Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Optimal Allocation of Smart Meters to Real or Virtual Data Concentrators
KTH, School of Electrical Engineering (EES).
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The Smart Grid is the new, modernized, electrical distribution grid. It allows for many applications such as automation, reliability and efficiency of electrical distribution. A key feature of the smart grid is the AMI (Advanced Metering Infrastructure) which is the system that measures, collects and analyzes energy use.When designing an LV/MV AMI smart grid, one can use several different media types, two of those are PLC (Power Line Communication) and GPRS (General Packet Radio Service). Choosing one over another may have differences in both communication performance and overall economic cost.This thesis describes a method to optimally assign the smart meter communication devices in an AMI network to either the secondary substation via the power lines (PLC) or towards the head-end via GPRS. When assigned to the secondary substation, the data collected from the smart meters will be managed by a Data Concentrator or forwarded by a Gateway towards the head-end where a Virtual Data Concentrator would be located. As an alternative to PLC communication, GPRS can be used to wirelessly communicate between smart meters and the virtual data concentrator.The method proposed uses MatLab to read the users input data, such as smart meter and power line link locations. The read data then gets compiled into a network topology consisting of smart meter nodes and power line links between them. For easier comparisons, the network is then clustered into groups. The clustering is done using two methods, one fore PLC and another for GPRS.The cluster data will then be compared with the packet loss ratio data acquired from either simulations or other sources, stored in a repository. The comparisons, along with various constraints set by the user, will then determine if the communication is fit for use.If deemed fit for use, each type of communication have their CAPEX and OPEX costs calculated, based on the users input. This thesis will use data acquired from DSOs (Distribution System Operators) to analyze the costs of four network locations and determine the cheapest assignments for each one for various settings.

Abstract [sv]

Smart Grids, eller smarta elnät, är framtidens moderna elektriska distributionsnät. Smarta elnät tillåter många tillämpningar som automatisering, tillförlitlighet och effektiv elektrisk distribution. En nyckelegenskap hos de smarta näten är funktionen AMI (Advanced Metering Infrastructure), ett system som samlar ihop, mäter och analyserar energiförbrukning.När man designar ett låg- eller mellanspännings AMI elnät kan man utnyttja ett flertal mediatyper, två av dem är PLC (Power Line Communication) eller GPRS (General Packet Radio Service). Att välja den ena framför den andra kan leda till olikheter både när det gäller kommunikationsprestanda och den ekonomiska kostnaden.Detta examensarbete beskriver en metod för att på ett optimalt sätt tilldela smarta elmätare i ett AMI elnätverk till antingen det sekundära ställverket via de elektriska ledningarna (PLC) eller till huvudcentralen (head-end) trådlöst via GPRS. När mätarna tilldelas det sekundära ställverket samlas data från dem ihop av antingen en Data Concentrator (DC) eller en Gateway (GW) . En Gateway skickar därefter datan vidare till huvudcentralen där en Virtual Data Concentrator (VDC) finns. Alternativt utnyttjas GPRS för att trådlöst kommunicera mellan de smarta elmätarna och VDC.Metoden som föreslås utnyttjar MATLAB för att avläsa användarens indata, som till exempel positioner till de smarta elmtarna och de elektriska elledningarna som länkar dem med det sekundära ställverket. Den avlästa indatan används till att bilda en elnätverkstopologi bestående av smarta elmätare och elledningarna. För att enklare jämföra de skapade topologierna med simulerade generella topologier, grupperas nätverket i kluster. Klustermetoden skiljer sig mellan PLC och GPRS.Klusterdatan används sedan för att jämföra packet loss ratio erhållen från antingen simuleringar eller från andra källor. Jämförelserna avgör sedan huruvida kommunikationen med sagd mediatyp upprätthåller användarens kommunikationskrav.Om kommunikationsmöjligheterna för topologin anses vara tillräcklig, kommer varje kommunikationstyp att få sin kostnad uträknad utifrån CAPEX och OPEX. I detta examensarbete utnyttjas kostnader och topologidata erhållen från DSO’s (Distribution System Operators) för att analysera kostnaderna för fyra elnätverk och avgöra de billigaste tilldelningarna för vardera utifrån olika insättningar.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 43 p.
Series
EES Examensarbete / Master Thesis, XR - EE - ICS 2015:007
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-169281OAI: oai:DiVA.org:kth-169281DiVA: diva2:820634
Examiners
Available from: 2016-11-15 Created: 2015-06-12 Last updated: 2016-11-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2040 kB)9 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2040 kBChecksum SHA-512
99c1c6a1ef0c946cf7ce71d950b2a749a70e222e6019269fec72f577796f4d9555a6e0145c9d0cceaa9e6f97a65a95f1be150dc410646f44716da5d6106e4df4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering (EES)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 9 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 2 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link