配电网负荷控制和管理系统

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1、配电网负荷控制和管理系统 第一节概述 电力负荷控制 LoadControl 是对用户的用电负荷进行控制的技术措施 可简称为负荷控制或负控技术 电力负荷控制的发展 20世纪20年代初 电力负荷控制装置由英国开始应用20世纪30年代 英国 法国 德国等先后研制出多种类型的电力负荷控制装置 70年代 随着电子技术的发展和计算机的广泛应用 电力负荷控制由分散型向集中型发展 我国20世纪80年代出现了电力负荷控制系统90年代中后期 负荷控制系统功能已经得到扩充 成为一个实时综合管理系统 负荷管理系统LM LoadManagement 为了发挥用户在负荷管理方面的积极作用 又出现了一种新的管理方式 需求侧

2、管理DSM DemandSideManagement 实现负荷管理的目的 为了解决电力供求之间的固有矛盾 提高电网的经济运行指标 保障电网的安全运行 需方管理概念 运用市场模式 强调利益 满足需求原则 引导用户改变用电方式 用电时间 合理消费 多用低谷电和季节电 多采用高效率设备 是通过对负荷的直接控制或利用可间断用电的电价等措施 减少高峰需量 从而减少最不经济发电设备的运行 推迟新的高峰容量 以达到降低电力公司的费用 形成灵活负荷 部分用户愿意放弃供电质量和可靠性来换取减少供电费用或得到其他奖励 例如 预定需量供电 当电力公司根据协议要求将需量限制到预定水平时 允许用户在一系列减负荷办法中自

3、由选择一种 战略性增负荷 应用电气新工艺取得可控制的负荷增长战略性压负荷 是鼓励用户提高用电效率 促进余热发电和其他技术 能降低整个用电时期的负荷需求量 从而推迟对新容量的需求并降低平均燃料费用 转移负荷 将分时电价制 大型用电设备的轮用和储热方案等结合起来应用填谷 如果电力公司拥有充裕的运行费用低的设备容量时 修改季节性或峰外用电的电价和鼓励采用新工艺 能增加峰外时间的用电 削峰 是通过对负荷的直接控制或利用可间断用电的电价等措施 减少高峰需量 从而减少最不经济发电设备的运行 推迟新的高峰容量 以达到降低电力公司的费用 图9 1DSM负荷管理的目标 第二节负荷管理的基本概念 一 负荷电力系统

4、的负荷就是系统中各个用电设备消耗功率的总和 2 负荷曲线实际的系统负荷是随时间变化的 反映负荷随时间变化规律的曲线 称为负荷曲线 按负荷种类分 有功负荷曲线 无功负荷曲线 按时间长短分 日负荷曲线 月负荷曲线 年负荷曲线 按计量地点分 个别用户负荷曲线 电力线路负荷曲线 变电所负荷曲线 发电厂乃至整个地区 整个系统的负荷曲线 将上述三种特征按需组合 就确定了某一种特定的负荷曲线 a 折线形日负荷曲线 b 阶梯形日负荷曲线 图9 2电力系统日负荷曲线 负荷曲线中的最大值称为日最大负荷Pmax 负荷曲线中的最小值称为日最小负荷Pmin 电力系统日负荷曲线 描述了一天24小时负荷的变化情况 3 负荷

5、曲线的主要特性指标 1 负荷率 电网负荷率一般指的是日负荷率 用一昼夜内系统的平均负荷与最大负荷之比表示 其中平均负荷由日电量除以24h后得出 负荷率 日平均负荷 最大负荷 定点负荷率 定义为一日内的平均负荷与所考核时段内的最大负荷之比 2 最小负荷率 它是测计时段内负荷曲线中最小功率与最大功率的比值 3 最大负荷利用小时 假定测计时段内电压和功率因数都保持不变 在时段Tmax内 某元件在变化电流下所通过的电能等于在最大电流下持续时间Tmax通过的电能 则称Tmax为最大负荷利用小时 4 年最大负荷利用率 年最大负荷利用率等于该年最大负荷利用小时除以全年小时数 即 Tmax 8760 4 15

