配电自动化系统-第七章：负荷控制和管理系统

1、第第7 7章章 负荷控制和管理系统负荷控制和管理系统l “ “电力负荷管理系统电力负荷管理系统”是实现计划用电、节约用是实现计划用电、节约用电和安全用电的技术手段也是配电自动化的一个电和安全用电的技术手段也是配电自动化的一个组成部分。组成部分。l通过对负荷的控制来达到改善负荷质量的目的，能通过对负荷的控制来达到改善负荷质量的目的，能使电力部门对分散的电力用户以实时方式进行集中使电力部门对分散的电力用户以实时方式进行集中监测和控制，真正实现限电不拉路的目标。从而确监测和控制，真正实现限电不拉路的目标。从而确保供用电的平衡。保障电网安全经济地运行，落实保供用电的平衡。保障电网安全经济地运行，落实计

2、划用电政策，对电力进行合理地调度和科学地管计划用电政策，对电力进行合理地调度和科学地管理，为计量监测、营业抄收、线损管理等工作提供理，为计量监测、营业抄收、线损管理等工作提供丰富的电网和用户供电参数。丰富的电网和用户供电参数。中国矿业大学信电学院l通过负荷控制技术还可以提高负荷率、通过负荷控制技术还可以提高负荷率、充分利用现有发供电设备和延缓新增设充分利用现有发供电设备和延缓新增设备的投运时间。达到提高投资的经济效备的投运时间。达到提高投资的经济效益的目的。益的目的。l负荷管理目标负荷管理目标：通过削峰填谷使负荷曲：通过削峰填谷使负荷曲线尽可能变得平坦；实现计划用电、节线尽可能变得平坦；实现计

3、划用电、节约用电、安全用电。约用电、安全用电。l电力负荷控制电力负荷控制( (Load Control)Load Control)：对用户对用户的用电负荷进行控制的技术措施。的用电负荷进行控制的技术措施。中国矿业大学信电学院7.1 7.1 负荷控制系统的概念和类型负荷控制系统的概念和类型l1. 负荷控制系统种类负荷控制系统种类1 1）音频电力负荷控制：音频电力负荷控制：利用高低压配电线传输音频利用高低压配电线传输音频控制信号，实现电力负荷控制。控制信号，实现电力负荷控制。2 2）无线电电力负荷控制：无线电电力负荷控制：利用无线电信道传输控制利用无线电信道传输控制信号，实现电力负荷控制。信号，实

4、现电力负荷控制。3 3）配电线载波电力负荷控制：配电线载波电力负荷控制：利用配电线传输载波利用配电线传输载波控制信号，实现电力负荷控制。控制信号，实现电力负荷控制。4 4）工频电力负荷控制：工频电力负荷控制：利用输电线传输工频电压的利用输电线传输工频电压的控制信号，实现电力负荷控制。控制信号，实现电力负荷控制。5）混合负荷控制：混合负荷控制：利用音频、载波等两种以上控制利用音频、载波等两种以上控制方式，实现电力负荷控制。方式，实现电力负荷控制。中国矿业大学信电学院2. 2. 负荷控制系统组成负荷控制系统组成l组成：组成：负荷控制中心（主控站）、负荷控制终端负荷控制中心（主控站）、负荷控制终端（

5、被控端，在用户端，受电力负荷控制中心监视（被控端，在用户端，受电力负荷控制中心监视和控制）。和控制）。l负荷控制终端分类：负荷控制终端分类：单向终端、双向终端。单向终端、双向终端。l单向终端：单向终端：包括遥控开关、遥控定量器，只能接包括遥控开关、遥控定量器，只能接收负荷控制中心的遥控命令。收负荷控制中心的遥控命令。l双向终端：双向终端：包括双向控制终端、双向三遥控制终包括双向控制终端、双向三遥控制终端，可与负荷控制中心进行双向数据传输、实现端，可与负荷控制中心进行双向数据传输、实现当地控制。当地控制。中国矿业大学信电学院一种典型的双向控制终端一种典型的双向控制终端中国矿业大学信电学院典型双向

6、控制终端的智能部分典型双向控制终端的智能部分中国矿业大学信电学院典型双向三遥终端组成框图典型双向三遥终端组成框图中国矿业大学信电学院3. 3. 负荷控制方式负荷控制方式(1)(1)l1）降压减负荷）降压减负荷l根据根据P=U2/R，电压的变化对负荷影响较大，若电压电压的变化对负荷影响较大，若电压降低降低5%，负荷将减少近，负荷将减少近10%；l电网电压允许在电网电压允许在10%额定范围内变化，可通过暂时额定范围内变化，可通过暂时降低线路电压减轻系统总负荷。降低线路电压减轻系统总负荷。l可采用线路电压调整器可采用线路电压调整器VRC（Voltage Reduction Controller）接收

