多回路供電用戶常見需量疊加方案比較

梁 捷，梁廣明，黃水蓮

（1. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司計量中心，廣西 南寧 530023；2. 南寧百會藥業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530003）

根據(jù)國家發(fā)改委2020年對電價執(zhí)行方式的政策規(guī)定，我國繼續(xù)對大用電量的工業(yè)用戶實行兩部制電價，即該類用戶的電價包括電度電價和基本電價兩部分。其中，基本電價是指按用戶用電容量計算的電價，可按變壓器容量或按最大需量2 種方式計收電費。變壓器負(fù)載率不高的用戶通常選擇按最大需量計費方式較為經(jīng)濟(jì)。多回路供電用戶通常采用高供高計的方式，每個計量點的電源側(cè)均安裝計量表計，計算該用戶總最大需量時須對各回路表計的需量值進(jìn)行疊加。本文對多回路供電用戶的3 種常見需量疊加方案進(jìn)行闡述和優(yōu)缺點比較，為執(zhí)行兩部制電價的大用戶進(jìn)行需量疊加方案選型提供參考。

電力用戶在一定結(jié)算周期內(nèi)需量的最大一次采樣值作為這一結(jié)算周期的最大需量。由于瞬間的最大需量難以檢測，實際應(yīng)用中，最大需量通常以離散化的方式獲得，即取電力用戶在電費結(jié)算周期內(nèi)按一定需量周期采樣的需量的最大值：

式中：MD為電費結(jié)算周期內(nèi)的最大需量；TJ為電費結(jié)算周期，通常取1 個月；TH為需量計算周期，電能表技術(shù)規(guī)范給出的有效取值集合為{1 min，2 min，3 min，5 min}；D(k)為k滑差時段以后的連續(xù)時間區(qū)間k+TH內(nèi)的需量，即某一段需量周期內(nèi)用戶用電的平均有功功率值，通常以滑差的方式遞推測算，其公式為：

式中：E(i)為需量計量表計第i個采樣點的需量數(shù)據(jù)。

1 傳統(tǒng)人工代數(shù)疊加方案

傳統(tǒng)人工代數(shù)疊加方案的原理是簡單地將用戶多回路供電電源在同一結(jié)算周期內(nèi)的最大需量值進(jìn)行代數(shù)疊加，得到該用戶的最大需量。該方案的優(yōu)點是操作簡便，不需要額外加裝設(shè)備，成本低。缺點是由于未考慮潮流方向和各回路最大需量發(fā)生時間不一致等原因，將各線路結(jié)算周期內(nèi)的最大需量簡單相加在一起，無法準(zhǔn)確反映真實的負(fù)荷狀況。若各回路計量點的最大需量數(shù)據(jù)的采集不在同一時刻進(jìn)行,則該方法計算結(jié)果值通常大于實際最大需量值，造成用戶基本電費增加。此方案是自動化、信息化技術(shù)普及前的常用方案，已逐漸被淘汰。

2 子母表疊加方案

子母表法是目前常見的多回路需量疊加方案，其原理是：首先加裝一個需量計量電能表作為需量疊加母表，用戶各供電回路的電能表作為子表，然后通過光纖、RS485 等通信連接線將各回路表計連接起來，如圖1 所示。通過更新軟件方式將子母表采集方案寫入各表計，接著進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。各回路子表按照滑差步進(jìn)時間，計算截止到當(dāng)前時間的各個供電回路需量周期的實時需量，并通過通信連接線傳送至母表，再由母表根據(jù)需量發(fā)生時間將各子表的需量按時間逐點疊加，然后與母表存儲的上一個總最大需量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。若當(dāng)前數(shù)據(jù)大于上一個數(shù)據(jù)，則當(dāng)前數(shù)據(jù)覆蓋上一個數(shù)據(jù)，重復(fù)該過程，最后在過月時，將當(dāng)前值保留為上月該用戶的最大需量月凍結(jié)值供主站讀取，當(dāng)前值清零并重新開始計算，從而實現(xiàn)多回路最大需量疊加計量功能。

圖1 子母表疊加方案接線圖

該方法的優(yōu)點是能夠準(zhǔn)確反映用戶的實時需量，避免需量疊加時倒負(fù)荷和各回路計量點最大需量發(fā)生時間不同步所造成的誤差，計算結(jié)果更準(zhǔn)確。

