配电自动化--负荷控制及管理

2018年4月配电自动化输配电系统研究所•第八讲负荷控制和管理•第一节负荷曲线的特性•第二节负荷控制和管理作用与发展•第三节负荷控制系统•第四节负荷管理的防窃电功能•第五节负荷管理系统软件实例•负荷曲线的定义•实际的系统负荷是随时间变化的，反映负荷随时间变化规律的曲线，称为负荷曲线。•按负荷种类分：有功负荷曲线、无功负荷曲线；•按时间长短分：日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线；•按计量地点分：个别用户负荷曲线、电力线路负荷曲线、变电所负荷曲线、发电厂乃至整个地区、整个系统的负荷曲线。•将上述三种特征按需组合，就确定了某一种特定的负荷曲线。第一节负荷曲线的特性•实际的系统负荷是随时间变化的，反映负荷随时间变化规律的曲线，称为负荷曲线。负荷曲线的分类负荷曲线分类按负荷种类分按计量地点分按时间长短分无功负荷曲线日负荷曲线月负荷曲线年负荷曲线用户负荷曲线线路负荷曲线变电所负荷曲线发电厂负荷曲线系统负荷曲线有功负荷曲线（a）折线形日负荷曲线（b）阶梯形日负荷曲线图9—2电力系统日负荷曲线负荷曲线中的最大值称为日最大负荷Pmax负荷曲线中的最小值称为日最小负荷Pmin电力系统日负荷曲线，描述了一天24小时负荷的变化情况．•（1）负荷率：电网负荷率一般指的是日负荷率，用一昼夜内系统的平均负荷与最大负荷之比表示，其中平均负荷由日电量除以24h后得出。负荷曲线的主要特性指标%100maxPPav负荷率日平均负荷最大负荷*定点负荷率：定义为一日内的平均负荷与所考核时段内的最大负荷之比。•（2）最小负荷率：它是测计时段内负荷曲线中最小功率与最大功率的比值。minmax100%PP最小负荷最大负荷（3）年最大负荷利用小时Tmax：（4）年最大负荷利用率δ：年最大负荷利用率等于该年最大负荷利用小时除以全年小时数。maxmaxWTP年电量年最大负荷max8760T年负荷特性曲线100140180220260300123456789101112单位：MW电力系统年负荷曲线，描述了一年12个月的负荷变化情况．WPmaxTmax负荷是不断变化的尖峰低谷投资大利用率低移峰填谷负荷控制，是实现移峰填谷的有效手段之一！第二节、负荷控制和管理作用与发展负荷控制的原因（1）作息时间的影响（2）生产工业的影响（3）气候影响（4）季节影响•定义：电力负荷控制(LoadControl)是对用户的用电负荷进行控制的技术措施。•可简称为负荷控制或负控技术。负荷控制的定义•20世纪20年代初，电力负荷控制装置由英国开始应用•20世纪30年代，英国、法国、德国等先后研制出多种类型的电力负荷控制装置。•70-80年代,随着电子技术的发展和计算机的广泛应用，电力负荷控制由分散型向集中型发展。•我国20世纪80年代出现了电力负荷控制系统•90年代中后期，负荷控制系统功能已经得到扩充，成为一个实时综合管理系统——负荷管理系统LM（LoadManagement）。•为了发挥用户在负荷管理方面的积极作用，又出现了一种新的管理方式——需求侧管理DSM（DemandSideManagement）。电力负荷控制的发展负荷控制负荷管理需求侧管理•“重发轻供不管用”•运用市场模式、强调利益、满足需求原则，引导用户改变用电方式、用电时间、合理消费、多用低谷电和季节电、多采用高效率设备。•2011年1月17日，工业和信息化部印发了•《关于做好工业领域电力需求侧管理工作的指导意见》需求侧管理的概念DSM）削峰（ClippingPeal）填谷（FillingVallcy）移峰填谷（ShiftingLoad）策略性节电（onConservatiStrategic）策略性负荷增长（GrowthLoadStrategic）柔性负荷（ShappingLoadFlexible需求侧管理的目标内涵负荷控制负荷管理需求侧管理基本技术有机集成引导手段实现负荷管理的方式•基于价格方式•基于激励方式2020/11/3016价格型需求响应机制DR信号-价格水平激励型需求响应机制DR信号-系统状态分时电价机制(TOU)实时电价机制（RPT）尖峰价格机制（CPP）尖峰电价回扣机制（CRP）直接负荷控制（DLC）可中断负荷规划（I/C）紧急需求响应（EDRP）系统资源响应机制需求侧响应机制•在价格型需求响应机制中，电力终端用户直接面对批发市场价格或与批发市场价格挂钩的零售市场价格，并对价格信号做出响应，从而改变自身的电能消费方式或消费行为（表现是消费数量或者消费时间的变化，或者二者同时变化）。