電力客戶(hù)設(shè)備改造接入電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的探討

王斌

摘 要：現(xiàn)如今隨著國(guó)網(wǎng)“智能電網(wǎng)”規(guī)劃的深入，對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)采集成功率及遠(yuǎn)程負(fù)荷控制功能的要求也在與日提升，部分設(shè)備無(wú)法滿(mǎn)足有效采集和遠(yuǎn)程負(fù)荷控制功能。如果要求用戶(hù)換新設(shè)備，投入大量資金，多數(shù)用戶(hù)并不愿意更換新設(shè)備。因此探索一種不更換設(shè)備，用低成本實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程負(fù)荷控制功能的方法十分重要?；诖耍疚膶?duì)電力客戶(hù)設(shè)備改造接入電力負(fù)荷控制系統(tǒng)展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：電力負(fù)荷控制;遠(yuǎn)程電表采集;運(yùn)維

現(xiàn)如今智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，用戶(hù)供電監(jiān)控及保障技術(shù)得到了顯著地提升，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。隨著福州城市化步伐的加快以及人口的增加，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，用電負(fù)荷量也呈大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)。因?yàn)殡娋W(wǎng)建設(shè)周期冗長(zhǎng)，導(dǎo)致各變電站符合壓力越來(lái)越大。福州在夏季用電高峰時(shí)段很多220kV變電站均處于重載狀態(tài)，阻礙電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。2018年福州公司提出了迎峰度夏壓荷方案，主要方式是通過(guò)采集主站對(duì)客戶(hù)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)符合條件的用戶(hù)進(jìn)行負(fù)荷控制。下面本文對(duì)此展開(kāi)分析。

1. 負(fù)荷系統(tǒng)的組成及工作原理

電力負(fù)荷系統(tǒng)主要由負(fù)荷控制中心、控制終端和通信系統(tǒng)組成。其中負(fù)荷控制中心也被稱(chēng)為主控站，其主要功能便是控制和監(jiān)視其他負(fù)荷終端;控制終端屬于一種接受主控站控制與監(jiān)控的設(shè)備，安裝在客戶(hù)端中。目前負(fù)荷管理通常將地市作為主控站基礎(chǔ)，對(duì)大型、中型、小型客戶(hù)的用電負(fù)荷進(jìn)行直接管理。

控制終端主要由主控單元、輸入單元、輸出單元、電臺(tái)、顯示單元、調(diào)制解調(diào)單元和開(kāi)關(guān)電源組成。接通控制終端的電源后，系統(tǒng)程序會(huì)立即初始化并進(jìn)入到上電復(fù)位運(yùn)行。將信號(hào)從中心站發(fā)出后，終端天線負(fù)責(zé)指令的接受，之后通過(guò)電臺(tái)解調(diào)為低頻信號(hào)傳輸?shù)浇庹{(diào)單元中，通過(guò)解調(diào)后的信號(hào)傳輸?shù)街骺貑卧詈笸ㄟ^(guò)主控大院分析數(shù)據(jù)并進(jìn)行相關(guān)操作。通常情況下中心站發(fā)出的指令為播指令和單點(diǎn)指令，前者指向全部區(qū)域終端發(fā)出指令，后者指向制定終端發(fā)出指令?？刂贫送ㄟ^(guò)命令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)異步串行接口傳輸數(shù)據(jù)，最后將信號(hào)通過(guò)電臺(tái)和天線傳輸至中心站。

如果控制終端收到功率定值、功率投入等命令，則需要進(jìn)行域內(nèi)閉環(huán)控，發(fā)出聲光信號(hào)，如果負(fù)荷功率大于設(shè)定值或者在受控狀態(tài)下，則會(huì)立即進(jìn)入到報(bào)警狀態(tài)中，如果超過(guò)報(bào)警預(yù)定值，控制終端將會(huì)跳閘。如果終端負(fù)荷功率仍然處于超負(fù)荷狀態(tài)，則會(huì)持續(xù)跳閘，指導(dǎo)負(fù)荷低于規(guī)定值，終端才能夠解除警報(bào)狀態(tài)。如果中心站發(fā)出解除功控的指令，將會(huì)熄滅終端功控指示燈，客戶(hù)可合閘。

