九负荷控制和管理系统

1、 电力负荷控制(Load Control)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。 第一节 概述 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（Load Management）。 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管理DSM（Demand S

2、ide Management）。 电力负荷控制的发展 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。 实现负荷管理的目的 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。 需方管理概念需方管理的主要内容削峰转移负荷战略性压负荷 战略性增负荷 形成灵活负荷填谷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。 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

3、外时间的用电。 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 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。 应用电气新工艺取得可控制的负荷增长 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由选择一种。 DSM）削峰（削峰（Clipping Peal）填谷（填谷（Filling Vallcy）移峰填谷（移峰填谷（Shifting Load）策略性节电（策略性节电（onConservati S

4、trategic）策略性负荷增长（策略性负荷增长（Growth Load Strategic）柔性负荷（柔性负荷（Shapping LoadFlexible图9-1 9-1 DSMDSM负荷管理的目标 一、负荷 电力系统的负荷就是系统中各个用电设备消耗功率的总和。 第二节 负荷管理的基本概念 有功负荷负荷分类按物理性能分按性质分按重要性及可靠性分 按用电时间分按电能的生产过程分无功负荷发电负荷供电负荷用电负荷单相负荷三相负荷不平衡负荷冲击性负荷畸变性负荷一级负荷二级负荷三级负荷年负荷季负荷月负荷日负荷时负荷分负荷 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

5、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 a）折线形日负荷曲线 （b b）阶梯形日负荷曲线 图9 92 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P Pmaxmax 负荷曲线中的最小值称为日最小负荷P Pminmin 电力系统日负荷曲线，描述了一天2424小时负荷的变化情况 （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

6、示，其中平均负荷由日电量除以24h后得出。3负荷曲线的主要特性指标 %100maxPPav 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=Tmax8760。 15min/30min/60min需求：指一个电气设备

7、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。 415min/30min/60min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。 5最大需求 按1515minmin计算的需求最大 按6060minmin计算的需求最小 通常使用3030minmin来计算最大需求 图9 93 3最大需求随时间段长度变化 （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，挖掘设备潜力，可减少或不

8、增容，节省设备投资。 （4）降低线损，节约用电。 二、调整负荷的意义 三、负荷管理下的多种电价 负荷管理下的多种电价峰谷分时分季电价实时电价单一电价梯级制电价二分电价功率因数电价定时电价 根据用电区域、供电电压，将 一天分成若干个时段，每个时 段的电价固定，但却不同、 大小取决于该时段的系统负 荷曲线的电价体系。 图9-4 9-4 峰谷分时、分季电价实例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。 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。 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。 规定一个标准功率因数值后，用户的功率因数值如

9、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，也就是每天的2222时到次日8 8时，其它时间禁止用电。 电价包含kWkW或kVAkVA等表征负荷容量的收费以及kWhkWh收费两部分。用户应付的电费是两部分之和。 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 四、负荷管理系统的主要功能 (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

10、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(Line Voltage Transducer)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(Voltage Reduction Controller)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。 第三节 负荷控制系统 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(Addressable Intelligent

11、Meter)，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。(二)用户可控负荷周期控制 这是最简单的一种减负荷措施，由单向通信的负荷管理终端LMT(Load Management Terminal)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

12、持减负荷状态不变，直到系统负荷降到预定的复归值为止。(三)切除用户可控负荷二、负荷控制系统的基本原理负荷控制方式间接控制方式集中型控制 分散型控制 直接控制方式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。 负荷集中控制系统组成负荷控制中心传输

13、信道 负荷终端设备有线信道双向终端单向终端无线信道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 负荷集中控制系统控制方式有线信道无线信道电力线信道自建电台广播电台控制电话线信道工频控制音频控制载波控制 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有线负荷控制 工频控制技术是一种双向通信方式，它也是利

14、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。 （1）工频控制 LisVsiRS图9 96 6工频控制的原理 调制电路 波形图 在5050HzHz工频电压VsVs过零点附近(25(25左右) )的很窄的区间内（区间) )，根据需要( (如传输“1 1”码时) )，在远方控制点准确的控制调制电路中可控硅S S的控制端，使其导通，产生电流i is s，导致VsVs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

15、码元。 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，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”(Starting Impulse)，第二个脉冲则称为“序脉冲”(order Impulse)。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。 （2）音频控制 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

16、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段，使其发展前景受到限制。 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。（3）载波控制 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”。 （4）电话线复用控制 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、

