電力負荷控制技術(shù)發(fā)展研究

傅文進 楊蘇 吳秋池

摘 要：電力負荷控制系統(tǒng)在維護電網(wǎng)穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著重要的作用，通過負荷監(jiān)控來實現(xiàn)削峰、填谷、移荷以及政策性節(jié)點降載等方式，來對電力負荷進行科學(xué)化的控制，在保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的同時，推進電力企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的提升，為社會生產(chǎn)生活提供更大的便利。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；負荷控制；無線通信；

1電力負荷控制系統(tǒng)的工作原理和功能

電力負荷控制系統(tǒng)主要使用了有線、無線和載波等通信方式，并在用戶側(cè)安置相應(yīng)的信號采集控制裝置，最終將所有的信號匯集到電力企業(yè)的控制系統(tǒng)中，在此基礎(chǔ)上進行相應(yīng)的分析、處理和控制。通常情況下，電力負荷控制系統(tǒng)能夠包含主臺軟件、硬件設(shè)備、終端裝置、數(shù)據(jù)資料的信號收發(fā)設(shè)備等方面。隨著電力負荷控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)逐漸成為我國當(dāng)前進行電力負荷工作控制的主要手段和方式，對于電網(wǎng)系統(tǒng)的順利運行起到了十分重要的保障和促進作用。從電力負荷控制系統(tǒng)具有的功能方面來看，它能夠進行遙測、遙感和遙控，這也就是說，通過使用電力負荷控制系統(tǒng)能夠在遠距離的情況下，對電力運行系統(tǒng)進行信號采集、終端抄表、負荷控制和信號分析工作。需要注意的是，電力負荷控制系統(tǒng)還能夠?qū)τ嬃抗窈碗姳淼挠秒娗闆r進行全面有效的監(jiān)控故障，如果電網(wǎng)運行中出現(xiàn)了一些異常情況，該控制系統(tǒng)能自動的產(chǎn)生警報信號，提醒相關(guān)人員進行維修。電力負荷控制系統(tǒng)的主臺能對終端信息的上傳工作進行有效的支持，這樣它就能夠發(fā)揮人工召測和定時召測的作用，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對電信號和功率的控制，對電網(wǎng)運行的全過程進行有效的記錄和分析。

2電力負荷控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

隨著電力工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，對電力負荷的管理提出了更高的要求，促使其由初級階段發(fā)展到高級階段，由間接控制發(fā)展到直接控制，由簡單的分散型控制發(fā)展到復(fù)雜的集中控制。

工業(yè)發(fā)展的初期，電力主要用于生活照明，發(fā)電機組容量很小，啟動方便，調(diào)整電力負荷的辦法就是按需用電時啟動、停止發(fā)電機組的運行。隨著電力在工業(yè)中應(yīng)用范圍擴大，電力變成連續(xù)生產(chǎn)，此時靠增加或減少發(fā)電機組出力，直至增加啟停部分發(fā)電機組來調(diào)整電力負荷。

20世紀初，提出了用經(jīng)濟措施鼓勵用戶均衡用電，用技術(shù)措施控制那些可間斷供電的用電設(shè)備，從而降低峰谷用電負荷差，優(yōu)化負荷曲線，保持電網(wǎng)的經(jīng)濟安全運行狀態(tài)。實行峰谷分時電價，以經(jīng)濟利益為主的間接控制電力負荷的方法，目前已被世界各國廣泛采用。但在某些情況下，用經(jīng)濟杠桿達到改善負荷曲線的目的，需對用戶的用電負荷采取直接的控制措施，其基礎(chǔ)是利用一些電氣設(shè)備具有儲能特性和間斷供電的可能性，在高峰時間這些用電設(shè)備輪流地停電。因而出現(xiàn)了原始的分散型直接電力負荷控制設(shè)備帶時鐘的定時開關(guān)。集中型電力負荷控制技術(shù)最早出現(xiàn)在英國。

20世紀30年代，英國開始研究應(yīng)用音頻電力負荷控制技術(shù)，但因二次世界大戰(zhàn)影響而幾乎停止了發(fā)展。二戰(zhàn)后，法國、西德、瑞士等國家大量使用了音頻電力負荷控制裝置，并很快向全世界其它國家發(fā)展。早期的音頻電力負荷控制系統(tǒng)的音頻信號是由高頻旋轉(zhuǎn)電機產(chǎn)生的，主控機和接收機采用常規(guī)的機械-電子機構(gòu)，系統(tǒng)工作效率不高，控制用戶的數(shù)量也受到限制。電子技術(shù)的發(fā)展，可控硅換流技術(shù)的出現(xiàn)和計算機的廣泛應(yīng)用，使現(xiàn)代的音頻控制系統(tǒng)用計算機代替了過去的機械-電子式中央控制機，可控硅靜態(tài)換頻器成為音頻信號發(fā)生器，以微處理器為基礎(chǔ)構(gòu)成的接收機取代了機械-電子式的接收器。現(xiàn)代音頻負荷控制系統(tǒng)在功能、價格和可靠性等方面，都遠遠超過了早期的音頻負荷控制系統(tǒng)。因此，音頻負荷控制系統(tǒng)在世界各國得到了普遍使用。

