Progettazione ottimizzata di sistemi intelligenti di monitoraggio dell'energia per la generazione distribuita

Contro lo sfondo della transizione energetica globale, la generazione distribuita sta diventando sempre di più un componente vitale del fornimento di energia. Con il continuo avanzamento delle tecnologie di energia rinnovabile, l'ampia adozione di fonti di energia distribuite come l'energia solare ed eolica ha iniettato nuova vitalità alla realizzazione di un'economia a basso contenuto di carbonio. Questo modello migliora l'efficienza dell'utilizzo dell'energia, riduce le perdite di trasmissione e migliora la flessibilità e la affidabilità dei sistemi di potenza.

Secondo la teoria dei sistemi di potenza, l'affidabilità e la stabilità della rete dipendono fortemente dalla gestione efficace di varie fonti di generazione. La complessità dei moderni sistemi di potenza richiede un controllo e una pianificazione più precisi all'interno degli ambienti di generazione distribuita, specialmente in presenza di fluttuazioni crescenti del carico e dell'incertezza delle risorse. Per affrontare queste sfide, sono emersi sistemi intelligenti di monitoraggio del potenza, che sfruttano tecnologie avanzate di informazione e comunicazione per abilitare il monitoraggio in tempo reale e l'adattamento dinamico delle risorse di potenza. Questo documento esplora la progettazione di sistemi intelligenti di monitoraggio del potenza e il controllo ottimizzato nella generazione distribuita, con l'obiettivo di contribuire alla transizione energetica e al raggiungimento degli obiettivi di sviluppo sostenibile.

1. Monitoraggio del Potenza
Il monitoraggio del potenza è un approccio critico per la supervisione in tempo reale, l'acquisizione e l'analisi dei dati sulle operazioni del sistema di potenza, con l'obiettivo di garantire la sicurezza, l'affidabilità e l'efficienza dei sistemi di potenza. Un sistema di monitoraggio del potenza è principalmente costituito da unità di acquisizione dei dati, reti di trasmissione dei dati, piattaforme di monitoraggio e gestione, e meccanismi di allarme e risposta. Le unità di acquisizione dei dati raccolgono i dati operativi da vari dispositivi di potenza, come generatori, trasformatori e dispositivi di distribuzione, inclusi parametri chiave come tensione, corrente, frequenza e fattore di potenza.

I dati raccolti vengono poi trasmessi attraverso reti di comunicazione stabili e sicure (ad esempio, fibra ottica, trasmissione wireless) al centro di monitoraggio. Una rete di trasmissione dei dati efficiente garantisce la tempestività e l'integrità delle informazioni, fornendo una base affidabile per l'analisi successiva. La piattaforma di monitoraggio e gestione effettua il monitoraggio e l'analisi in tempo reale dei dati acquisiti, utilizzando tecnologie come l'analisi dei big data e il cloud computing per fornire interfacce visualizzate e supporto decisionale, assistendo gli operatori nella presa di decisioni efficaci.

2. Progettazione del Sistema

2.1 Architettura del Sistema

L'architettura del sistema di monitoraggio intelligente del potenza è mostrata nella Tabella 1.

Nell'architettura del sistema di monitoraggio intelligente del potenza, le funzioni di ciascun livello si completano con le rispettive tecnologie chiave, formando un quadro operativo efficiente. Il livello di percezione acquisisce dati in tempo reale attraverso sensori e contatori intelligenti, costituendo la base e il prerequisito per la funzionalità del sistema. L'accuratezza e la tempestività dei dati influiscono direttamente sulla qualità dell'analisi successiva.

Il livello di rete agisce come hub di trasmissione dei dati, utilizzando tecnologie avanzate come la fibra ottica e la comunicazione wireless per garantire che i dati vengano trasmessi rapidamente e in modo sicuro al centro di monitoraggio. Deve inoltre garantire l'integrità e la sicurezza dei dati, prevenendo la perdita o la manipolazione durante la trasmissione. Il livello di applicazione è responsabile dell'analisi approfondita e della visualizzazione dei dati, sfruttando algoritmi avanzati di elaborazione dei dati e tecnologie di big data per trasformare grandi quantità di dati in informazioni preziose, supportando i manager nella presa di decisioni precise.