17、电量及时间进行监视和控制的技术管理系统。 2无线负荷控制负负控控中中心心计计算算机机系系统统主主电电台台备备电电台台单单向向负负荷荷终终端端双双向向负负荷荷终终端端中中继继站站双双向向负负控控终终端端双双向向负负控控终终端端双双向向负负控控终终端端中中小小用用户户中中小小用用户户大大用用户户大大用用户户统的组成统的组成典型无线电负荷控制系典型无线电负荷控制系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，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负荷控制系统的功能负荷控制中心的功能负荷控制终端的功能遥测功能远方设

18、置功能管理功能遥信功能通信功能控制功能系统自诊断和自恢复功能数据采集记录与负荷控制中心通信当地显示报警功能参数设定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。 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 通过巡测，对用户终端的状态、定值进行查询 可以根据电网运行情况及用户用电情况的变化随时调整用户终端的各种参数的设置 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

19、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 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。 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。 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。 具有装置故障和遥测越限报警功能。 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。 电力

20、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。 第四节 负荷管理系统的防窃电功能 （1）失压窃电：使计量回路的某相或全部相断开或将电压引线拆除，只有电流而无电压，使电能表无法正确计量。 （2）欠压窃电：正常用电计量时，计量表的表尾电压应与实际系统电压相等或计量回路电压相等，其计算的有功电量等于实际用电量，如将引入表尾电压引线等虚接后，其真正引入表计的电压值低于实际值时，表计的

21、计量值则低于实际值，达到少计量的目的。 一、常见的窃电手段 （3）CT短接：在用电过程中，将CT短接，使得计量回路电流经短接线流出，计量表无电流流过，达到表计不计量的目的。 （4）CT开路：在低压用户中，将电流回路引线拆除，也就是将CT开路，计量回路中无电流，使表计无法计量。 （5）分流：主要就在CT二次并联一个分流引线，部分电流从计量回路流过，另一部分电流通过接线流过，使计量回路少计量。 （6）相序错接：改变正常的相序接线方式，使得某一相或全部有功功率为负值，从而达到少计量的目的。 （7）极性错接：改变电流互感器的进出线极性，即改变K1 、 K2的引线，使其电压与电流角度反相180度产生反向

22、功率，从而减少计量 （8）其它方法：改变表计变速比、故意损坏电能表等。 在电力负荷管理系统中实现防窃电主要是利用负荷控制系统和远程自动抄表系统，通过用电分析和加装防窃电装置两种途径实现。 1用电分析 通过日常观察分析用户的用电情况，比较用户用电量水平，看用户用电量是否有大的变动，如果用电量突然下降，而通过现场检查，证实用户生产情况没有多大变化时，该用户可作为重点窃电嫌疑对象。 二、利用负荷控制系统进行反窃电 将防窃电装置接入用户进线的保护回路中，由于该回路能够反映用户的实际用电量，用交流采样装置采集保护TV、TA的电压、电流并计算出电量（采样电量），与负控终端通过采集电能计量表脉冲计算的电量（

23、脉冲电量）进行数据、曲线对比，终端采集电能计量表脉冲计算的电量若突然减少，且两者相差较大，则判断该用户有窃电嫌疑，并提供声音或画面提示报警信号。 2加装防窃电装置 LAN负控工作站负控工作站管理工作站管理工作站服务器服务器中继站中继站主站电台主站电台前置机前置机防窃电装置防窃电装置保保护护回回路路（仪仪表表回回路路）计量回路计量回路用户设备用户设备负荷终端负荷终端）电量（电量（hkW tt）电量（电量（hkW 图9-9 9-9 用户的电量曲线 正常情况下的电量曲线 发生窃电时的电量曲线 （1 1）配位体不是无结构的点电荷，而是有一定的电荷分布（轨道）；（2 2）成键作用既包括静电的，也包括共价

24、作用。 共价作用的主要后果：轨道重叠，导致d d轨道离域，d d电子运动范围增大，也即d d电子云扩展，d d电子间的排斥作用减少。 F F- -ClCl- -BrBr- -II- -（离子性，减少且位于右边，与事实不符）共价性增大，电子云扩展效应增大，排斥作用减少，光谱序列位左2 2、修正的晶体场理论、修正的晶体场理论ACFTACFT或配位场理论或配位场理论LFTLFT基本要点基本要点 （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。 二、调整负荷的意义 1远方

25、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 四、负荷管理系统的主要功能 (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(Line Voltage Transducer)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(Voltage Reduction Controller)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。 第三节 负荷控制系统 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，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”(Starting Impulse)，第二个脉冲则称为“序脉冲”(order Impulse)。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