20世紀70年代后期，美國研制和應(yīng)用了電力線載波負荷控制技術(shù)。到20世紀80年代初，已有4個電力公司現(xiàn)場使用，負荷控制點為8.8萬個。美國在引進音頻控制技術(shù)后，即開始研制和發(fā)展了無線電力負荷控制技術(shù)。至1982年，美國就已有24個供電企業(yè)裝設(shè)無線電力負荷控制系統(tǒng)，控制點達到50多萬個。除此之外，美國還有些電力公司使用了無線電與電力線音頻、載波相結(jié)合的電力負荷控制系統(tǒng)，基于公共移動網(wǎng)新型數(shù)據(jù)傳輸組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的新型電力負荷控制系統(tǒng)。衛(wèi)星通信控制技術(shù)也正在被試驗應(yīng)用于電力負荷控制上。目前，世界上已有幾十個國家使用了各種電力負荷控制系統(tǒng)，安裝的控制接收機數(shù)量達到幾千萬臺，可控制的負荷覆蓋面占世界發(fā)電設(shè)備總裝機容量的30%以上。

3我國電力負荷控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

我國電力負荷控制技術(shù)發(fā)展也經(jīng)歷了從間接控制到直接控制，從分散控制發(fā)展到集中控制的過程。從20世紀50年代部分地區(qū)出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張開始，政府采取行政措施，均衡用電，發(fā)展到峰谷分時電價。隨著工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，電費支出成本中的所占比例下降，峰谷電價逐漸失去作用。國家從計劃用電的需求出發(fā)，從20世紀80年代初開始推廣電力定量器和定時開關(guān)等分散型電力負荷控制設(shè)備。隨著國家推出相應(yīng)的政策和措施，電力負荷控制技術(shù)得以推廣應(yīng)用，對落實計劃用電起到積極作用。

隨著公用無線通信網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用GSM /GPRS或WCDMA 等公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)作為電力負荷控制系統(tǒng)的通信信道的作法也越來越受到電力單位的關(guān)注。應(yīng)用GPRS 或WCDMA 組網(wǎng)，較230 MH z電力專用通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面、通信技術(shù)先進性等方面有明顯的優(yōu)勢，且建設(shè)費用相對較少。GPRS 或WCDMA 組網(wǎng)系統(tǒng)，在終端數(shù)據(jù)采集和防竊電、用電信息服務(wù)等附加功能的多樣性上占優(yōu)，在遠程抄表和配電監(jiān)測方面應(yīng)用也較多。但由于公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)無法專用，部分技術(shù)應(yīng)用受到營運商限制。網(wǎng)絡(luò)繁忙時，也無法保證負荷控制系統(tǒng)的獨占性，可能造成數(shù)據(jù)延時和擁塞。且GPRS或WCDMA 技術(shù)還處于不斷完善階段，負荷控制終端產(chǎn)品也未見到定型的成熟產(chǎn)品。所以目前階段的無線負荷控制技術(shù)的組網(wǎng)是以230MH z無線專網(wǎng)為主，公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)為補充的多元化組網(wǎng)方式。

目前，無線、音頻及載波3種負荷控制技術(shù)各有優(yōu)缺點，組網(wǎng)時要根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的結(jié)構(gòu)、地形地貌、負荷性質(zhì)、密度噪聲等諸多因素以及配電調(diào)度自動化系統(tǒng)的要求綜合考慮，選取合適的電力負荷控制技術(shù)。升級改造現(xiàn)有負荷控制系統(tǒng)時，也要根據(jù)現(xiàn)有資源，建設(shè)適合的電力負荷控制系統(tǒng)。

4結(jié)束語

我國的電力負荷控制技術(shù)推廣應(yīng)用雖晚，但近幾年發(fā)展迅速，國產(chǎn)無線微機、音頻電力負荷監(jiān)控系統(tǒng)在各省級電網(wǎng)得到實際應(yīng)用。各種新型的負荷控制設(shè)備也不斷研制生產(chǎn)出來，如國內(nèi)自主研制的GR2001- T用電現(xiàn)場服務(wù)終端系統(tǒng)，已在多個省級電網(wǎng)內(nèi)使用，取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。該系統(tǒng)建立在現(xiàn)代數(shù)字通信、計算機軟硬件技術(shù)、電能計量技術(shù)和電力營銷技術(shù)上，通過GSM /GPRS 網(wǎng)絡(luò)通信方式實現(xiàn)系統(tǒng)主站和現(xiàn)場終端之間的數(shù)據(jù)通信，具有遠程抄表、用電異常信息報警、電能質(zhì)量檢測、線損分析、負荷管理和控制、居民集中抄表、變電站集中抄表等多種功能。電力負荷控制系統(tǒng)是實施計劃用電、節(jié)約用電、安全用電的技術(shù)手段，它將在用電管理現(xiàn)代化實現(xiàn)的進程中起到越來越重要的作用。相信，電力負荷控制技術(shù)將會得到更加迅速的發(fā)展和更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]趙家駒.電力負荷控制[M ].北京：中國電力出版社，1999.

[2]王月志.電力技術(shù)控制技術(shù)[ J].東北電力技術(shù)，2003（3）.

[3]任燕.基于無線通信技術(shù)的電力負荷控制系統(tǒng)設(shè)計[ J].電工技術(shù)，2004（10）.

[4]楊永泉.電力負荷控制設(shè)備的功能擴展[ J].東北電力技術(shù)，2001（2）.