2. 現(xiàn)狀

福州區(qū)域已實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)變用戶(hù)數(shù)據(jù)采集的全覆蓋，但因?yàn)樾滦蛯?zhuān)變終端推出時(shí)間較晚，僅有部分用戶(hù)進(jìn)行負(fù)荷控制接入，重載主變多分布于老城區(qū)域，用戶(hù)都為老用戶(hù)，多數(shù)用戶(hù)只接入采集監(jiān)控，而斷路器開(kāi)關(guān)并未進(jìn)入采集終端，不能進(jìn)行開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控及遠(yuǎn)程跳閘，無(wú)法在遠(yuǎn)程模式下控制壓荷，只能依靠人工壓荷。人工壓荷需要人員到現(xiàn)場(chǎng)操作，存在時(shí)間久，效率低下，同時(shí)存在用戶(hù)不配合的問(wèn)題，壓荷工作難以實(shí)現(xiàn)，而采用遠(yuǎn)程負(fù)荷控制可以很好解決以上的問(wèn)題。

采集終端遠(yuǎn)程負(fù)荷控制功能指的是通過(guò)GPRS、CDMA等通信方式終端，對(duì)用戶(hù)電能表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、負(fù)荷監(jiān)控，能夠有效控制用戶(hù)被控開(kāi)關(guān)跳閘操作及監(jiān)控遙信開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截止2017年底福州可實(shí)現(xiàn)采集控制的戶(hù)數(shù)占比約為21%，導(dǎo)致遠(yuǎn)程負(fù)荷控制率較低的主要原因?yàn)閷?zhuān)變老用戶(hù)的就設(shè)備沒(méi)有接入遠(yuǎn)程負(fù)荷控制。

3. 原因分析

根據(jù)采集系統(tǒng)未接入遠(yuǎn)程負(fù)荷控制用戶(hù)清單，供電公司通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡查得到用戶(hù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，在分析現(xiàn)場(chǎng)未接入遠(yuǎn)程負(fù)荷控制用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況后，發(fā)現(xiàn)下述問(wèn)題：（1）用戶(hù)老化嚴(yán)重，沒(méi)有遙控、遙信接點(diǎn);（2）用戶(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備沒(méi)有遙控、遙信功能。將其線路和元件進(jìn)行整改后能夠接入遙控、遙信接點(diǎn)。（3）用戶(hù)開(kāi)關(guān)故障，端子排上存在遙信、遙控節(jié)點(diǎn)，但是開(kāi)關(guān)部分功能故障;（4）用戶(hù)開(kāi)關(guān)發(fā)生故障，失去控制功能需要更換開(kāi)關(guān)。對(duì)上述原因進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)用戶(hù)均為開(kāi)關(guān)設(shè)備老化嚴(yán)重，具有遙控、遙信節(jié)點(diǎn)，但是節(jié)點(diǎn)被保護(hù)設(shè)備占用，無(wú)法接入遠(yuǎn)程負(fù)荷進(jìn)行控制。如圖1所示。另外有一些具備接入條件，但是接入后仍然無(wú)法進(jìn)行有效控制，或者控制分閘后不存在信號(hào)反饋，約80%用戶(hù)均存在這一狀況。因此明確其為主要原因。

4. 制定對(duì)策

通過(guò)對(duì)原因進(jìn)行深入分析，明確用戶(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備老化嚴(yán)重，具有遙控、遙信接點(diǎn)，被占用無(wú)法接入遠(yuǎn)程負(fù)荷控制為主要原因，基于此原因進(jìn)行制定合理的解決措施：通過(guò)改造方式實(shí)現(xiàn)用戶(hù)老舊開(kāi)關(guān)設(shè)備接入采集終端，有效進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程負(fù)荷控制，將各種改造方式進(jìn)行對(duì)比，選擇最佳的改造方案，將其應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)批量改造。

