelligente volatile.
Applicazioni di Smart Grid
La rete intelligente gioca un ruolo importante nelle moderne tecnologie intelligenti. Di seguito sono riportate le applicazioni più comuni della tecnologia smart grid.
| Applicazioni e servizi futuri | Mercato in tempo reale |
| Affari e assistenza clienti | Flusso di dati dell'applicazione da / verso i sistemi di gestione energetica dell'utente finale |
| Ricarica intelligente di PHEV e V2G | Flusso di dati dell'applicazione per PHEV |
| Generazione e archiviazione distribuite | Monitoraggio degli asset distribuiti |
| Ottimizzazione della rete
| Griglia autorigenerante: protezione dai guasti, gestione delle interruzioni, controllo dinamico della tensione, integrazione dei dati meteorologici, controllo centralizzato del banco di condensatori, automazione della distribuzione e delle sottostazioni, rilevamento avanzato, riconfigurazione automatizzata dell'alimentatore. |
| Risposta alla domanda | Gestione avanzata della domanda e risposta alla domanda, previsione del carico e spostamento. |
| AMI (infrastruttura di misurazione avanzata) | Fornisce lettura remota dei contatori, rilevamento dei furti, pagamento anticipato del cliente, gestione della forza lavoro mobile |
Requisiti software
Compilatore Keil, linguaggio: Embedded C o Assembly
Requisiti hardware
Microcontrollore pre-programmato (AT89C51 / S52), contatore di energia, Max232, resistenze, Modulo GSM , LCD (16 × 2), LED, Oscillatore di cristallo , Condensatori, diodi, trasformatore, regolatore e carico.
Lettura dei contatori di energia elettrica basata su IOT tramite Internet
L'obiettivo principale di questo progetto è sviluppare un file IOT (internet delle cose) lettura dei contatori di energia basata su visualizzazione per unità consumate e costo per consumo, su Internet nel formato grafico e indicatore. In questo progetto, avevamo preso un contatore di energia digitale il cui segnale LED lampeggiante è interfacciato a un microcontrollore di 8051 famiglie tramite un LDR. Per 1 unità, il LED lampeggiante lampeggia 3200 volte. Il sensore LDR dà un'interruzione al microcontrollore programmato, ogni volta che il LED del misuratore lampeggia.
Diagramma a blocchi di Smart Energy Meter Misuratore di energia basato su IoT
Il microcontrollore prende questa lettura e la visualizza su un LCD debitamente interfacciato al microcontrollore. Questa lettura del anche il contatore di energia viene inviato a un GSM modem alimentato dal microcontrollore tramite IC traslatore di livello e collegamento RS232. Una SIM utilizzata nel modem abilitato a Internet trasmette i dati direttamente a una pagina web dedicata per la visualizzazione o al telefono cellulare del cliente, ovunque nel mondo in formato grafico multilivello
Pertanto, si tratta di una panoramica della tecnologia delle reti intelligenti. Ci auguriamo che tu abbia una migliore comprensione di questo concetto. Inoltre, qualsiasi domanda riguardante questo concetto o per implementare qualsiasi progetti elettrici , per favore dai i tuoi preziosi suggerimenti commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, Quali sono i vantaggi dell'utilizzo della tecnologia smart grid ?
