配电自动化系统-chapter7

1、中国矿业大学智能电器与微机保护研究室第第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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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

2、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

3、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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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（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

4、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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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智能电器与微机保护研究室典型双向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智能电器与微机保护研究室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智能电器与微机保护研究室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

5、，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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室3

6、. 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、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

7、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。 中国矿业大学智能电器与微机保护研究室7.2 负荷控制系统的基本结构和功能负荷控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

8、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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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（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

9、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）。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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（单向终端、负荷控制终端分类（单向终端、双向终端）采用相应的功能。双向终端）采用相应的功能。l具体见表具体见表7 71 1。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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智能电器与微机保护研究室基于

10、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智能电器与微机保护研究室7.4 7.4 音频、载波混合负荷控制系统音频、载波混合负荷控制系统中国矿业大学智能电器与微机保护研究室7.5 7.5 配电网的负荷预报配电网的负荷预报l负荷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

11、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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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

12、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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室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

13、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。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室负荷预报举例（按负荷预

14、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智能电器与微机保护研究室预报过程（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；lZ2,1 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

15、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中国矿业大学智能电器与微机保护研究室预报过程（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：31313iiiiaXb中国矿业大学智能电器与微机保护研究室预报过程（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(

16、 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：中国矿业大学智能电器与微机保护研究室预报过程（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

17、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增加经,- tZ中国矿业大学智能电器与微机保护研究室2.2.母线负荷预报母线负荷预报l在配电网不可能实时量测到每一母线上的负荷，在配电网不可能实时量测到每一母线上的负荷，一般采用预报方法将量测或预报得到的上一级一般采用预报方法将量测或

18、预报得到的上一级地区负荷近似地分到各母线上。地区负荷近似地分到各母线上。l对每个母线给出一个负荷分配系数，将地区负对每个母线给出一个负荷分配系数，将地区负荷乘此系数便可得到各母线上的负荷。荷乘此系数便可得到各母线上的负荷。l各地区、各母线上的负荷性质不同，变化规律各地区、各母线上的负荷性质不同，变化规律不一致，实际中采用层次负荷模型。不一致，实际中采用层次负荷模型。中国矿业大学智能电器与微机保护研究室负荷层次模型（四层）负荷层次模型（四层）中国矿业大学智能电器与微机保护研究室负荷层次模型处理方法负荷层次模型处理方法l对应各负荷层次间设定负荷分配系数，且分配对应各负荷层次间设定负荷分配系数，且分配系数周期变化，以表示上下不一致的负荷周期系数周期变化，以表示上下不一致的负荷周期变化曲线。变化曲线。l给定各负荷层