利用負荷報警控制系統有效控制用戶超約定容量運行

毛志斌，陳偉江

（衢州電力局，浙江 衢州 324000）

每年因為用戶的超容量運行，造成電氣設備故障和供電企業的基本電費損失的情況屢見不鮮。如何利用技術手段控制好用戶的變壓器，使其按約定受電容量運行，是目前亟待解決的問題。

1 用電負荷管理現狀

據浙江省衢州電力局衢江供電分局2010年4月的統計，衢江供電分局供電營業區內的電力用戶存在超約定容量運行的專用變壓器用戶數量達144戶，占專用變壓器用戶總數的10%左右。現有的負荷監控措施對用戶的用電負荷管理沒有發揮應有的作用，特別是對用戶的超容量運行沒有采取有效的管理手段。

在2010年7—8月間實施的高耗能行業用戶限電工作和有序用電工作中，由于對用戶的負荷情況掌握的不夠及時，沒有有效地在短時間內實現限電用戶負荷下降，造成調度人員不得不采用拉閘限電的措施保證電網的安全運行。對用戶負荷采取及時有效的控制是保證有序用電工作順利執行的重要手段，也是減少用戶因拉閘限電造成的損失的有效辦法，更是體現供電企業優質服務水平的重要標志。

目前各級用電檢查部門對用戶的用電容量管理處于一種停滯不前的狀態，面對不斷出現的用戶超容量運行情況，沒有采取有效的措施進行制止和處理。雖然近幾年專用變壓器用戶都安裝了電力用戶現場管理終端，但是目前的終端系統僅僅起到了監測統計功能，沒有發揮負荷管理的作用。目前，用電檢查人員亟待挖掘新的技術和解決途徑，完善負荷管理的手段，最終實現對用戶負荷的有效管理。

2 用戶超容量運行原因分析

對于目前存在比較嚴重的用戶超容量現象，通過對144戶超約定容量運行用戶的現場調查分析，得出用戶超容量運行的原因主要有以下2個方面。

（1）目前電價政策中兩部制電價的規定造成了用戶超約定容量運行行為的不斷發生。

我國的供電政策規定：對于裝變容量大于或等于315 kVA的工業用戶，按照現行的電價體系，該類用戶需執行大工業電價，并執行兩部制電價?；倦妰r按變壓器容量或最大需求量計費，由用戶進行選擇，并在一年之內保持不變［1］。

按照受電容量計算基本電費，雖然計算便捷，但是也容易造成管理漏洞。部分已執行兩部制電價的用戶，為減少基本電費開支，少報用電設備容量，實際使用中利用變壓器長期超載手段，造成供電企業的基本電費流失。此類用戶用電容量和用電量較大，在生產工藝的某幾個環節，用電容量增加很多，但持續時間只有幾個小時，屬于短時間的超容量運行，因此用戶為了達到少交基本電費的目的，就會采用變壓器超載運行的方式。

還有部分用戶為規避實行兩部制電價，少報用電設備容量，利用變壓器的超載，實際使用負荷遠遠超過300 kW。這類情況主要存在于250 kVA及以下的專用變壓器用戶中。此類用戶往往采用一班制工作時間，用電容量比較大，但因為工作時間不長，每月的用電量不大，用戶為了控制電費支出，就采用變壓器超容量運行方式來達到目的。

（2）目前電價政策中執行的功率因數調整電費也是造成用戶超約定容量運行的動機。

目前功率因數調整電費的執行標準規定：①功率因數標準0.90適用于160 kVA以上的高壓供電工業用戶（包括社隊工業用戶），裝有帶負荷調整電壓裝置的高壓供電電力用戶和3 200 kVA及以上的高壓供電電力排灌站；②功率因數標準0.85適用于100 kVA及以上的其它工業用戶（包括社隊工業用戶），100 kVA及以上的非工業用戶和100 kVA及以上的電力排灌站；③功率因數標準0.80適用于100 kVA及以上的農業用戶和躉售用戶，但大工業用戶未劃由電業局直接管理的躉售用戶功率因數標準應為0.85；④居民生活用電和網內互供電不實行功率因數調整電費辦法［2］。

部分用戶采用少報用電設備容量、安裝小容量變壓器的手段，達到減少配電設備投資和不考核功率因數的目的。這類情況主要存在于一些80 kVA專用變壓器用戶。按照功率因數考核標準，100 kVA以下的專用變壓器用戶不用考核功率因數，配電柜也就可以相應減少電容補償柜、出線柜和進線柜，只需用一臺綜合計量柜即可。如果用戶少報用電設備容量，可直接省去安裝費用數萬元，并可在今后的使用中不考核功率因數。

3 用戶超容量運行管理存在的問題

造成目前用戶超容量運行檢查和管理困難的原因有以下3個方面。

（1）現場管理終端沒有發揮應有的負荷控制作用

目前，現場管理終端僅僅起到了負荷數據采集和統計的作用，終端的另一重要功能——負荷控制沒有得到很好的運用。

雖然現場管理終端具備負荷臨界預警和超負荷控制功能，但對用戶的無意超載行為沒有提醒功能，一旦達到設定的閾值就直接跳開總進線，造成用戶全站停電，對用戶的正常生產帶來很大的影響。這一功能雖然能在一定程度上實現用電管理，但導致用戶對用電管理意見大，因此供電部門為保證用戶的用電，一般都不開啟負荷控制功能。這樣，現場管理終端就成了純粹的數據采集與統計作用的設備。

（2）供用電合同中有關容量管理的條款不利于對用戶超容量運行的處理

目前的《供用電合同》對超容量運行行為的界定不夠明確。在處理過程中，如果用戶在沒有更換變壓器的情況下，超容量運行的定量確定爭議較大，不利于后期的違約用電處罰［3］。

