基于多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)的方法研究

李春海，李　飛 ，陳洪雨，劉曉龍，袁琳琳

(1.石家莊科林電氣股份有限公司，石家莊　050001 ;2.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊　050021)

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基于多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)的方法研究

李春海1，李飛2，陳洪雨1，劉曉龍1，袁琳琳1

(1.石家莊科林電氣股份有限公司，石家莊050001 ;2.國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊050021)

摘要：針對(duì)用電設(shè)備的人工選擇停電問題，給出了一種基于多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)的方法，介紹該方法利用既定的公式自動(dòng)計(jì)算出各個(gè)用電設(shè)備的當(dāng)前功耗和負(fù)荷，借助控制的系統(tǒng)平臺(tái)自動(dòng)對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行選擇停電，從而避免最大需量的虛增，通過該控制方法可以控制關(guān)閉設(shè)備的數(shù)量，提高設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、高效性和安全性。

關(guān)鍵詞：供電線路；最大需量；需量周期；優(yōu)先級(jí)；線路檢修；線路倒換

大型企業(yè)用電負(fù)荷大，并由多條線路同時(shí)供電，其基本電費(fèi)按最大需量收取。當(dāng)出現(xiàn)線路檢修、倒換等情況時(shí)，一路供電線路會(huì)切斷，功率負(fù)荷都加到了其他供電線路上，這時(shí)工作的線路上將出現(xiàn)最大需量虛增，給企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。以下將利用負(fù)荷控制方法設(shè)計(jì)基于多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)，快速準(zhǔn)確選擇最佳停運(yùn)設(shè)備，從而減少用戶的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。

1多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)介紹

1.1背景技術(shù)

大型企業(yè)需要多條線路同時(shí)供電，電費(fèi)按最大需量收取。按照電力公司的要求，凡最大需量收取基本電費(fèi)的兩路及以上進(jìn)線的用戶，各路進(jìn)線分別計(jì)算最大需量，累加計(jì)收基本電費(fèi)[3]。

需量指的是一個(gè)規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的功率的平均值。最大需量指的是在規(guī)定的周期或結(jié)算周期內(nèi)記錄的需量的最大值。

如1 000 kW持續(xù)10 min后，負(fù)荷降到500 kW，又持續(xù)5 min。那么該大用戶最大需量就是按照下面的計(jì)算公式計(jì)算：

(1 000×10+500×5)/15=833.3kW

如本月某個(gè)15 min內(nèi)，再出現(xiàn)高于833.3 kW的需量，則這個(gè)數(shù)自動(dòng)消失，記錄后者這個(gè)更高數(shù)作為最大需量。采用最大需量計(jì)算基本電費(fèi)的計(jì)費(fèi)方式，可以促進(jìn)大工業(yè)用戶調(diào)節(jié)用電負(fù)荷，作到負(fù)荷平衡，壓縮尖峰負(fù)荷，保持當(dāng)?shù)仉妷悍€(wěn)定，也可促進(jìn)用戶少支出基本電費(fèi)，是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的措施之一。

最大需量有區(qū)間式[5]和滑差式這2種計(jì)算方式，目前使用最多的是滑差式。滑差式是從任意時(shí)刻起，按小于需量周期的時(shí)間遞推測量需量的方法，所測得的需量叫滑差式需量。遞推時(shí)間叫滑差時(shí)間，滑差時(shí)間我國一般采用1 min。需量周期我國一般采用15 min。

1.2硬件平臺(tái)方案

多路供電線路控制最大需量的系統(tǒng)，硬件設(shè)施包括計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備、設(shè)備開關(guān)柜，設(shè)備開關(guān)柜中設(shè)置各設(shè)備的電磁開關(guān)。控制設(shè)備與設(shè)備開關(guān)柜中的電磁開關(guān)連接。系統(tǒng)中還包括連接計(jì)算機(jī)的多路供電線路最大需量實(shí)時(shí)計(jì)算裝置，具備與計(jì)算機(jī)的接口、用電信息讀取接口。用電信息讀取接口連接至少兩路供電電力線或供電電力線上的電能表。用電信息讀取接口為RS485接口[6-8]，RS485接口連接電能表的RS485輸出端；或者采用采用電壓互感器TV和電流互感器TA直接獲取電壓和電流信息進(jìn)而得到最大需量[9-10]。

1.3系統(tǒng)存儲(chǔ)信息

多路供電線路控制最大需量方法的實(shí)現(xiàn)需要具備以下信息源：各供電線路的標(biāo)識(shí)碼、對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)碼的最大需量值；各設(shè)備的標(biāo)志、功率及設(shè)備本身的優(yōu)先級(jí)別。

各用電支路的優(yōu)先級(jí)別以及連接到各用電支路上的設(shè)備標(biāo)志；設(shè)備的綜合優(yōu)先級(jí)為設(shè)備本身的優(yōu)先級(jí)別乘以設(shè)備所在用電支路的優(yōu)先級(jí)別。