2.2 Selezione dell'Hardware

I componenti hardware del sistema e i loro principali parametri di prestazione sono mostrati nella Tabella 2.

2.3 Strategia di Comunicazione dei Dati

2.3.1 Raccolta e Trasmissione dei Dati

La raccolta e la trasmissione dei dati sono componenti centrali del sistema di monitoraggio intelligente del potenza, influenzando direttamente le prestazioni in tempo reale e l'efficacia del sistema. In questo processo, vari sensori e dispositivi di monitoraggio nel livello di percezione raccolgono dati operativi chiave dal sistema di potenza, come tensione, corrente, potenza e frequenza, nonché informazioni sullo stato operativo dalle fonti di generazione distribuita.

Per garantire l'accuratezza dei dati, i dispositivi di acquisizione devono possedere alta precisione e alta affidabilità [10]. Dopo la raccolta, i dati vengono trasmessi al livello di rete, utilizzando principalmente tecnologie di comunicazione moderne come la fibra ottica, la comunicazione wireless e le tecnologie Internet of Things (IoT). La comunicazione a fibra ottica, con la sua larga banda e latenza bassa, è adatta per scenari di trasmissione di grandi quantità di dati. La comunicazione wireless offre flessibilità e comodità, coprendo efficacemente vari punti di monitoraggio attraverso segnali wireless.

2.3.2 Misure di Sicurezza

Nei sistemi di monitoraggio intelligente del potenza, misure di sicurezza come la cifratura dei dati, la protezione della sicurezza della rete e il controllo di accesso formano un quadro di sicurezza multilivello. Questo quadro mitiga efficacemente gli attacchi esterni e i rischi interni, creando una base sicura per l'implementazione della gestione intelligente del potenza. L'implementazione di algoritmi di cifratura robusti durante la trasmissione dei dati impedisce l'intercettazione o la manipolazione dei dati. L'uso di algoritmi di cifratura simmetrici come lo Standard di Cifratura Avanzata (AES) assicura che solo gli utenti con la chiave di decifrazione corretta possano accedere ai dati, proteggendo l'integrità e la riservatezza delle informazioni sensibili e garantendo che i dati rimangano inalterati durante la trasmissione. Riguardo alla protezione della sicurezza della rete, l'interconnessione di più dispositivi e sistemi aumenta significativamente il rischio di attacchi informatici. Pertanto, la distribuzione di dispositivi di sicurezza come firewall, Sistemi di Rilevamento delle Intrusioni (IDS) e Sistemi di Prevenzione delle Intrusioni (IPS) consente il monitoraggio in tempo reale del traffico di rete, l'identificazione e il blocco di attività sospette, impedendo agli attacchi maliziosi di influire sul sistema e migliorando la sicurezza complessiva. I meccanismi di controllo di accesso e autenticazione degli utenti, come il Controllo di Accesso Basato sui Ruoli (RBAC), assicurano che solo gli utenti autorizzati possano accedere a specifiche funzioni e dati del sistema. Ciò riduce il rischio di fuga di dati interni, migliora la sicurezza del sistema e prevenisce efficacemente l'accesso non autorizzato.

3. Metodologia di Ricerca

3.1 Progettazione della Ricerca

Questo studio adotta un approccio combinato di metodi sperimentali e di simulazione, integrando dati reali del mercato elettrico con domande di potenza simulate per costruire diversi scenari sperimentali.

Questi scenari consentono un test e una valutazione complessiva del sistema. Nella progettazione sperimentale, la valutazione delle prestazioni del sistema si concentra principalmente su metriche come l'efficienza di pianificazione, l'utilizzo delle risorse e il tempo di risposta. Configurando diversi carichi, allocazioni di risorse e modalità di generazione, si simula il comportamento del sistema in diverse condizioni operative. La valutazione della sicurezza, invece, si concentra sulla resilienza del sistema contro eventi imprevisti come attacchi informatici, guasti del sistema e violazioni dei dati.

Per una valutazione complessiva delle prestazioni del sistema di monitoraggio intelligente del potenza, è stato progettato un quadro di valutazione scientifico e un sistema di indicatori, che comprende metriche di prestazione, tra cui tempo di risposta, tasso di successo della pianificazione, utilizzo delle risorse e stabilità del sistema, e metriche di sicurezza, come tasso di rilevamento delle intrusioni, tempo di correzione delle vulnerabilità e forza della cifratura dei dati.

