電力負荷控制技術應用及發展研究

張曦予

（廣東電網有限責任公司培訓與評價中心，廣東 廣州 510000）

電力負荷控制技術是綜合利用現代化管理、自動控制、計算機應用等多個學科技術進行電力營銷管理、電力營銷監控、營業抄核收、數據采集等活動的一門技術。科學應用電力負荷控制技術有助于均衡使用電力負荷，調平負荷曲線，增強電網運行的安全性、經濟性，增加電力企業投資收益。

1 電力負荷控制技術的原理

當接通終端系統且系統運轉正常時，電力負荷控制系統會對所有上電位及有關程序進行初始化，在首次運轉裝置時，中心站會通過中間設備將數據信息傳輸至終端，終端收到有關要求和指令后開始正常運行。中心站發送信號給終端，終端接收信息后通過電臺將其整合成對應模式，把調制后的數據信息輸送至主控單元，主控單元對這部分數據進行處理分析，根據不同代碼指令完成不同操作。

在電力系統運行過程中，終端根據脈沖表傳輸的脈沖數和中心站的參數來計算電量和功率，同時，依照電壓變送器的模擬量分別計算電壓和電流。在終端收到功控時段、功率定值和功控投入等指令后，開啟閉環控制，同時，以語音提示或指示燈方式傳輸聲光信號。如果負荷超過規定限值，并處在功控時間中，則會發出報警提示，一旦報警次數太多，則會發生跳閘。若負荷降至規定范圍之內，則不會再報警。

2 電力負荷控制技術的實現

2.1 系統結構

電力負荷管理系統由主站、通信信道、中繼站、終端（用電信息采集和監控終端）等組成。

一是主站。主站是一個由計算機、系統軟件、網絡結構等構建起的軟硬件平臺，是監控和采集信息的核心，具有分析、共享和處理數據的功能，主要給需求側管理提供具體手段和策略。主站的功能主要依靠服務器數據庫、前置POS 機、防火墻、工作站等設備，經負荷控制和數據采集實現。主站通過前置POS 機連接網絡，由此保持持續、可靠、實時、穩定、安全地運行。主站中的OS 系統支持多進程和多線程運行，具有安全保護的功能，應用軟件采用的是面向對象和結構化的設計思路。當發生事故后，主站具有并行處理能力，可根據故障處理預案，快速恢復正常運行。二是通信信道。主要由調制解調、通信介質、規約等構成，負責聯絡終端與主站，實現信息交換功能。三是中繼站。主要功能是通信接力。由于在具體環境中傳輸信號時，經常會受到各方面因素的干擾，如管理面積太大、地形條件惡劣等，造成傳輸信號失敗，在此種環境下，需要用到中繼站功能。四是終端。終端的主要功能是采集用戶用電信息并進行監控，同時，將采集的有關數據和信息及時傳輸給主站。

2.2 系統信道與通信

一是無線信道。電力計量裝置如電能表、其他終端等，通常利用自身通信模式連入無線公網，無線公網采用CDMA、GPRS、4G 等通信模式。信號先后經過無線公網、專用光纖網絡輸送到主站采集系統，實現上傳數據的操作。在幾種無線通信模式中，GPRS 主要是給GSM 用戶分組提供數據服務，又稱通用分組無線業務；4G 網絡屬于第四代移動通信技術，可提供多媒體移動服務。

二是230MHz 專用信道，這是一個點對點通信系統。在230MHz 網絡中，各終端都具有自己獨立的身份編號，能在同一頻點下實現與主站間的通信，實現信息交換功能。230MHz 具有下發控制指令迅速的特點，適用于小丘陵和平原地區，工礦企業等用電大的單位經常使用230MHz進行信息的采集、傳輸工作。

三是光纖通道。光纖通信具有安全穩定、通信容量大等特點，是現階段最好的通信方式，可以很好地滿足用電信息采集和監控的需要。在電力負荷控制方面，光纖通道的優勢十分顯著，能大大提高負荷控制的安全性和精準度，有利于推動智能電網建設。

