源網(wǎng)荷互動(dòng)終端可中斷負(fù)荷選擇與接入調(diào)試方法探討

張 峰，李新家

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004；2.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，南京 210000）

源網(wǎng)荷互動(dòng)終端可中斷負(fù)荷選擇與接入調(diào)試方法探討

張 峰1，李新家2

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇蘇州供電公司，江蘇 蘇州 215004；2.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，南京 210000）

大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)是全球能源互聯(lián)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的一種保護(hù)方式，而安裝在大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)的網(wǎng)荷互動(dòng)終端是這個(gè)保護(hù)的動(dòng)作部件。介紹了網(wǎng)荷互動(dòng)終端在負(fù)荷端安裝接入方式，實(shí)現(xiàn)與用戶生產(chǎn)負(fù)荷互動(dòng)，在電網(wǎng)緊急狀態(tài)下快速切除用戶負(fù)荷。

網(wǎng)荷互動(dòng)終端；可中斷負(fù)荷；工程調(diào)試

江蘇省電力公司在2016年率先設(shè)計(jì)建設(shè)了大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)切除大量分散的可中斷負(fù)荷，保證電網(wǎng)瞬時(shí)有功功率平衡，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。而系統(tǒng)在用戶側(cè)安裝的智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端，通過保證重要生產(chǎn)負(fù)荷的可靠供電，切除輔助性生產(chǎn)負(fù)荷保障電網(wǎng)運(yùn)行安全，同時(shí)又提升了供電服務(wù)質(zhì)量，滿足客戶友好互動(dòng)的用電服務(wù)需求。

智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端安裝在大型企業(yè)用戶的變電站內(nèi)，實(shí)時(shí)測(cè)量用戶用電負(fù)荷及各路可中斷負(fù)荷，在接收到電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作指令時(shí)，能瞬時(shí)選擇并切斷用戶的非主要生產(chǎn)負(fù)荷，保護(hù)電網(wǎng)的同時(shí)，也保護(hù)了用戶的重要生產(chǎn)過程。

本文著重介紹大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)中，安裝在大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)的網(wǎng)荷互動(dòng)終端，是如何與用戶生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行互動(dòng)，在電網(wǎng)緊急狀態(tài)下快速切除用戶負(fù)荷的。

圖1 大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)的總體方案

1 智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端的設(shè)計(jì)

大規(guī)模源網(wǎng)荷友好互動(dòng)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示，安裝在用戶配電房?jī)?nèi)的智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端，在業(yè)務(wù)上響應(yīng)3個(gè)通信方向上的不同主站發(fā)出的指令，3個(gè)通信回路是物理隔離的3個(gè)獨(dú)立通信信道。

第一路是來自負(fù)荷中心站的緊急控負(fù)荷快切指令。在特高壓換流站設(shè)置電網(wǎng)穩(wěn)定緊急控制中心站，監(jiān)視特高壓電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，在檢測(cè)到故障信號(hào)的瞬間，立即向預(yù)定策略中用戶的智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端發(fā)出穩(wěn)控緊急切負(fù)荷指令。終端按當(dāng)前緊急控切負(fù)荷出口跳閘矩陣的設(shè)置，切除用戶相應(yīng)內(nèi)部分路負(fù)荷。這個(gè)通道采用專線連接，正常運(yùn)行時(shí)向中心站發(fā)送當(dāng)前可響應(yīng)負(fù)荷值供中心站調(diào)整策略。

第二路是來自網(wǎng)荷互動(dòng)系統(tǒng)主站的分區(qū)控制指令。網(wǎng)荷互動(dòng)系統(tǒng)主站是用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝的智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端的主要管理主站，承擔(dān)終端的檔案管理、日常運(yùn)行監(jiān)控、運(yùn)行策略和參數(shù)調(diào)整。接收調(diào)度D5000系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)給出的“次緊急控制”、“分區(qū)負(fù)荷控制”指令，按主站既定策略，向指定終端下發(fā)次緊急切負(fù)荷指令，終端按當(dāng)前次緊急控切負(fù)荷矩陣設(shè)置，切除用戶相應(yīng)分路負(fù)荷。終端亦可按照營(yíng)銷有序用電管理系統(tǒng)的要求，按輪次逐路切除用戶分路負(fù)荷。