（3）對用戶的負荷控制手段形式單一、效果差

目前供電企業對用戶的實時負荷控制方式是一種低效率的方式：通過電話和短信方式去通知用戶降低負荷到正常范圍。這種方式效率低、效果差，用戶執行得也不及時和徹底，很難達到迅速、快捷、有效的負荷控制工作要求。

4 負荷報警控制系統的實現

用電檢查人員針對用戶超約定容量運行控制的困難，提出了利用負荷報警控制系統來提高對用戶超約定容量運行的控制能力。超負荷控制的關鍵是：①超負荷的認定；②超負荷后的現場及時報警，提醒用戶主動配合、控制負荷；③用戶主動控制失敗后的強制減載。

針對上述3個問題，設計開發了負荷報警控制系統，系統由以下2部分組成。

（1）超負荷檢測模塊

超負荷檢測模塊是一個簡單的檢測是否過負荷的模塊，檢測對象是負荷側的視在功率，因此功率因數與系統判斷結果無關。而電壓一般情況下只反應供電側的變化情況，與負荷側的變化沒有太大的關聯，因此在供電電壓正常范圍內，電壓的微弱變化對于負荷報警控制系統判斷用戶是否超容量運行無直接影響。又因為三相系統基本平衡，所以只用檢測某一相的電流就可以判斷是否過負荷。這樣的結果是設備材料成本直線下降，相對動輒上萬的系統，該方案的成本只有它的1/10。

另外超負荷檢測模塊提供了沖擊性負荷和短時性過載負荷誤報的解決方案。該模塊有一個可設定的延時，如果用電企業在某一段時間內短時過載為正常情況，則可以設定一個時限，短于這個時限的都不會被認為是超負荷，從而保證了只有在真正超負荷時檢測模塊才報警。

模塊采用單片機技術，采樣部分使用電磁隔離，輸出部分使用光耦隔離加電磁隔離，確保模塊的安全性。其原理框圖如圖1所示。

（2）超負荷報警控制器

圖1 超負荷檢測模塊原理

超負荷報警控制器通過接收超負荷檢測?？彀l來的開關量信號，記錄連續超負荷時間，并在設定時間到時發出一個開關量信號，用戶可以把這個信號接在不重要的負荷的斷路器跳閘回路。如果報警期間人為干預沒有降低負荷，或者報警沒有被值班人員發現，可以在延時到后切掉不重要的負荷，以保證整體負荷不超載，避免全廠停電或造成超約定容量用電。當然，用戶可根據自己的需要，以人工干預的形式來調節負荷。

超負荷報警控制器可通過LED顯示連續超負荷的時間，值班人員通過觀察已經連續過負荷的時間，為干預行為的急緩做參考。

此外，聲光報警器可以通過預留接口與控制器相連接。聲光報警器的特點是聲音報警時同時發出閃光信號，功耗低，壽命長，報警聲音響亮，燈光信號顯眼。超負荷報警控制原理框圖如圖2所示。

圖2 超負荷報警控制器原理

5 應用實例

衢江供電分局針對目前用戶負荷容量控制中存在的難點問題，會同上海聚仁電力科技有限公司研制了ROAS型負荷報警控制系統并投入了使用。該型負荷報警控制系統是一款以智能CPU為主要控制元件的智能控制器，接收負荷管理終端或電流（電壓）互感器發出的過負荷信號并進行一定延時，具有聲光報警、延時跳閘及指示過負荷時間的功能。

該設備充分利用CPU可編程特性，用一片CPU實現長時限的延時、報警和跳閘。采用撥碼預置延時值，功率定值，方便直觀，可以解決大部分智能控制器需配置輔助電源才能設定的問題。撥碼設定值在控制器通電運行后更改無效，只有在斷電后重新設定后才會被認可，避免了運行時更改定值或誤操作造成誤動。由于內部采用高精度晶體管振蕩器，一次延時非常準確，每秒的延時誤差可以控制在1ms以內。采用工業級CPU編程處理，電源采用電磁隔離，抗干擾性能大幅提高［4］。

用電檢查人員在一部分用戶的設備上安裝了該型負荷報警控制器，用戶使用后反映良好。主要體現在以下5個方面：①安裝簡便，可以在不停電情況下完成安裝；②報警效果明顯，可以按照用戶不同的需求實現遠距離報警；③設備體積?。虎茉O備采用計算機技術，功耗小，使用可靠性高；⑤設備可擴展性好，可以按照廠區實際負荷重要性，通過建立控制網絡實現對整個廠區多臺變壓器或多條出線的分時、分次的立體控制，最大限度限制用電負荷，合理運用電能，最終達到節電、安全的目的。

3家有超容量運行現象的用電企業安裝了ROAS型負荷報警控制系統，對負荷管理終端中負荷每日96點記錄數據進行比較，結果如表1所示。

表1 負荷報警控制系統安裝前后運行結果比較

對比分析表1中的數據可以發現，在一天內共96個監測點中用戶的超容量運行點數明顯減少，特別是連續超過3個監測時間點的長時間超容量運行的情況得到了有效控制。從表1可以看出，安裝ROAS型負荷報警控制系統后，用戶可根據系統提供的報警信號及時調整用電設備的負荷，用戶的超容量運行情況得到了有效遏制。

［1］ 李晉.用電檢查員工作手冊［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［2］ 水利電力部.功率因數調整電費辦法［EB/OL］.（1983-12-02）［2010-09-20］.http://wenku.baidu.com/view/9219e7e79b89680203d82585.htm l

［3］ 電力工業部.供電營業規則［EB/OL］.（1996-10-08）［2010-09-20］.http://www.people.com.cn/item/flfgk/wyfg/1996/220004199620.htm l.

［4］ GB 50062—1992.電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范［S］.