3.2 Valutazione delle Prestazioni

La valutazione delle prestazioni del sistema di monitoraggio intelligente del potenza nel controllo ottimizzato della generazione distribuita è mostrata nella Tabella 3.

Indicatore di Sicurezza	Descrizione	Metodo di Misurazione	Valore Obiettivo
Livello di Cifratura dei Dati	La forza di cifratura della trasmissione e dello storage dei dati del sistema	Valutazione dell'Algoritmo di Cifratura	AES-256 o superiore
Tasso di Rilevamento delle Intrusioni	La capacità del sistema di rilevare accessi anomali e attacchi	Analisi dei Log di Sicurezza	>95%
Efficienza del Controllo di Accesso	L'efficacia della gestione dei permessi degli utenti e delle strategie di controllo di accesso	Auditoria dei Perm Supporto Supporto Dai una mancia e incoraggia l'autore! Argomenti: Progettazione e Simulazione Sistema di Monitoraggio Energetico Informazioni sugli esperti Dyson China Area di competenza Electrical Standards Articolo professionale 82 Contatti​ Supporto Consult Tip Consigliato Altro Tensione di funzionamento minima per interruttori a vuoto Tensione minima di funzionamento per le operazioni di trip e close nei disgiuntori a vuoto1. IntroduzioneQuando senti il termine "disgiuntore a vuoto", potrebbe sembrare poco familiare. Ma se diciamo "disgiuntore" o "interruttore di potenza", la maggior parte delle persone saprà cosa significa. In effetti, i disgiuntori a vuoto sono componenti chiave nei sistemi di potenza moderni, responsabili della protezione dei circuiti da danni. Oggi esploreremo un concetto importante — la tensione minima d Dyson 10/18/2025 Ottimizzazione efficiente di un sistema ibrido eolico-fotovoltaico con accumulo 1. Analisi delle caratteristiche di generazione eolica e fotovoltaicaL'analisi delle caratteristiche della generazione eolica e solare fotovoltaica (PV) è fondamentale per progettare un sistema ibrido complementare. L'analisi statistica dei dati annuali di velocità del vento e irradiazione solare per una specifica regione rivela che le risorse eoliche presentano variazioni stagionali, con velocità del vento più elevate in inverno e primavera e inferiori in estate e autunno. La generazione eolica Dyson 10/15/2025 Sistema IoT alimentato da energia ibrida eolico-solare per il monitoraggio in tempo reale delle condotte idriche I. Situazione attuale e problemi esistentiAttualmente, le aziende di fornitura idrica hanno estese reti di condutture sotterranee distribuite in aree urbane e rurali. La monitorizzazione in tempo reale dei dati di funzionamento delle condutture è essenziale per un comando e controllo efficaci della produzione e distribuzione dell'acqua. Di conseguenza, è necessario istituire numerose stazioni di monitoraggio dei dati lungo le condutture. Tuttavia, le fonti di energia stabili e affidabili nelle v Dyson 10/14/2025 Come Costruire un Sistema Magazzino Intelligente Basato su AGV Sistema di Logistica Magazzino Intelligente Basato su AGVCon lo sviluppo rapido del settore logistico, la crescente scarsità di terreni e l'aumento dei costi della manodopera, i magazzini, che fungono da hub logistici chiave, stanno affrontando significative sfide. Con la crescita delle dimensioni dei magazzini, l'aumento della frequenza operativa, la complessità delle informazioni e le esigenze più elevate per le operazioni di prelievo, raggiungere bassi tassi di errore e ridurre i costi della Dyson 10/08/2025 Informazioni sugli esperti Dyson China Area di competenza Norme Elettriche Articolo professionale 82 Contatti​ Supporto Cerca esperti e partner energetici per soluzioni di rete Richiesta Il Tuo Nome Il tuo telefono La tua email Il tuo paese Il tuo messaggio Invia Ora Scarica Ottieni l'applicazione IEE-Business Utilizza l'app IEE-Business per trovare attrezzature ottenere soluzioni connetterti con esperti e partecipare alla collaborazione dell'industria in qualsiasi momento e luogo sostenendo completamente lo sviluppo dei tuoi progetti elettrici e delle tue attività