5. 對(duì)策實(shí)施

5.1 具體內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選取兩個(gè)未接入負(fù)荷控制的試點(diǎn)用戶(hù)，根據(jù)兩個(gè)用戶(hù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況分別采用下述兩種改造方案：方案一，斷路器本體接入，將6D端子加裝在斷路器旁，將遙控、遙信從斷路器本體中引出，通過(guò)6D端子將遙信接到專(zhuān)變采集終端。方案二，從保護(hù)裝置端子并接，將6D端子加裝在開(kāi)關(guān)柜上，從開(kāi)關(guān)柜段子出并接遙控、遙信，通過(guò)6D端子接到專(zhuān)變采集終端上。在這一過(guò)程中需要現(xiàn)場(chǎng)停電拆解斷路器，從本體端子排上經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)空余的遙控端子和遙信段子，將6D端子加裝于斷路器旁，之后再將斷路器開(kāi)關(guān)遙控、遙信的接線從本體端子通過(guò)6D端子引導(dǎo)36端子。最終斷路器遙控、遙信通過(guò)36端子接入專(zhuān)變采集終端。

方案一，專(zhuān)變采集終端能夠有效發(fā)揮開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程負(fù)荷控制功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試正常。方案二在采集主站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，在調(diào)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)主站監(jiān)測(cè)斷路器的通斷狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)存在嚴(yán)重不符，現(xiàn)場(chǎng)人員脫離保護(hù)的遙信線再接入采集主站監(jiān)測(cè)顯示正常，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程負(fù)荷控制功能。通過(guò)分析，因?yàn)檫b信節(jié)點(diǎn)是一種無(wú)源節(jié)點(diǎn)，一些保護(hù)裝置可能會(huì)影響到采集主站的監(jiān)測(cè)，同時(shí)采集主站的監(jiān)測(cè)也可能會(huì)影響到保護(hù)裝置。

5.2 改造方案特點(diǎn)及使用類(lèi)型

下文對(duì)上述兩種改造方式的特點(diǎn)及適用類(lèi)型展開(kāi)分析。首先方案一的改造方式為從斷路器開(kāi)關(guān)本體將遙控、遙信端子引出，該方法的優(yōu)勢(shì)為遙控、遙信端子獨(dú)立的，運(yùn)行較為穩(wěn)定，該方法的不足在于如果遭遇KYN柜，斷路器需要對(duì)航空插件改造，那么則需要極高的改造要求，難度系數(shù)較高。使用該方式需要停電約2小時(shí)，施工量較小，整體成本消耗較小。方案二的改造方式為從端子排上并接遙控、遙信段子，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于只需要從柜體端子排處查找遙控、遙信端子并接至6D端子，施工較為簡(jiǎn)單。兩種方式的總體施工了都不大，并且成本消耗較低。雖然第一種改造方法運(yùn)行穩(wěn)定，但是其施工時(shí)間較長(zhǎng)，第二種改造方式施工時(shí)間較短但與保護(hù)共用遙控、遙信節(jié)點(diǎn)，可能會(huì)對(duì)設(shè)備工作產(chǎn)生影響?；趯?duì)設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定性的考慮，應(yīng)選擇第一種改造方案。

5.3 效益

根據(jù)迎峰度夏壓荷方案主要措施為避峰、輪停和限荷，例如實(shí)行三級(jí)限荷，每日對(duì)一定數(shù)量用戶(hù)進(jìn)行限荷和避峰，傳統(tǒng)模式下對(duì)用戶(hù)進(jìn)行限荷及避峰需要采用人工對(duì)用戶(hù)停電的方法，需要耗費(fèi)極高的人力成本和物力成本。而供電企業(yè)專(zhuān)變終端檢測(cè)用戶(hù)負(fù)荷，對(duì)于超負(fù)荷用電的用戶(hù)進(jìn)行出線開(kāi)關(guān)拉閘處理，將遠(yuǎn)程停電應(yīng)用于避峰用戶(hù)中，能夠有效想減少工作人員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作的過(guò)程中。

結(jié)語(yǔ)：

電力負(fù)荷系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及遙控操作等方面功能的有效應(yīng)用不僅能夠提高用戶(hù)的用電效益，還能夠提高工作質(zhì)量及工作效率?，F(xiàn)如今用電形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻，這便需要電力企業(yè)能夠根據(jù)自身實(shí)際情況，不斷優(yōu)化和完善用電系統(tǒng)的功能，對(duì)用電的秩序進(jìn)行合理控制，合理使用電力負(fù)荷控制技術(shù)，進(jìn)而有效提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于加快現(xiàn)代化發(fā)展步伐具有重要意義。

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