電力負荷管理系統的研究

寶三紅

摘 要：電力負荷管理系統整個電力管理中起著一個至關重要的作用，為電力管理部門提供各種決策的依據，本文從電力負荷管理的結構以及功能等幾個方面探討了電力負荷管理系統。

關鍵詞：負荷管理系統 通信信道 數據采集

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0047-02

電力負荷管理系統，又被稱作電力負荷控制系統，是將現代化管理、信息技術、自動化技術等多門學科技術融為一體的系統，其主要功能是實現對電力負荷的監測以及管理的一個完整集成系統。它能有效實施對電力負荷的實時監測，改善電負荷特性曲線，降低用電高峰和低峰的谷差，實現電力負荷的最佳分布，最大程度的減小損失，最終提高從發電、供電到用電設備的利用率，對于提高經濟效益，實施節約型國家具有重大的意義。

1 電力負荷管理系統的結構

傳統的電力負荷管理系統一般由控制管理中心、通信通道和若干個用戶終端組成，其中還包括著若干個中接點，組成一個數據采集與監視控制系統，即SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系統，其結構如圖1所示[1]。

1.1 控制管理中心

控制管理中心居于整個系統的核心地位，是整個系統的大腦和指揮中心，它主要由計算機網絡和控制部分組成，計算機網絡部分主要包括：服務器、工作站、人機交換界面（顯示器），打印設備，集線器等網絡設備等，控制部分主要包括數據傳輸信道機以及電源組成。在圖一中主要是指：數據庫服務器、Web服務器、應用服務器、前置機、應用工作站等設備。

數據庫服務器主要作用是數據管理，即對信息進行分類匯總和統計處理，進而保證整個數據的安全可靠。數據庫服務器的配置可以根據實際負荷管理需求大小來進行實際配置，但數據庫服務器必須進行雙熱機備份。

Web服務器主要作用是提供網絡服務功能，通過網絡公布用電信息，同時用戶也可以通過網絡即時了解自己的用電情況，同時也實現催繳電費的功能。

應用服務器的作用是給各種應用服務，諸如數據訪問服務、計算機聯網等提供支撐。

前置機的主要作用是管理系統應用與用戶終端之間的數據交換，具體包括數據的接受與采集、存儲以及主服務器命令的組合、傳輸和用戶終端數據的回收、解釋工作。因此，前置機又被稱為數據采集服務器。數據采集服務器的配置可以根據實際負荷管理需求大小來進行實際配置，但數據庫服務器必須進行雙熱機備份。

應用工作站的主要功能是起到一個自動宏的作用，實現對數據庫服務器的遠程操作管理、用戶終端信息采集管理、負荷管理系統綜合應用管理以及數據分析等功能[1]。

1.2 通信信道

通信通道，顧名思義，指的是系統的通訊線路，主要作用是用來在管理中心和系統管理終端傳遞信息，通信信道的傳遞質量對于系統功能有著很大影響。

通信質量的好壞受到諸多條件的影響，比如地理、氣候、環境等，一般情況下我們采用GPRS進行通信。在系統中，GPRS模塊一般由CPU、無線通信模塊、SIM卡插槽、擴展數據存儲器等部分組成[2]，其優點是主要由移動公司負責維護，成本低，網絡強，但是在一些山區部分，數據損失率較高，因此需要增加部分中繼站以提高數據的傳輸效果，但是某個中繼站如果收到不可抗力的作用，很有可能導致系統的癱瘓。

“十一五”以來，我國充分增強了基礎設施建設，當前，我國固話網絡以及移動通信網絡基本上已經覆蓋95%以上的國土面積，因此我們可以采用將有線通信技術與無線通信技術有機結合起來的通信模式。

1.3 用戶終端

用戶終端主要是實現實時對用戶數據的監測以及數據采集，它主要包括信息采集模塊和數據傳輸線路組成，能夠實時采集到用戶的用電信息、電量情況、電量記錄數據，供電情況等各項用電數據，進而通過數據傳輸線路傳送到系統管理中心。

2 電力負荷管理系統的實現的主要功能

2.1 數據采集和即時處理功能

整個電力負荷管理系統最主要的功能之一就是數據采集功能和即時處理，系統通過用戶終端，實時采集負荷數據、工況數據、電量計數等負荷管理數據，進而生成每天、每月的負荷管理特性曲線，總計有功和無功電能量曲線等，為電力管理部門進行預測分析提供決策的依據。終端數據采集的來源主要是依據電能表脈沖輸出、門接點、輸出（計量表計、交流采樣裝置或其他智能裝置）、開關輔助觸點等[3]。