6、min 30min 60min需求 15min 30min 60min需求 指一个电气设备或系统在15min 30min或60min内的需求或负荷的平均值 在分时计价的系统中 电力是以15min 30min或60min的需求为参考进行定的 5 最大需求 指一个电气设备或系统在给定期限 如1月或1年 内 15min 30min或60min需求的最大值 按15min计算的需求最大 按60min计算的需求最小 通常使用30min来计算最大需求 图9 3最大需求随时间段长度变化 二 调整负荷的意义 1 缓解供电紧张 减轻电网压力 减少拉闸限电 2 防止周波 电压降低 保证电网安全 3 通过调荷 挖掘设

7、备潜力 可减少或不增容 节省设备投资 4 降低线损 节约用电 三 负荷管理下的多种电价 实时电价 在每个时段的电价是根据当时记录到的系统负荷需求实时决定的 单一电价 这种电价是以用户安装的电能计量表示出的实际千瓦时数为计费依据 阶梯级电价 也叫分块电价是把用户每月使用的电量分成若干梯级 各级之间电价不同 二分电价 电价包含kW或kVA等表征负荷容量的收费以及kWh收费两部分 用户应付的电费是两部分之和 功率因数电价 规定一个标准功率因数值后 用户的功率因数值如高于规定值 减少基本电费 如低于规定值 增收基本电费 定时电价 又称间断供电电价 这种办法明确规定用户用电时间一般在电力系统的低谷时间内

8、 也就是每天的22时到次日8时 其它时间禁止用电 四 负荷管理系统的主要功能 1 远方抄表及自动计费功能2 科学的防窃电功能3 负荷预测功能4 线损计算功能 第三节负荷控制系统 一 降压减负荷已知 P U2 R 可见电压的变化对负荷影响较大 电网正常运行状态下允许电压在额定值的一定范围内 如10 变化 这就为在系统高峰负荷期间 通过暂时降低有关线路电压来减轻系统的总负荷提供了可能 实现方法 在馈电线路的末端 安装一个称为线路电压传送器LVT LineVoltageTransducer 的现场FTU 用以监视降压减负荷期间该点的电压 使之不低于容许的最小值 此外 线路电压调整器VRC Volta

9、geReductionController 接收控制中心发出的控制信号 控制线路电压调整器的输入分接头动作 二 用户可控负荷周期控制 这是对用户可控负荷 空调 热水器 储热系统 冷藏库 冷热水泵等 最灵活而又有效的一种负荷控制方式 实现方法 采用可寻址的智能电能表AIM AddressableIntelligentMeter 也可称为是一种特殊功能的现场FTU 这种可以双向通信的现场FTU 可按址进行远方读表 也可以成组接收命令 根据电能累加寄存器记录的峰 平 谷不同时段内被控和未控的电能数来控制负荷 当负荷超过预定的过负荷值时启动 三 切除用户可控负荷 这是最简单的一种减负荷措施 由单向通信

10、的负荷管理终端LMT LoadManagementTerminal 即可完成 实现方法 切除用户的可控负荷 既可用简单的 跳闸 合闸 命令来控制 也可用采用负荷周期控制的方式来实现 即 选择最大的减负荷间隔 一般为60min 并设定执行周期为100 此时 每接近60min时即发出一次控制命令 保持减负荷状态不变 直到系统负荷降到预定的复归值为止 二 负荷控制系统的基本原理 通过一定的行政或立法手段 发布电价政策 用电法规等 用经济措施约束控制用户的用电情况 是直接对电力负荷进行控制的方式 是指在用户端安装不同功能的控制装置 分别控制用户的用电量 最大负荷和用电时间 而且这些控制装置相互联系 独

11、立地发挥各自的控制作用 是指中央控制机通过通道设备将控制指令传送到安装在用户端的接收装置 来对负荷进行控制 负荷控制终端是装设在用户端 受电力负荷控制中心的监视和控制的设备 单向终端只能接受负荷控制中心的命令 如遥控开关 定量器等 既能接受负荷控制中心的命令 又能将用户信息上传给负荷控制中心 实现双向信息传输 用来对各负荷终端进行监视和控制的中心站 也叫主控站 负责将控制中心发出的负荷控制指令传送到负荷终端设备 1 有线负荷控制 有线负荷控制信号的传输是通过电力载波和市话或专用电话进行 特点 与通讯系统共用同一线路 一次投资省 适用于对信号传输实时性要求不高的地方 1 工频控制 工频控制技术是