第三路是來自管理信息大區(qū)的抄表指令，完成用戶計(jì)量表計(jì)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

根據(jù)上述業(yè)務(wù)要求，智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端采用光纖信息內(nèi)網(wǎng)通信，數(shù)據(jù)傳輸具備安全防護(hù)能力，終端具備加密功能。在功能設(shè)計(jì)上，智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端以實(shí)時(shí)測(cè)控為主要目的，具有交流采樣、遙控、遙信、事件順序記錄等功能，實(shí)現(xiàn)多條線路電氣量的采集和控制，是一種高速網(wǎng)絡(luò)下以快速響應(yīng)為主要目的的實(shí)時(shí)測(cè)控裝置。

智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，需要與光纖接入、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和安全加密設(shè)備配套，需要接入來自8至12個(gè)開關(guān)柜的可中斷負(fù)荷回路的遙測(cè)、遙信、遙控信號(hào)，需要有大量信號(hào)電纜接入，工程設(shè)計(jì)和施工中，采用獨(dú)立屏柜成套安裝。

2 用戶可中斷負(fù)荷的選擇

在大電網(wǎng)事故情況下，既要確保電網(wǎng)安全，又要盡可能降低停電的社會(huì)影響。為了提升特高壓應(yīng)急處置速度同時(shí)減小影響面，對(duì)用戶內(nèi)部的分路負(fù)荷需要認(rèn)真區(qū)分，將非主要生產(chǎn)負(fù)荷、臨時(shí)中斷、造成損失小的生產(chǎn)負(fù)荷作為可中斷負(fù)荷接入到網(wǎng)荷互動(dòng)終端內(nèi)。

實(shí)現(xiàn)用戶可中斷用電負(fù)荷的快速、安全、智能響應(yīng)調(diào)節(jié)。通過實(shí)踐“源網(wǎng)荷協(xié)調(diào)互動(dòng)”，提高大電網(wǎng)安全保障水平。

不同行業(yè)、不同類別、不同性質(zhì)的電力用戶用電設(shè)備、負(fù)荷特性、用電習(xí)慣均存在較大差別，本項(xiàng)目在施工方案研究時(shí)，將用戶分為以下6個(gè)大類，各用戶負(fù)荷及設(shè)備特點(diǎn)如下。

鋼鐵、水泥等高耗能企業(yè)特點(diǎn)：此類行業(yè)用電負(fù)荷大，生產(chǎn)性質(zhì)一般為三班制連續(xù)作業(yè)，且不受時(shí)段、季節(jié)、氣候影響?？芍袛嘭?fù)荷包括可快速停用電爐、廢鋼處理線、水泥磨機(jī)、生料磨機(jī)等高耗電用電設(shè)備負(fù)荷，可中斷負(fù)荷快速調(diào)控能力較強(qiáng)。表1為鋼鐵、水泥等高耗能企業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)。

化工等連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)：此類行業(yè)用電負(fù)荷較大，生產(chǎn)性質(zhì)大多為三班制連續(xù)作業(yè)，且不受時(shí)段、季節(jié)、氣候影響。在不危及安全生產(chǎn)的前提下可中斷設(shè)備僅僅包括辦公用電設(shè)備、物料泵等輔助生產(chǎn)設(shè)備，而主要的生產(chǎn)設(shè)備具有連續(xù)性和重要（高危）性，不適宜參與快速調(diào)控。表2為化工等連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)。

表1 鋼鐵、水泥等高耗能企業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)

表2 化工等連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)