1.4系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)無需人工過多干預(yù)，自動(dòng)選擇并關(guān)閉一些設(shè)備以避免最大需量的虛增。在選擇關(guān)閉的設(shè)備時(shí)，根據(jù)設(shè)備的綜合優(yōu)先級(jí)和功率來選擇，關(guān)閉設(shè)備的數(shù)量可以達(dá)到最少，關(guān)閉設(shè)備的綜合優(yōu)先級(jí)最低，并且同時(shí)關(guān)閉相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備，避免設(shè)備的無效運(yùn)行，選擇過程快速準(zhǔn)確，降低線路檢修或線路倒換對(duì)企業(yè)正常生產(chǎn)的影響，同時(shí)，避免了對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的誤操作。

2最大需量實(shí)現(xiàn)方法

在線路檢修或線路倒換前，多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)選擇并關(guān)閉設(shè)備以滿足要求。方法實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)步驟如下。

2.1參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)及前期準(zhǔn)備

設(shè)置各供電線路的標(biāo)識(shí)碼和最大需量值：供電線路的標(biāo)識(shí)碼可以定義為1、2、3等，對(duì)應(yīng)的最大需量值是固定的，在這里確定其對(duì)應(yīng)關(guān)系。

設(shè)置各設(shè)備的標(biāo)志、功率及設(shè)備本身的優(yōu)先級(jí)別：將設(shè)備按一定規(guī)則設(shè)定標(biāo)志，并將其標(biāo)定的功率與標(biāo)志對(duì)應(yīng)，同時(shí)按照設(shè)備的重要程度設(shè)定設(shè)備本身的優(yōu)先級(jí)別。不同設(shè)備的優(yōu)先級(jí)別可以相同。

設(shè)置各用電支路的優(yōu)先級(jí)別以及連接到各用電支路上的設(shè)備標(biāo)志：為了方便管理，企業(yè)一般將電力線路分成若干用電支路，每個(gè)用電支路連接功能相似的設(shè)備或連接一個(gè)生產(chǎn)線、一個(gè)生產(chǎn)車間，其優(yōu)先級(jí)別也有區(qū)別。如果各用電支路優(yōu)先級(jí)沒有區(qū)別，則可以統(tǒng)一設(shè)置成1。

計(jì)算并保存：設(shè)備的綜合優(yōu)先級(jí)=設(shè)備本身的優(yōu)先級(jí)別*設(shè)備所在用電支路的優(yōu)先級(jí)別，其相應(yīng)的計(jì)算公式如式(1)所示:

pritotal=pridev*priline

(1)

2個(gè)優(yōu)先級(jí)別確定了設(shè)備的綜合優(yōu)先級(jí)，選取關(guān)閉的設(shè)備以此為主要依據(jù)。設(shè)備的綜合優(yōu)先級(jí)可以預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)，也可以在需要時(shí)再計(jì)算。

輸入需斷電的供電線路的標(biāo)志碼。

針對(duì)每臺(tái)設(shè)備，設(shè)置是否可以關(guān)閉的標(biāo)志。有些設(shè)備是不可停止的，這里將不可停止的設(shè)備標(biāo)注出來。

設(shè)置共同工作的共同設(shè)備列表。該列表可能不止一個(gè)，這是同時(shí)關(guān)閉幾臺(tái)設(shè)備的依據(jù)。

關(guān)閉一路供電線路后剩余供電線路的最大需量等于所有供電線路的最大需量之和減去需斷電的供電線路的最大需量，其計(jì)算公式如式(2)所示:

S1=Detotal-Declose

(2)

式中：S1為關(guān)閉一路供電線路后剩余供電線路的最大需量；Detotal為所有供電線路的最大需量之和；Declose為需斷電的供電線路的最大需量;設(shè)置閥值P，P的取值范圍在0~10%，這里是設(shè)置一個(gè)冗余，如果不需要，P=0；S2是冗余值，S2=S1×P。最后的目標(biāo)是關(guān)閉一些設(shè)備后，總負(fù)荷最大值滿足要求，其計(jì)算公式如式(3)所示:

Deleft=S1-S2

(3)

2.2判斷當(dāng)前功耗

計(jì)算機(jī)通過多路供電線路最大需量實(shí)時(shí)計(jì)算裝置獲取當(dāng)前各供電線路的負(fù)荷，計(jì)算當(dāng)前各供電線路的總負(fù)荷計(jì)算公式如下式(4)所示:

Desum=ln1De+…+lnxDe(4)

式中：Desum為各供電線路的總負(fù)荷；ln1De為第1條供電線路的負(fù)荷；lnxDe為第x條供電線路的負(fù)荷。

按照計(jì)算方法減小的總功耗的計(jì)算公式如式(5)所示：

Derun=Desum-Deleft

(5)

式中：Derun為需減少的總功耗，Desum為各供電線路的總負(fù)荷，Deleft為剩余總功耗；而后進(jìn)行判斷，如果R大于0，設(shè)置并清空停止設(shè)備列表。設(shè)置選取關(guān)閉設(shè)備的總功率W=0，否則，提示可以進(jìn)行斷電操作，過程結(jié)束。