12、一种双向通信方式 它也是利用电力传输线作为信号传输途径 并利用电压过零的时机进行信号调制 优缺点 信号发射机简单便宜 适宜在供电电源波形好 负荷小的地区使用 信号容易受电网谐波影响 抗干扰性差 多用于单向传送信号 图9 6工频控制的原理 调制电路 波形图 在50Hz工频电压Vs过零点附近 25 左右 的很窄的区间内 区间 根据需要 如传输 1 码时 在远方控制点准确的控制调制电路中可控硅S的控制端 使其导通 产生电流is 导致Vs发生轻微的电压波形崎变 位于远方控制点的检测设备能够检测出这个电压波形崎变 并还原出所代表的码元 2 音频控制 音频控制 从位置适中的地点 把音频信号叠加到供电网络上

13、 利用音频信号对连接在远方馈电线上的继电器进行控制 从而控制远方的负荷 音频命令信号 包含两个音频脉冲 利用脉冲之间经历的时间间隔不同表示不同的命令 第一个脉冲称为 起始脉冲 StartingImpulse 第二个脉冲则称为 序脉冲 orderImpulse 位于远方的每个接收继电器都经过调谐和设置 只能接收与该设置相对应的那些特定的 序 Order 命令 音频控制的优缺点 信号在电网中传输不受外界条件的影响 可靠性高 适宜在负荷广 地形复杂的地区使用 音频信号发射机和耦合设备价格高 没有双向终端 所以音频控制为单向传输 只能进行远方遥控开关 控制方法停留在拉闸的水平 不能作为计划用电的有效手

14、段 使其发展前景受到限制 3 载波控制 载波控制 将信号调制在高频信号上通过电力线路进行传输 载波控制的优缺点 可以实现单 双向传输 载波控制可靠性高 适宜负荷密度大的地区 抗干扰性好 在施工时和以后的维护中 涉及大量的变电站一次设备 电力部门投资较大 4 电话线复用控制 电话线复用方式负荷控制 通过中心站自动拨号或随机拨号接通某一终端进行负荷控制 组成 中心站 直接接到电话线的各种终端缺点 不能实现 群控 2 无线负荷控制 无线负荷控制系统是指以无线电作为信息传输通道对地区和用户的用电负荷 电量及时间进行监视和控制的技术管理系统 负控中心通过无线电波将各种控制命令发射出去 用户端接收到信号后

15、 经调制解调器解调 并执行相应的命令 为了在地形较为复杂的地区 实现大面积的数据传输 三 负荷控制系统的功能 采集并向远方发送状态信息 状态变位优先传送实时控制和接受并执行负荷控制中心的命令并产生跳闸记录 并具有接收主站校时功能 负荷控制中心的功能 主要任务是要能实时地监测各个用户的负荷 并且综合地了解各个地区的负荷总值 实行监督并进行记录打印 异常情况下给予报警处理 在紧急情况下能迅速地将系统的负荷水平降下来 遥测功能 通过定时和随机巡测 遥测电力用户的各种用电参数来了解其用电状况遥信功能 通过巡测 对用户终端的状态 定值进行查询远方设置功能 可以根据电网运行情况及用户用电情况的变化随时调整

16、用户终端的各种参数的设置控制功能 通过对点控 组控 统控等方式 跳开用户的负荷开关 进行拉闸 合闸等命令 达到调整系统负荷 保证系统安全可靠运行的目的 控制功能又分为紧急限荷和计划限荷两种方式 管理功能 主要包括信息的录入 查询修改等功能 档案管理功能 数据分析功能 外延多机联网功能 报表打印 防误发命令等管理等功能 通信功能 包括与电力调度中心交换信息 与上级负荷控制中心或计划用电管理部门交换信息 与计算机网络通信 数据采集记录 现场数据的实时采集 记录 开关状态信息的采集与记录 日 月分时电量的采集与记录 最大需量 最大需量时间量的采集与记录 对电能表数据进行冻结等 报警功能 具有装置故障和遥测越限报警功能 参数设定 能当地或远方进行系统参数设置和功率及电量限值的设定 第四节负荷管理系统的防窃电功能 电力负荷管理系统 是一个集负荷监测 需求侧管理 电能管理 营业抄收 计量监督等一系列功能于一体的综合管理系统 负荷管理系统防窃电功能 是利用存放在服务器数据库中 已采集到的各类用户的用电数据 并通过在线监测与用电分析来判断用户是否用电异常及具窃电嫌疑的一项主要技术手段 一 常见的窃电手