这一类需求响应机制的基本目标是将反映潜在生产成本的批发市场价格信号传递给终端消费者，让一部分消费者承担这种价格信号，实现资源更为有效地配置。2020/11/3017•在激励型需求响应机制中，系统运营者在需要维护系统稳定性时，以电价的形式向所有市场参与者发出购买的需求侧响应信号，有条件并愿意接受这一信号的市场参与者在做出回应并执行相应的用电负荷调整后，可以获得事前约定的负荷改变补贴。2020/11/3018负荷管理下的多种电价负荷管理下的多种电价峰谷分时分季电价实时电价单一电价梯级制电价二分电价功率因数电价定时电价根据用电区域、供电电压，将一天分成若干个时段，每个时段的电价固定，但却不同、大小取决于该时段的系统负荷曲线的电价体系。图9-4峰谷分时、分季电价实例实时电价在每个时段的电价是根据当时记录到的系统负荷需求实时决定的。这种电价是以用户安装的电能计量表示出的实际千瓦时数为计费依据。也叫分块电价是把用户每月使用的电量分成若干梯级，各级之间电价不同。规定一个标准功率因数值后，用户的功率因数值如高于规定值，减少基本电费；如低于规定值，增收基本电费。定时电价又称间断供电电价。这种办法明确规定用户用电时间一般在电力系统的低谷时间内，也就是每天的22时到次日8时，其它时间禁止用电。电价包含kW或kVA等表征负荷容量的收费以及kWh收费两部分。用户应付的电费是两部分之和。负荷控制方式间接控制方式集中型控制分散型控制直接控制方式通过一定的行政或立法手段，发布电价政策、用电法规等，用经济措施约束控制用户的用电情况。是直接对电力负荷进行控制的方式是指在用户端安装不同功能的控制装置，分别控制用户的用电量，最大负荷和用电时间，而且这些控制装置相互联系，独立地发挥各自的控制作用是指中央控制机通过通道设备将控制指令传送到安装在用户端的接收装置，来对负荷进行控制。第三节、负荷控制系统负荷控制终端是装设在用户端，受电力负荷控制中心的监视和控制的设备。负荷集中控制系统组成负荷控制中心传输信道负荷终端设备有线信道双向终端单向终端无线信道单向终端只能接受负荷控制中心的命令，如遥控开关、定量器等既能接受负荷控制中心的命令，又能将用户信息上传给负荷控制中心，实现双向信息传输。用来对各负荷终端进行监视和控制的中心站，也叫主控站。负责将控制中心发出的负荷控制指令传送到负荷终端设备负荷集中控制系统控制方式有线信道无线信道电力线信道自建电台广播电台控制电话线信道工频控制音频控制载波控制•有线负荷控制信号的传输是通过电力载波和市话或专用电话进行。•特点：与通讯系统共用同一线路，一次投资省，适用于对信号传输实时性要求不高的地方。1．有线负荷控制•工频控制技术是一种双向通信方式，它也是利用电力传输线作为信号传输途径，并利用电压过零的时机进行信号调制。•优缺点：信号发射机简单便宜，适宜在供电电源波形好、负荷小的地区使用。•信号容易受电网谐波影响，抗干扰性差，多用于单向传送信号。（1）工频控制•音频控制:从位置适中的地点，把音频信号叠加到供电网络上，利用音频信号对连接在远方馈电线上的继电器进行控制，从而控制远方的负荷。•音频命令信号：包含两个音频脉冲，利用脉冲之间经历的时间间隔不同表示不同的命令。第一个脉冲称为“起始脉冲”(StartingImpulse)，第二个脉冲则称为“序脉冲”(orderImpulse)。位于远方的每个接收继电器都经过调谐和设置，只能接收与该设置相对应的那些特定的“序”(Order)命令。