7、控制中心命令调节分接头动作，一接收控制中心命令调节分接头动作，一般分般分5步调整：步调整：1.5%、3%、4.5%、6%、7.5%。l这种负荷控制方式不涉及用户负荷的拉闸限电问题，这种负荷控制方式不涉及用户负荷的拉闸限电问题，但投资较大。但投资较大。中国矿业大学信电学院3. 3. 负荷控制方式负荷控制方式(2)(2)l2）用户可控负荷周期控制）用户可控负荷周期控制l对用户可控负荷对用户可控负荷( (空调、热水器、储热系统、冷藏库、空调、热水器、储热系统、冷藏库、冷热水泵等冷热水泵等) )灵活、有效的一负荷种控制方式。灵活、有效的一负荷种控制方式。l一般通过可寻址的智能电能表实现，根据其峰、平、

8、一般通过可寻址的智能电能表实现，根据其峰、平、谷三个不同时段的电能对负荷进行控制。此电能表要谷三个不同时段的电能对负荷进行控制。此电能表要求具双向通信功能。求具双向通信功能。l3）切除用户可控负荷）切除用户可控负荷l最简单的一种减负荷措施，由单向通信的负荷管理终最简单的一种减负荷措施，由单向通信的负荷管理终端完成，通过简单的端完成，通过简单的“合闸合闸”、“分闸分闸”命令控制负命令控制负荷。荷。l根据电网实际情况，将三种负荷控制方式有机组合起根据电网实际情况，将三种负荷控制方式有机组合起来，实现最佳负荷控制。来，实现最佳负荷控制。 中国矿业大学信电学院7.2 负荷控制系统的基本结构和功能负荷控

9、制系统的基本结构和功能l1负荷控制系统的基本结构负荷控制系统的基本结构市（地）调度中心中小用户计划用电管理部门市(地)负荷控制中心县(区)负荷控制中心中小用户变电站大用户一般以市一般以市（地）为（地）为基础构建基础构建负荷控制负荷控制系统，规系统，规模不大时，模不大时，可省去县可省去县（区）负（区）负荷控制中荷控制中心。心。中国矿业大学信电学院2负荷控制系统的功能负荷控制系统的功能l1）负荷控制中心主控机的功能）负荷控制中心主控机的功能l管理功能（负荷控制方案、报表打印）；管理功能（负荷控制方案、报表打印）；l负荷控制功能（各种控制命令发出）；负荷控制功能（各种控制命令发出）；l数据处理功能（

10、数据计算处理、曲线绘制、画面数据处理功能（数据计算处理、曲线绘制、画面刷新、告警、密码口令等）；刷新、告警、密码口令等）；l系统自诊断自复位功能；系统自诊断自复位功能；l遥信功能（与上级调度中心、负荷控制中心、计遥信功能（与上级调度中心、负荷控制中心、计算机网络通信）；算机网络通信）；l其它功能（调试时与终端的通话、配网中设备分其它功能（调试时与终端的通话、配网中设备分合操作与运行情况的监视）。合操作与运行情况的监视）。中国矿业大学信电学院2 2）负荷控制终端的功能）负荷控制终端的功能 l根据根据负荷控制终端分类（单向、双向）采用相应的功能。负荷控制终端分类（单向、双向）采用相应的功能。中国矿

11、业大学信电学院7.3 7.3 无线电负荷控制系统无线电负荷控制系统l按传输的方向，无线电负荷控制终端分为按传输的方向，无线电负荷控制终端分为无线电负无线电负荷控制单向终端荷控制单向终端和和无线电负荷控制双向终端无线电负荷控制双向终端二类。二类。l 无线电负荷控制无线电负荷控制单向终端单向终端(Radio Ioad Control One Way Terminao Unit)是以无线电为信道，只是以无线电为信道，只能单方向接收主控站命令的终端装置，分为能单方向接收主控站命令的终端装置，分为遥控开遥控开关、遥控定量器关、遥控定量器两种。两种。l无线电负荷控制无线电负荷控制双向终端双向终端(Radi

12、o Load Control Two way Terminal Unit)是以无线电为信道，既能是以无线电为信道，既能单方向接收主控站命令，又能向主控站发送被控端单方向接收主控站命令，又能向主控站发送被控端信息的电力负荷控制终端装置。信息的电力负荷控制终端装置。中国矿业大学信电学院7.3 7.3 无线电负荷控制系统无线电负荷控制系统l 基准灵敏度基准灵敏度(Reference Sensitivity)是无线电是无线电负荷控制终端能够正确接收，按照规定调制的负荷控制终端能够正确接收，按照规定调制的最小射频信号输入电压值，在正常工作和各种最小射频信号输入电压值，在正常工作和各种试验条件下，基准灵敏