2.3選取設(shè)備

選取綜合優(yōu)先級(jí)最低且未經(jīng)選取的設(shè)備，這里保證一個(gè)設(shè)備只判斷選取一次。

首先判斷針對(duì)進(jìn)行判斷的停運(yùn)設(shè)備是否在共同設(shè)備列表中。

如果不在，該設(shè)備單獨(dú)工作，判斷該設(shè)備是否可以關(guān)閉并且是否開啟狀態(tài)，如果滿足上述條件，進(jìn)行選取該設(shè)備，其相應(yīng)的計(jì)算公式如式(6)所示：

DecloseSel=DecloseSel0+DeSel

(6)

DeSel為選取設(shè)備的最大需量，DecloseSel為累計(jì)選取關(guān)閉設(shè)備的總需量。將該設(shè)備的標(biāo)志加入停止設(shè)備列表中，判斷總需量；否則，執(zhí)行選取設(shè)備。

如果在，判斷該列表中是否有綜合優(yōu)先級(jí)更高的設(shè)備，如果沒有，判斷該列表中是否有不可關(guān)閉的設(shè)備，如果沒有，將共同設(shè)備列表中開啟的設(shè)備的標(biāo)志加入停止設(shè)備列表中，其相應(yīng)的計(jì)算公式如式(7)所示：

DecloseSel=DecloseSel0+Destart

(7)

Destart為開啟設(shè)備的需量,DecloseSel為累計(jì)選取關(guān)閉設(shè)備的總需量，判斷總需量；否則，執(zhí)行選取設(shè)備。

2.4判斷總功率

比較DecloseSel與Derun，如果DecloseSel大于等于Derun，計(jì)算機(jī)通過控制電磁開關(guān)關(guān)閉停止設(shè)備列表中的設(shè)備，再判斷當(dāng)前功耗，否則，執(zhí)行選取設(shè)備。

在處理共同設(shè)備列表中的設(shè)備過程中，當(dāng)選取到其中綜合優(yōu)先級(jí)最高的設(shè)備時(shí)，再判斷列表中其他設(shè)備的狀態(tài)，也就是說，對(duì)其中綜合優(yōu)先級(jí)低的設(shè)備先不做處理，當(dāng)需要判斷處理其中綜合優(yōu)先級(jí)最高的設(shè)備時(shí)，統(tǒng)一處理列表中的設(shè)備。

下面是基于多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)方法的邏輯流程圖，如下圖1所示。

圖1　邏輯流程示意

3結(jié)束語

多路供電線路最大需量的系統(tǒng)，涉及電力計(jì)量技術(shù)，特別涉及多路供電線路的用電量計(jì)量及控制，用于線路檢修或線路倒換時(shí)控制功耗。系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)與設(shè)備開關(guān)柜中的電磁開關(guān)連接，系統(tǒng)中還包括連接計(jì)算機(jī)的多路供電線路最大需量實(shí)時(shí)計(jì)算裝置，裝置包括處理器、與計(jì)算機(jī)的接口、用電信息讀取接口，用電信息讀取接口連接至少兩路供電電力線或供電電力線上的電能表。方法包括設(shè)置設(shè)備的優(yōu)先級(jí)，按照設(shè)備的優(yōu)先級(jí)選擇關(guān)閉的設(shè)備，并比較供電線路上的總負(fù)荷，當(dāng)滿足要求時(shí)，停止關(guān)閉設(shè)備，提示可以斷電。系統(tǒng)無需人工過多干預(yù)，自動(dòng)選擇并關(guān)閉一些設(shè)備以避免最大需量的虛增。同時(shí)可以做到控制關(guān)閉設(shè)備的數(shù)量，減少企業(yè)由于線路檢修或線路倒換造成的生產(chǎn)上的損失，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

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Method Study Maximum Demand Control System Based on Multi Power Supply Line

Li Chunhai1,Li Fei2,Chen Hongyu1,Liu Xiaolong1,Yuan Linlin1

(1.Shijiazhuang Kelin Electric Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050001, China;2.State Grid Hebei Electric Power Research Institute，Shijiazhuang 050021,China)

Abstract:Aiming at the problem of artificial selection power electrical equipment, this paper put forward a method of a multi-channel power supply line control system based on the maximum demand. This method is using the established formula automatically calculate the current power and load of electrical equipment for each, according to the size and power consumption, to control the lower priority equipment.With the help of the automatic control system platform for power equipment of power, so as to avoid the maximum demand inflated. Proved by practice, this control method can achieve control off the number of devices, reduce the enterprise because of line maintenance or line switching caused by the loss of production, improve the safety and veracity and efficiency andeconomy of power system operation.

Key words:supply line;maximum demand;demand period;priority;line aintenance;circuit switching

中圖分類號(hào)：TM933.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1001-9898(2016)01-0010-04

作者簡介：李春海(1979-)，男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化研究工作。

收稿日期：2015-07-14