該方法缺點為：一是改造成本高。需更換專用的需量計量儀表并額外加裝母表和子表，以及它們之間的二次通信回路。此外，當(dāng)各回路的一、二次計量回路間的變比變化時，須重新設(shè)計采集方案并進(jìn)行電能表軟件升級，硬件改造和軟件維護(hù)成本提高。二是計量表計時鐘精確同步問題。由于采用多個需量計量表計分別進(jìn)行高頻采集，各供電回路的采集時間點難以準(zhǔn)確控制，缺乏統(tǒng)一的時鐘管理機(jī)制保證需量數(shù)據(jù)的采集在同一時間點進(jìn)行。

3 終端軟疊加方案

該方案的基本原理是首先通過通信線路將各回路電能表連接到負(fù)荷管理終端或電能量采集終端并開啟電能表的負(fù)荷記錄功能，然后以計量終端作為數(shù)據(jù)和控制中心，下發(fā)采集方案，控制電能表高頻采集各供電回路負(fù)荷曲線并存儲，接著由終端定時采集負(fù)荷記錄，調(diào)用終端的數(shù)據(jù)處理資源按對應(yīng)時標(biāo)疊加計算得到該用戶各回路的總實時需量，并與歷史值比較形成當(dāng)前最大需量。

該方案2021年初在廣西某金屬加工行業(yè)的工業(yè)用戶進(jìn)行試點應(yīng)用，該用戶同時安裝有子母表疊加方案，2 種方案的試驗結(jié)果如表1。由表1 可知，終端軟疊加方案與子母表方案相比，最大需量誤差小于0.05%，發(fā)生時間誤差小于1 min，需量疊加結(jié)果的準(zhǔn)確度能滿足實際需求。

表1 試驗結(jié)果

此外，該方案支持計量自動化主站開發(fā)對應(yīng)的高級應(yīng)用功能，例如由主站進(jìn)行疊加參數(shù)下發(fā)和召測功能、日/月疊加最大需量和發(fā)生時間，以及最大需量發(fā)生時各疊加點的當(dāng)前需量值采集功能、各疊加點高時間密度需量曲線采集功能和參數(shù)、曲線查詢、展示功能等。

本方案的優(yōu)點一是成本低，若現(xiàn)場已安裝的電能表支持負(fù)荷記錄采集功能，則無須更換電能表。二是需量數(shù)據(jù)按時標(biāo)采集和處理，時間同步性較高。三是可以計量終端為控制中心建立時間精確同步機(jī)制，通過廣播校時或點對點編程校時的方式在需量數(shù)據(jù)采集的過程中保持計量設(shè)備的時鐘同步性。該方案在應(yīng)用過程中存在的問題為：一是非計量設(shè)備數(shù)據(jù)用于結(jié)算時用戶的可接受性。本方案當(dāng)前需量曲線來源于電能表，但疊加計算后的值來源于終端，主站采集的當(dāng)前需量曲線可以作為二次驗證。由于計量終端一般不作為計量設(shè)備，建議在應(yīng)用該方案時對用戶解釋清楚數(shù)據(jù)來源問題。同時，將各回路計量點的主副表分別疊加，通過主副表數(shù)據(jù)互相比對驗證，提高數(shù)據(jù)的可靠性。二是終端通信異常帶來的問題。終端疊加計算的原始數(shù)據(jù)來源于電能表，在需量疊加數(shù)據(jù)采集過程中須進(jìn)行大量的原始數(shù)據(jù)傳輸，對信道的可靠性要求較高。如果終端與電能表之間通信異常，會影響終端的計算結(jié)果，須通過人工導(dǎo)數(shù)的方式進(jìn)行補(bǔ)數(shù)處理。

4 結(jié)束語

不同的方案各有優(yōu)缺點，大用電量客戶和重要電力交易關(guān)口，且計量表計的二次回路為光纖等可靠性較高的信道時選擇需量疊加方案，可優(yōu)先考慮終端軟疊加方案。若信道對高頻采集的可靠性不佳，可選擇子母表方案以較好地保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性。對用電量較小且對需量疊加數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求不高的客戶可采用傳統(tǒng)人工代數(shù)疊加方案?？傊?，現(xiàn)場情況復(fù)雜多變，須根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和需求進(jìn)行選擇。