13、度均应在试验条件下，基准灵敏度均应在14V范围内。范围内。l待征频率待征频率(Specific Frequency)是指无线电负是指无线电负荷控制终端的无线电发信机中对应于逻辑荷控制终端的无线电发信机中对应于逻辑“1”和和“0”的移频键控负载频率。特征频率影响信的移频键控负载频率。特征频率影响信号代码的传输速率。号代码的传输速率。中国矿业大学信电学院7.3 7.3 无线电负荷控制系统无线电负荷控制系统 典型典型无线无线电负电负荷控荷控制系制系统组统组成成中国矿业大学信电学院基于计算机局域网的负荷管理系统控制中心构成基于计算机局域网的负荷管理系统控制中心构成中国矿业大学信电学院7.4 7.4 混

14、合负荷控制系统混合负荷控制系统中国矿业大学信电学院宝鸡供电局负荷监控系统宝鸡供电局负荷监控系统l典型的无线电双向电力负荷监控系统的体系结构。典型的无线电双向电力负荷监控系统的体系结构。l宝鸡地区位于于八百里秦川的最西端，渭河自西宝鸡地区位于于八百里秦川的最西端，渭河自西向东从其中部穿过，在其南部为秦岭山脉。向东从其中部穿过，在其南部为秦岭山脉。l大用电户主要位于平川和塬上，个别深入到山区。大用电户主要位于平川和塬上，个别深入到山区。很难在塬上高地建立无线电通信。很难在塬上高地建立无线电通信。l建立中继站。绝大部分用户可以由无线电覆盖。建立中继站。绝大部分用户可以由无线电覆盖。l无线电通信的死区

15、采用由相邻终端转接的方式或无线电通信的死区采用由相邻终端转接的方式或采用依靠其他通信方式解决通信问题。采用依靠其他通信方式解决通信问题。中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院中国矿业大学信电学院l主站采用主站采用Novell网络构成。网络构成。l双机热备份。双机热备份。l可以和营业管理系统、宝鸡地调自动化系统以可以和营业管理系统、宝鸡地调自动化系统以及三电办的计算机系统相连。及三电办的计算机系统相连。中国矿业大学信电学院主要功能主要功能1遥控功能遥控功能(1)群控功能。群控功能。采用广播方式通信遥控全系统各站采用广播方式通信遥控全系统各站 的同的同轮次的开关。轮次的开关。 立即跳闸，可选择一

16、个或多个配电开关立即跳闸，可选择一个或多个配电开关(或或进线开关进线开关)进行遥控立即跳闸。进行遥控立即跳闸。 延时跳闸，可选择一个或多个配电开关延时跳闸，可选择一个或多个配电开关(或进线开关或进线开关)进行进行N(可调可调)分钟延时后、执分钟延时后、执行跳闸控制。行跳闸控制。 立即合闸，可选择一个或多个开关进行立立即合闸，可选择一个或多个开关进行立即合闸控制。即合闸控制。中国矿业大学信电学院(2)剔除控制。剔除控制。剔除控制时，先广播若干个被剔除剔除控制时，先广播若干个被剔除用户地址号，然后再发一次广播控制命令用户地址号，然后再发一次广播控制命令(控控制方式同上面二种制方式同上面二种)，凡属

17、被剔除用户，不执，凡属被剔除用户，不执行控制命令，其余用户执行控制。行控制命令，其余用户执行控制。(3)方案控制。方案控制。具体有以下几种控制方案：具体有以下几种控制方案：例行方案控制例行方案控制应急方案控制应急方案控制分组控制分组控制单点控制单点控制中国矿业大学信电学院l 系统测量功能系统测量功能l 校钟和对时校钟和对时l 选呼通话选呼通话l 对对RTU实施当地控制实施当地控制l 系统数据处理系统数据处理l 系统管理系统管理l 通信管理与差错控制、计划用电管理和用户通信管理与差错控制、计划用电管理和用户档案管理档案管理中国矿业大学信电学院7.5 7.5 配电网的负荷预报配电网的负荷预报l负荷

18、预报对电网安全与经济运行意义重大。负荷预报对电网安全与经济运行意义重大。l配电网负荷预报分类：配电网负荷预报分类：l1. 地区负荷预报：地区负荷预报：配电网一日至一周逐小时的配电网一日至一周逐小时的总负荷或某一区域的负荷预报，主要用于购电总负荷或某一区域的负荷预报，主要用于购电计划与供电计划。计划与供电计划。l2. 母线负荷预报：母线负荷预报：配电网总的或某一区域各负配电网总的或某一区域各负荷点（母线）的负荷预报，主要用于状态估计荷点（母线）的负荷预报，主要用于状态估计或潮流计算或潮流计算。中国矿业大学信电学院1. 1. 地区负荷预报地区负荷预报l地区负荷预报可针对整个配电网，也可针对某地区负