機(jī)械等非連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)：此類行業(yè)用戶大多屬于三級(jí)負(fù)荷性質(zhì)的普通工業(yè)用戶，多數(shù)企業(yè)采用白班制、非連續(xù)性生產(chǎn)，不受時(shí)段、季節(jié)、氣候影響?？芍袛嘭?fù)荷包括辦公照明、電腦、空調(diào)等非生產(chǎn)性負(fù)荷及電鋸、切割機(jī)、機(jī)床等生產(chǎn)設(shè)備，相應(yīng)設(shè)備均可快速切除。表3為機(jī)械等非連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)。

路燈、亮化等電力用戶：此類行業(yè)一般用電負(fù)荷不大,主要集中在晚間。負(fù)荷可以快速切除，但因用電容量較小，效果不夠明顯。

賓館、商場(chǎng)、寫字樓等電力用戶：此類行業(yè)用戶負(fù)荷運(yùn)行主要集中在早峰、腰峰、晚峰階段，運(yùn)行時(shí)間較為固定，涉及用電設(shè)備多，人員密集，因此對(duì)于可靠供電的依賴性較大。該行業(yè)用戶負(fù)荷基本為重要（高危）用電負(fù)荷，可中斷負(fù)荷基本為空調(diào)負(fù)荷。

學(xué)校、醫(yī)院等重要單位的電力用戶：此類行業(yè)用電負(fù)荷主要集中在周一至周五，多為辦公用電，用電時(shí)段具有固定性，用電彈性系數(shù)較為穩(wěn)定，學(xué)校、醫(yī)院等用戶在夏季高峰時(shí)段用電負(fù)荷都是基本保障用電負(fù)荷，基本不具備可中斷能力，可中斷負(fù)荷僅為外墻亮化、草坪亮化等用電設(shè)備。

在用戶現(xiàn)場(chǎng)改造時(shí)，按照以下原則接入用戶分路負(fù)荷：

（1）用戶負(fù)荷回路接入選擇順序：按總進(jìn)線、中斷后影響較低的輔助負(fù)荷和非生產(chǎn)負(fù)荷、中斷后可能造成一定損失的生產(chǎn)負(fù)荷逐級(jí)選擇，終端屏柜內(nèi)端子接線按各路可控負(fù)荷重要性逐級(jí)提高；

（2）終端接線完成后，通過參數(shù)配置設(shè)置跳閘輪次與負(fù)荷回路對(duì)應(yīng)的關(guān)系，每個(gè)輪次可任意對(duì)應(yīng)多個(gè)負(fù)荷開關(guān)，建議同一輪次不可配置不同影響程度的負(fù)荷開關(guān)。原則上1—2輪對(duì)應(yīng)中斷后影響較低的輔助負(fù)荷和非生產(chǎn)負(fù)荷，3—6輪對(duì)應(yīng)中斷后可能造成一定損失的生產(chǎn)負(fù)荷，7—8輪對(duì)應(yīng)用戶主、備總開關(guān)；

（3）用戶1—6輪開關(guān)接入的可監(jiān)控負(fù)荷不得低于用戶正常用電負(fù)荷的50%，不得高于用戶正常生產(chǎn)負(fù)荷的70%。

3 用戶負(fù)荷接入與調(diào)試

單一配電房設(shè)計(jì)的用戶，高低壓開關(guān)均布置在同一配電房當(dāng)中，一般是10 kV的用戶，容量較小、負(fù)荷較為集中。該類用戶具有施工難度小、工作量少、維護(hù)方便、成本低等優(yōu)勢(shì)。