2.2 數據的記錄保存功能

在實現對數據的采集之后，就要對采集到的數據進行保存，保存的主要數據有每日、每月的三相電壓、有功電能示值、無功電能示值、三相電流、任務點數據以及報警事件等數據。

2.3 負荷控制、預測分析功能

電力負荷管理系統的另外一個重要功能就是實現對功率設定值的閉環控制調節、用電量設定值的閉環控制調節以及遙控等多種控制方式，在超過設定值范圍的時候，系統會自動根據以往數據進行做出相應反應，如自動斷電或者繼電保護等。

負荷預測分析功能的實現基礎就是豐富的用戶用電數據，有了大量的用戶數據就可以根據以往經驗進行專家系統判斷，自動對下一階段用戶用電水平進行評估分析，并及時作出預測分析。

2.4 遠程自動抄表功能

遠程自動抄表實現了抄表的自動化，其利用電子計量表的功能，自動實現數據的記錄、采集，并通過電力負荷系統的數據通信信道資源和終端設備，將采集到的數據傳輸到控制中心，便可以實現遠程自動抄表功能；同時，系統定時采集的數據也會暫時存儲在用戶終端中，并做到間段校正，減小誤差。與傳統的人工抄表相比，最大程度上地避免了人工抄表帶了的漏抄、錯抄等問題，也從根本上杜絕了竊電行為的發生。

2.5 事件記錄分類功能

根據事先設定的事件的重要性，可以將電力負荷管理系統的事件重要性分為重要事件和一般事件，同時分類記錄。

2.6 安全保護功能

用戶終端必須在和管理中心保持正常通信連接的狀態下，終端信息才能得到存儲以及采集，用戶終端在控制中心程序設定無通信狀態下，自動進入保電時間，在控制中心解除鎖定后，自動恢復到正常狀態。

2.7 本地系統管理

負荷管理系統提供分級管理權限。負荷管理系統對提供終端的數據包括用戶檔案的錄入、終端配置參數、控制參數和限值參數的設置以及查詢等；系統能夠實現對通信設備的管理，主要是指通信信道管理、中繼站管理以及參數配置等；系統實現對運行狀況監測，對終端、主站和中繼站的運行狀態進行顯示、統計分析，對事件進行自動記錄；系統實現對多種數據不同采集方式的采集，實現電能量數據采集的準確性、及時性、完整性以及可靠性。通過系統提供的多功能的負荷監控手段，可以動態監測用戶負荷，并根據需要進行有效控制。另外，系統還能進行負荷數據的深層次綜合運用，并實現數據開放和數據共享。

3 結語

電力負荷管理系統是一個開放的，不斷發展的系統，在這里我們僅僅是講述了系統的結構以及實現的主要功能，對于我們實現電力負荷的全程自動化運行還尚欠火候，我們可以推斷，電力負荷管理系統會朝以下幾個方向發展。

3.1 系統通信技術多樣化

在傳統系統中我們一般采用GPRS，但是在以后的系統中，隨著數字通信技術的不斷發展，通信手段必將多樣化，信號更強，保密性更好是一個良好的發轉方向。

3.2 專家系統應用更加廣泛

未來系統更加智能化，專家化，一個完整的系統必將是一個閉環反饋系統，系統運營中出現的問題，由計算機分析，采用一個更加有效的控制策略，即專家系統。

3.3 用戶終端更加多元化

一個開放性的終端，將實現每個家庭，每個用戶的實時管理，人機交換操作，以達到節約電能，實現最優運行效果。

參考文獻

[1]董高原.電力負荷管理系統的研究與實現[D].碩士學位論文，華北電力大學，2006（1）.

[2]張睿.電力負荷系統的設計與實現[D].復旦大學碩士學位論文，2011（2）.

[3]譚剛.電力負荷管理系統的設計、分析與研究[D].重慶大學碩士學位論文，2003（11）.

[4]趙同生，曹冰，曹東.電力負荷管理系統發展方向的探討[J].電力需求側管理，2003，5（2）：47-48.

[5]石云，顧鳳博.淺談電力負荷管理系統的應用[J].滄州師范高等專科學校學報，2009（4）：106-108.