19、荷预报可针对整个配电网，也可针对某些地区进行。些地区进行。l短期负荷预报：短期负荷预报：一般以日为周期，时间间隔为一般以日为周期，时间间隔为1h、0.5h或或10min，对每周对每周5天工作制，时间周天工作制，时间周期可定为期可定为1周，时间间隔可用不等间距（负荷快周，时间间隔可用不等间距（负荷快速变化时取小间距，平缓时取大间距）。速变化时取小间距，平缓时取大间距）。l预报的数学方法：预报的数学方法：最小二乘法（最常用）、线最小二乘法（最常用）、线性外推法、时间序列法、卡尔曼滤波法、人工性外推法、时间序列法、卡尔曼滤波法、人工神经网络法、灰色理论等。神经网络法、灰色理论等。中国矿业大学信电学院

20、负荷预报步骤负荷预报步骤l1）分析历史数据：分析历史数据：找出负荷变化规律，建立负荷找出负荷变化规律，建立负荷预报模型。预报模型。l2）建立线性变化模型：建立线性变化模型：将过去几日平均负荷曲线将过去几日平均负荷曲线按时序画在一张图上，按此曲线的延长段即可预报按时序画在一张图上，按此曲线的延长段即可预报次日平均负荷。次日平均负荷。l3）建立负荷周期变化模型：建立负荷周期变化模型：用一日平均负荷除以用一日平均负荷除以各时段负荷，得到过去几日的日负荷周期变化曲线；各时段负荷，得到过去几日的日负荷周期变化曲线；取此曲线的各时段均值，即可得到次日负荷变化周取此曲线的各时段均值，即可得到次日负荷变化周期

21、曲线。期曲线。l4）负荷预报：负荷预报：按线性模型预报次日负荷评价值，按线性模型预报次日负荷评价值，按周期变化模型预报次日负荷变化系数，两者相乘按周期变化模型预报次日负荷变化系数，两者相乘即可得到次日负荷预报值。即可得到次日负荷预报值。中国矿业大学信电学院负荷预报举例（按负荷预报举例（按3天负荷数据为例）天负荷数据为例）a)日实日实时负荷时负荷曲线；曲线；b)日平日平均负荷均负荷曲线；曲线；c)日负日负荷周期荷周期变化曲变化曲线线中国矿业大学信电学院预报过程（预报过程（1）l假设前假设前3天负荷资料：天负荷资料：lZ1,1 Z1,2 Z1.3 Z1,24 第第1日每小时负荷；日每小时负荷；lZ

22、2,1 Z2,2 Z2,3 Z2,24 第第2日每小时负荷；日每小时负荷；lZ3,1 Z3,2 Z3,3 Z3,24 第第3日每小时负荷。日每小时负荷。l1）计算每天日负荷均值：计算每天日负荷均值：241,)3 ,2, 1( 241ttiiiZX2）将将3个日平均负荷个日平均负荷 Xi 拟合为直线，即：拟合为直线，即：1,2,3)(i biaXi中国矿业大学信电学院预报过程（预报过程（2）, 33131312313131312iiiiiiiiiiiiiXiXia由此可以预报第由此可以预报第4日的负荷均值为：日的负荷均值为： 44baX采用最小二乘法求系数采用最小二乘法求系数a、b，即：即：31

23、313iiiiaXb中国矿业大学信电学院预报过程（预报过程（3）4）将第）将第4天的负荷均值和周期变化系数相乘，即可天的负荷均值和周期变化系数相乘，即可得到第得到第4天的负荷预报值：天的负荷预报值： )24, 3 , 2 , 1( 4,4,4tXSZtt3）计算日负荷周期变化系数：）计算日负荷周期变化系数：31,4)24, 3 , 2, 1( 31ttittSS )24, 3 , 2 , 1 ; 3 , 2 , 1( /,tiXZSititi将前将前3天的时段均值作为第天的时段均值作为第4天的周期变化系数，即：天的周期变化系数，即：中国矿业大学信电学院预报过程（预报过程（4）l按上述方法进行负荷预报后，还应考虑实际电网可能按上述方法进行负荷预报后，还应考虑实际电网可能遇见的其他变化因素：遇见的其他变化因素：l1）气象变化；）气象变化；l2）临时性社会事件。）临时性社会事件。l对于气象变化因素，可采用下式修正均值：对于气象变化因素，可采用下式修正均值：) 1 (K W44附近的值为一个wKXX对临时性社会事件，主要指有影响力的电视节目，一般对临时性社会事件，主要指有影响力的电视节目，一般是事先预告，可在对应时间段上加上经验值得到：是事先预告，可在对应时间段上加上经验值得到： )24, 3 , 2 , 1( ,4,4tZZZttt仅在该节目期间有效验值该电视节目负荷