單一配電房設(shè)計(jì)的用戶側(cè)根據(jù)用戶的主接線圖結(jié)構(gòu)、電源數(shù)量、生產(chǎn)工藝等情況，采用不同的負(fù)荷接入方式，但主要包括3方面的負(fù)荷：總負(fù)荷、重要生產(chǎn)負(fù)荷、輔助性非生產(chǎn)負(fù)荷。單一配電房用戶側(cè)建設(shè)方案，如圖2所示。藍(lán)色標(biāo)示的是接入用戶的進(jìn)線總開關(guān)或者主變低壓總開關(guān)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶總負(fù)荷；紅色標(biāo)示的是接入用戶的重要生產(chǎn)負(fù)荷，用于能效監(jiān)測(cè)；綠色標(biāo)示的是接入用戶的輔助性非生產(chǎn)負(fù)荷，如空調(diào)、食堂、宿舍等非生產(chǎn)性質(zhì)的負(fù)荷，用于參與源網(wǎng)荷響應(yīng)，具體接入開關(guān)負(fù)荷如表4所示。當(dāng)源網(wǎng)荷實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)，僅綠色標(biāo)示的開關(guān)斷開，用戶的正常生產(chǎn)不會(huì)中斷。

圖2 單一配電房用戶側(cè)建設(shè)方案

表3 機(jī)械等非連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)負(fù)荷特點(diǎn)

表4 單一配電房用戶接入負(fù)荷

總分配電房異地的用戶，由總降變和若干分配電房組成，將高壓開關(guān)設(shè)備和低壓開關(guān)設(shè)備分別布置在不同的配電房當(dāng)中，一般是20 kV及以上用戶，該類用戶容量比較大、負(fù)荷比較分散。

該類用戶通過借用用戶內(nèi)部電纜通道敷設(shè)光纖或通信線纜從總配電房終端處至用戶各分配電房?jī)?nèi)，在分配電房?jī)?nèi)部采用智能儀表就地實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶開關(guān)設(shè)備的采集與控制，具體建設(shè)方案如圖3所示。該技術(shù)方案具有施工難度小、對(duì)用戶原有設(shè)備影響小、數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性高、具有遠(yuǎn)程控制功能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

圖3 總分異地用戶側(cè)建設(shè)方案

4 結(jié)束語

2017年5月24日，華東電網(wǎng)組織進(jìn)行了源網(wǎng)荷精準(zhǔn)切負(fù)荷實(shí)切驗(yàn)證工作，蘇州供電公司本次參與實(shí)切驗(yàn)證戶數(shù)245戶，在接收到蘇州木瀆中心站的緊急切負(fù)荷指令后，快速切除25萬kW可中斷負(fù)荷，響應(yīng)時(shí)限小于600 ms，驗(yàn)證了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)。

江蘇電網(wǎng)到2020年將形成特高壓“六交四直”格局，區(qū)外來電將超過5 500萬kW，成為國(guó)內(nèi)最大的省級(jí)受端電網(wǎng)。江蘇省電力公司推進(jìn)精準(zhǔn)化、實(shí)時(shí)化的需求側(cè)精益管理，實(shí)現(xiàn)“源”“網(wǎng)”“荷”的友好互動(dòng)，順應(yīng)了特高壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

［1］ 羅建裕，李海峰，江葉峰.基于穩(wěn)控技術(shù)的源網(wǎng)荷友好互動(dòng)精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)［J］.電力工程技術(shù)，2017（1）：25-30.

［2］ 都亮，劉俊勇，田立峰，等.電力市場(chǎng)環(huán)境下秒級(jí)可中斷負(fù)荷研究［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2008（16）：90-94.

（本欄責(zé)任編輯孫 晶）

The discussion of the methods about selecting and inputting for testing interruptible load mechanism in power grid interactive terminal facilities

ZHANGFeng1,LIXin-jia2
（1.State Grid Suzhou Power Supply Company,Suzhou 215004,China;2.Jiangsu Fangtian Power Technology Co.,Ltd.,Nanjing 210000,China）

Largescalepower-grid load friendly interactivesystemacts as a mode of protection to secure the running of global power internet while the grid load interactive facilities installed in large industrial firms serves as the key action component.This paper introduceshowtosecurely install and connect thegrid load interactivefacilities at load terminals,accomplishing the interactions of production-load with theend-users and how to disconnect individual’s grid load instantly under power grid emergency situations.

power grid and load interactive terminal facilities;interruptibleload;engineeringtesting

F407.61；TK018

C

1009-1831（2017）06-0033-04

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.06.008

2017-09-04