（2）音频控制•音频控制的优缺点：•信号在电网中传输不受外界条件的影响，可靠性高，适宜在负荷广、地形复杂的地区使用。•音频信号发射机和耦合设备价格高，没有双向终端，所以音频控制为单向传输，只能进行远方遥控开关，控制方法停留在拉闸的水平，从而使其发展前景受到限制。•载波控制：将信号调制在高频信号上通过电力线路进行传输。•载波控制的优缺点：•优点：可以实现单、双向传输，载波控制可靠性高，适宜负荷密度大的地区，抗干扰性好。•缺点：在施工时和以后的维护中，涉及大量的变电站一次设备，电力部门投资较大。（3）载波控制•电话线复用方式负荷控制：通过中心站自动拨号或随机拨号接通某一终端进行负荷控制。•组成：中心站、直接连接电话线的各种终端•缺点：不能实现“群控”。（4）电话线控制•无线负荷控制系统是指以无线电作为信息传输通道对地区和用户的用电负荷、电量及时间进行监视和控制的技术管理系统。2．无线负荷控制负控中心计算机系统主电台备电台单向负荷终端双向负荷终端中继站双向负控终端双向负控终端双向负控终端中小用户中小用户大用户大用户统的组成典型无线电负荷控制系负控中心通过无线电波将各种控制命令发射出去，用户端接收到信号后，经调制解调器解调，并执行相应的命令。为了在地形较为复杂的地区，实现大面积的数据传输典型的无线控制系统负荷控制系统的功能负荷控制中心的功能负荷控制终端的功能遥测功能远方设置功能管理功能遥信功能通信功能控制功能系统自诊断和自恢复功能数据采集记录与负荷控制中心通信当地显示报警功能参数设定主要任务是要能实时地监测各个用户的负荷，并且综合地了解各个地区的负荷总值、实行监督并进行记录打印；异常情况下给予报警处理，在紧急情况下能迅速地将系统的负荷水平降下来。通过定时和随机巡测，遥测电力用户的各种用电参数来了解其用电状况通过巡测，对用户终端的状态、定值进行查询可以根据电网运行情况及用户用电情况的变化随时调整用户终端的各种参数的设置通过对点控、组控、统控等方式，跳开用户的负荷开关，进行拉闸、合闸等命令，达到调整系统负荷、保证系统安全可靠运行的目的。控制功能又分为紧急限荷和计划限荷两种方式。管理功能主要包括信息的录入、查询修改等功能；档案管理功能；数据分析功能；外延多机联网功能；报表打印、防误发命令等管理等功能．包括与电力调度中心交换信息；与上级负荷控制中心或计划用电管理部门交换信息；与计算机网络通信。现场数据的实时采集、记录；开关状态信息的采集与记录；日、月分时电量的采集与记录；最大需量、最大需量时间量的采集与记录；对电能表数据进行冻结等。采集并向远方发送状态信息，状态变位优先传送实时控制和接受并执行负荷控制中心的命令并产生跳闸记录；并具有接收主站校时功能。具有装置故障和遥测越限报警功能。能当地或远方进行系统参数设置和功率及电量限值的设定。•电力负荷管理系统:是一个集负荷监测、需求侧管理、电能管理、营业抄收、计量监督等一系列功能于一体的综合管理系统。•负荷管理系统防窃电功能:是利用存放在服务器数据库中，已采集到的各类用户的用电数据，并通过在线监测与用电分析来判断用户是否用电异常及具窃电嫌疑的一项主要技术手段。第四节负荷管理系统的防窃电功能•（1）失压窃电：使计量回路的某相或全部相断开或将电压引线拆除，只有电流而无电压，使电能表无法正确计量。•（2）欠压窃电：正常用电计量时，计量表的表尾电压应与实际系统电压相等或计量回路电压相等，其计算的有功电量等于实际用电量，如将引入表尾电压引线等虚接后，其真正引入表计的电压值低于实际值时，表计的计量值则低于实际值，达到少计量的目的。常见的窃电手段•（3）CT短接：在用电过程中，将CT短接，使得计量回路电流经短接线流出，计量表无电流流过，达到表计不计量的目的。•（4）CT开路：在低压用户中，将电流回路引线拆除，也就是将CT开路，计量回路中无电流，使表计无法计量。•（5）分流：主要就在CT二次并联一个分流引线，部分电流从计量回路流过，另一部分电流通过接线流过，使