2.3 終端

電力負荷控制系統終端主要由處理單元、輸入輸出接口、交流采樣單元、通信接口、電源單元、GPRS 單元等組成。

圖1 終端結構圖

一是處理單元。主要功能是數據采集、處理、控制，提供語音和通信服務，另外，還負責協調與其他模塊的工作。二是輸入輸出接口。主要功能是隔離脈沖量、抄表等信號，調整模擬量和狀態量，還能有效隔離有關輸出驅動信號。三是交流采樣單元。主要功能是對電網交流信號進行實時收集，并實現對功率、電量、頻率、諧波、相角等電氣量的計算。四是通信接口。通信接口配置了標準的232 接口、RS485 接口和紅外接口，可實現通信功能。五是電源單元。一般是通過電力電子模塊把電網交流電源轉換成直流電源，再提供給各模塊使用。在高壓環境下使用的電流互感器和電壓互感器需配備兩個繞組，其中，一個作為交流采樣單元的一部分，另一個送入電能計量裝置。六是GPRS 單元。GPRS 單元通過移動公司的GSM/GPRS 網絡同主臺通訊，把終端的信息傳遞給主臺，并執行來自主臺的命令。

3 電力負荷控制技術的應用

3.1 削峰

第一，直接控制負荷，即通過集中或分散的方式控制峰荷階段的負荷。第二，分時電價調控。把握用戶的可間斷供電負荷，電力部門可根據不同情況采取差異性電價優惠，通過分時電價的方式約束用戶用電，假如在峰荷期間使用電量超過限額，則需支付額外的電費，在用電低谷階段可實行相應的電價降價政策，為用戶提供均衡用電保障，合理控制用電量。

3.2 填谷

首先，利用有效措施在用電低谷階段儲存電量。其次，實行差異化電價，季節不同，實行的電價也不相同，通過該種方式對用電量進行平衡，防止出現低谷效應。最后，時段不同，收取電費的計價標準也不一樣，通過該種方式達到填谷的效果。

3.3 移荷

移荷主要是指在用電高峰轉移用戶的用電行為，主要用在峰前或峰后階段，移荷的方式主要有三種：一是貯熱。該方式存儲的熱量較小，一般只能應用2 ～4h。二是通過階段分時電價的方式，使用戶主動采取移荷行為。三是控制電器設備，如果可以控制加熱爐等設備的出力大小，就能實現轉移峰荷的目的。

3.4 節電降載

第一，工作人員對電氣設備進行仔細檢查，結合具體情況制定合理方案。第二，在選擇取暖設備時，應選擇雙燃料采暖系統，在電能供應短缺時，能采用煤氣設備進行取暖，在用電低谷時能進行相互轉換。第三，最大限度地利用太陽能資源，有效減少電能供應負擔，達到降載的效果。第四，合理提高電能利用效率，充分減少電力載荷，通過熱能和電能有機結合達到有效控制電力負荷的目的。

4 電力負荷控制技術的發展與展望

經過這幾年的迅猛發展，無線微機電力負荷監控系統已經廣泛地應用在各省級電網中，且正逐步生產研發出各種新型負荷控制設備，比如，我國自主研發的GR2001-T 用電現場服務終端系統，采用計算機軟硬件技術、現代數字通信技術、電力營銷技術以及電能計算技術等多項技術，利用GSM/GPRS 網絡通信方式實現現場終端與系統主站間的數據通信，具備線損分析、遠程抄表、信息報警、電能檢測、負荷控制管理、變電站集中抄表等功能。電力負荷控制系統是實現節約用電、計劃用電、安全用電的重要載體，其必將在現代化用電管理中發揮越來越大的作用。相信在不久的將來，電力負荷控制技術的發展會更加迅速，應用范圍會更加的廣泛。

4 結語

隨著我國社會經濟的快速發展和改革開放的不斷深入，電力負荷控制技術的發展和應用也越來越受到人們的關注。電力部門可以通過應用電力負荷控制技術更好地實現節約用電、計劃用電和安全用電的目的，促進我國用電管理現代化的發展。