Abstract-A kommunikationsinfrastruktur är en viktig del av framgången för det framväxande smarta nätet. En skalbar och genomträngande kommunikationsinfrastruktur är avgörande för både konstruktion och drift av ett smart nät. I detta dokument presenterar vi bakgrunden till och motivationen för kommunikationsinfrastrukturer i smarta nätsystem. Vi sammanfattar också stora krav som smart nätkommunikation måste uppfylla. Utifrån erfarenheterna från flera industriella försök med smarta nät med kommunikationsinfrastrukturer förväntar vi oss att de traditionella kolbränslebaserade kraftverken kan samarbeta med framväxande distribuerad förnybar energi som vindkraft, solenergi, etc., för att minska koldioxidförbrukningen och därmed grönhusgas som koldioxidutsläpp. Konsumenterna kan minimera sina energikostnader genom att justera sina intelligenta hushållsapparater för att undvika rusningstid och använda den förnybara energin istället. Vi undersöker vidare utmaningarna för en kommunikationsinfrastruktur som en del av ett komplext smart nätsystem. Eftersom ett smart nätsystem kan ha över miljontals konsumenter och enheter är efterfrågan på dess tillförlitlighet och säkerhet ytterst kritisk. Genom en kommunikationsinfrastruktur kan ett smart nät förbättra tillförlitligheten och kvaliteten på elen för att eliminera strömavbrott. Säkerhet är en utmanande fråga eftersom de pågående smarta nätsystemen står inför ökande sårbarheter i takt med att allt fler automatiserings-, fjärrövervaknings-, kontroll- och övervakningsenheter är sammankopplade. Index Terms-Smart rutnät, kommunikationsinfrastruktur, intelligenta nätverk, sammankopplade kraftsystem, övervakning, avkänning, cybersäkerhet I. BAKGRUND S MART rutnät är en term som hänvisar till nästa generations elnät där eldistribution och elhantering uppgraderas genom att införliva avancerade tvåvägskommunikationer och genomträngande datorkapacitet för förbättrad kontroll, effektivitet, tillförlitlighet och säkerhet. Ett smart nät levererar el mellan leverantörer och konsumenter med hjälp av tvåvägs digital teknik. Den styr intelligenta apparater i konsumenternas hem eller i byggnader för att spara energi, minska kostnaderna och öka tillförlitligheten, effektiviteten och insynen [1]. Ett smart nät förväntas bli en modernisering av det gamla elnätet. Det ger övervakning, skydd och optimering automatiskt till drift av de sammankopplade elementen. Det omfattar allt från traditionell central generator och/eller framväxande förnyelse distribuerad generator genom överföringsnät och distributionssystem till industriella konsumenter och/eller hemanvändare med sina termostater, elfordon, intelligenta apparater [2]. Ett smart nät kännetecknas av dubbelriktad anslutning av el och informationsflöden för att skapa ett automatiserat, brett distribuerat leveransnätverk. Den innehåller det gamla elnätet fördelarna med modern kommunikation för att leverera information i realtid och möjliggöra en nästan oavbruten balans mellan utbud och efterfrågan [3]. Många tekniker som ska antas av smarta nät har redan använts i andra industriella tillämpningar, såsom sensornät inom tillverkning och trådlösa nät inom telekommunikation, och håller på att anpassas för användning i nya intelligenta och sammankopplade paradigm. I allmänhet kan teknik för smart nätkommunikation grupperas i fem nyckelområden: avancerade komponenter, avkänning och mätning, förbättrade gränssnitt och beslutsstöd, standarder och grupper samt integrerad kommunikation. Figur 1 visar en allmän arkitektur för infrastruktur för smart nätkommunikation, som omfattar hemområdesnätverk (HANS), affärsområdesnätverk (BANs), områdesnätverk (NANs), datacenter och system för integrering av substationsautomation [4]. Smarta nät distribuerar el mellan generatorer (både traditionell elproduktion och distribuerade produktionskällor) och slutanvändare (industri-, handels- och bostadskonsumenter) med hjälp av tvåvägsinformation för att kontrollera intelligenta apparater på konsumenternas sida genom att spara energiförbrukningen och minska de kostnader som blir följden, samtidigt som systemets tillförlitlighet och insyn i driften ökar. Med en kommunikationsinfrastruktur kan smarta mät-/övervakningstekniker ge realtidsenergiförbrukning som återkoppling och motsvara efterfrågan till/från allmännyttiga företag. Nätverksdrift centrum kan hämta dessa kundkraft användningsdata och on-line marknaden prissättning från datacenter för att optimera elproduktionen, distribution enligt energiförbrukningen. I ett komplext smart nätsystem, genom bred utbyggnad av nya komponenter för smarta nät och konvergens av befintlig informations- och kontrollteknik som tillämpas i det gamla elnätet, kan det erbjuda hållbar drift till både allmännyttiga företag och kunder [5]. Det kan också öka effektiviteten i äldre kraftproduktions-, överförings- och distributionssystem och penetrera användningen av ren förnybar energi genom att införa moderna kommunikationssystem i smarta nät.
• Design av smarta energimätare för smarta nät, där en smart girighet är nästa generations elnät med ett tvåvägsflöde av el och information, se REF för mer information om smarta nät.
A Survey on Smart Grid Communication Infrastructures: Motivations, Requirements and Challenges
{'venue': 'IEEE Communications Surveys & Tutorials', 'journal': 'IEEE Communications Surveys & Tutorials', 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Engineering']}