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研究院，石家莊050021)

摘要：針對用電設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計算出各個用電設備的當前功耗和負荷，借助控制的系統(tǒng)平臺自動對供電設備進行選擇停電，從而避免最大需量的虛增，通過該控制方法可以控制關(guān)閉設備的數(shù)量，提高設備運行的經(jīng)濟性、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；線路檢修；線路倒換

大型企業(yè)用電負荷大，并由多條線路同時供電，其基本電費按最大需量收取。當出現(xiàn)線路檢修、倒換等情況時，一路供電線路會切斷，功率負荷都加到了其他供電線路上，這時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)濟損失。以下將利用負荷控制方法設計基于多路供電線路控制最大需量系統(tǒng)，快速準確選擇最佳停運設備，從而減少用戶的經(jīng)濟損失[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)需要多條線路同時供電，電費按最大需量收取。按照電力公司的要求，凡最大需量收取基本電費的兩路及以上進線的用戶，各路進線分別計算最大需量，累加計收基本電費[3]。

需量指的是一個規(guī)定的時間間隔內(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算公式計算：

(1 000×10+500×5)/15=833.3kW

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

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

1.2硬件平臺方案

多路供電線路控制最大需量的系統(tǒng)，硬件設施包括計算機、控制設備、設備開關(guān)柜，設備開關(guān)柜中設置各設備的電磁開關(guān)。控制設備與設備開關(guān)柜中的電磁開關(guān)連接。系統(tǒng)中還包括連接計算機的多路供電線路最大需量實時計算裝置，具備與計算機的接口、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而得到最大需量[9-10]。

1.3系統(tǒng)存儲信息

多路供電線路控制最大需量方法的實現(xiàn)需要具備以下信息源：各供電線路的標識碼、對應標識碼的最大需量值；各設備的標志、功率及設備本身的優(yōu)先級別。

各用電支路的優(yōu)先級別以及連接到各用電支路上的設備標志；設備的綜合優(yōu)先級為設備本身的優(yōu)先級別乘以設備所在用電支路的優(yōu)先級別。

1.4系統(tǒng)特點

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

2最大需量實現(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)閉設備以滿足要求。方法實現(xiàn)的詳細步驟如下。

2.1參數(shù)設置存儲及前期準備

設置各供電線路的標識碼和最大需量值：供電線路的標識碼可以定義為1、2、3等，對應的最大需量值是固定的，在這里確定其對應關(guān)系。

設置各設備的標志、功率及設備本身的優(yōu)先級別：將設備按一定規(guī)則設定標志，并將其標定的功率與標志對應，同時按照設備的重要程度設定設備本身的優(yōu)先級別。不同設備的優(yōu)先級別可以相同。

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

計算并保存：設備的綜合優(yōu)先級=設備本身的優(yōu)先級別*設備所在用電支路的優(yōu)先級別，其相應的計算公式如式(1)所示:

pritotal=pridev*priline

(1)

2個優(yōu)先級別確定了設備的綜合優(yōu)先級，選取關(guān)閉的設備以此為主要依據(jù)。設備的綜合優(yōu)先級可以預先計算并存儲，也可以在需要時再計算。

輸入需斷電的供電線路的標志碼。

針對每臺設備，設置是否可以關(guān)閉的標志。有些設備是不可停止的，這里將不可停止的設備標注出來。

設置共同工作的共同設備列表。該列表可能不止一個，這是同時關(guān)閉幾臺設備的依據(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;設置閥值P，P的取值范圍在0~10%，這里是設置一個冗余，如果不需要，P=0；S2是冗余值，S2=S1×P。最后的目標是關(guān)閉一些設備后，總負荷最大值滿足要求，其計算公式如式(3)所示:

Deleft=S1-S2

(3)

2.2判斷當前功耗

計算機通過多路供電線路最大需量實時計算裝置獲取當前各供電線路的負荷，計算當前各供電線路的總負荷計算公式如下式(4)所示:

Desum=ln1De+…+lnxDe(4)

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

按照計算方法減小的總功耗的計算公式如式(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荷，Deleft為剩余總功耗；而后進行判斷，如果R大于0，設置并清空停止設備列表。設置選取關(guān)閉設備的總功率W=0，否則，提示可以進行斷電操作，過程結(jié)束。

2.3選取設備

選取綜合優(yōu)先級最低且未經(jīng)選取的設備，這里保證一個設備只判斷選取一次。

首先判斷針對進行判斷的停運設備是否在共同設備列表中。

如果不在，該設備單獨工作，判斷該設備是否可以關(guān)閉并且是否開啟狀態(tài)，如果滿足上述條件，進行選取該設備，其相應的計算公式如式(6)所示：

DecloseSel=DecloseSel0+DeSel

(6)

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

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

DecloseSel=DecloseSel0+Destart

(7)

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

2.4判斷總功率

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

在處理共同設備列表中的設備過程中，當選取到其中綜合優(yōu)先級最高的設備時，再判斷列表中其他設備的狀態(tài)，也就是說，對其中綜合優(yōu)先級低的設備先不做處理，當需要判斷處理其中綜合優(yōu)先級最高的設備時，統(tǒng)一處理列表中的設備。

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)，涉及電力計量技術(shù)，特別涉及多路供電線路的用電量計量及控制，用于線路檢修或線路倒換時控制功耗。系統(tǒng)中計算機與設備開關(guān)柜中的電磁開關(guān)連接，系統(tǒng)中還包括連接計算機的多路供電線路最大需量實時計算裝置，裝置包括處理器、與計算機的接口、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。方法包括設置設備的優(yōu)先級，按照設備的優(yōu)先級選擇關(guān)閉的設備，并比較供電線路上的總負荷，當滿足要求時，停止關(guān)閉設備，提示可以斷電。系統(tǒng)無需人工過多干預，自動選擇并關(guān)閉一些設備以避免最大需量的虛增。同時可以做到控制關(guān)閉設備的數(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)運行的經(jīng)濟性和安全性。

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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：TM933.4

文獻標志碼：B

文章編號：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)自動化研究工作。

收稿日期：2015-07-14