用戶電力技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳國建

（國網(wǎng)南通供電公司，江蘇南通，226000）

電力質(zhì)量關(guān)系著供電系統(tǒng)是否安全、穩(wěn)定，在科技的不斷發(fā)展下，供電系統(tǒng)日益先進(jìn)，但也日益復(fù)雜，必須有一套安全、穩(wěn)定，行之有效的配電系統(tǒng)保障用電安全。用戶電力技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)配電系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步，能夠根據(jù)用戶的不同需求，更好的處理開關(guān)器件的功率，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，推動(dòng)電力系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，保障我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 用戶電力技術(shù)

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，供電的安全、可靠一直是傳統(tǒng)電能特別關(guān)注的問題，在科技信息的推動(dòng)下，各種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用廣泛，供電系統(tǒng)的一體化發(fā)展使得供電系統(tǒng)一單發(fā)生故障就會(huì)影響整個(gè)用電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。所以，如果用戶電力電子設(shè)備的敏感性比較強(qiáng)，容易導(dǎo)致其在多個(gè)周期內(nèi)供電發(fā)生中斷，影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，給電力企業(yè)帶來加大的經(jīng)濟(jì)損失。而用戶電力技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁└涌煽俊⒎奖恪?yōu)質(zhì)的電力。

2 用電過程中存在的問題及解決的措施

2.1 存在的問題

用戶電力技術(shù)的運(yùn)用越來越廣泛，它能為人們的生產(chǎn)、生活帶來較大的便利，促進(jìn)電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化建設(shè)。但是在電力系統(tǒng)的發(fā)展下仍然存在較多的問題影響配電系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。這些問題主要表現(xiàn)在節(jié)約用電、電能質(zhì)量以及電力的安全運(yùn)行等方面，下面我們來做簡單的分析。

2.1.1 電能質(zhì)量低

目前，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中電能質(zhì)量問題主要包括電網(wǎng)干擾問題以及供電電壓問題，其中供電電壓主要是指頻率和電壓存在一定的偏差，或者是電壓在運(yùn)行的過程中發(fā)生波動(dòng)、畸形以及驟降等情況；而電網(wǎng)的干擾主要是指對電網(wǎng)的波動(dòng)、沖擊影響，還有諧波、短路電流對電網(wǎng)產(chǎn)生的干擾等。

2.1.2 電力運(yùn)行中節(jié)約用電問題

目前，我國用電量比較大，電力資源緊缺，但是在日常生產(chǎn)、生活中，電力資源浪費(fèi)嚴(yán)重，嚴(yán)重制約著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。從電力系統(tǒng)方面來說，測電壓偏高會(huì)提高用電量，導(dǎo)致電力的大量浪費(fèi)，而且偏電壓過高也容易使設(shè)備老化，影響設(shè)備的使用壽命。在實(shí)際運(yùn)行中一班情況下用電設(shè)備的運(yùn)行功率因數(shù)比較低，這樣就會(huì)導(dǎo)致有較多無用電能的耗損，甚至?xí)p壞電力設(shè)備。所以，必須加強(qiáng)用電設(shè)備運(yùn)行功率系數(shù)的管理，減少對電能的浪費(fèi)。

2.1.3 用電安全問題

用電安全問題一直是電力系統(tǒng)中比較中關(guān)注的話題，在繼電系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置能夠有效提高用電設(shè)備的安全性，保障配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。但是繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用過程中也存在比較明顯的缺點(diǎn)，比如機(jī)械開關(guān)的反應(yīng)時(shí)間比較長，如果遇到短路的情況，電壓驟降時(shí)間比較長，容易引發(fā)其他設(shè)備故障。其次，機(jī)械開關(guān)很難控制投切，所以電力系統(tǒng)在投切的過程中容易引發(fā)故障問題。

2.2 解決的措施

電力技術(shù)中這幾個(gè)方面問題的存在制約著電力技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，這些問題的解決首先需要對配電系統(tǒng)進(jìn)行綜合測試與評(píng)估，主要利用精確計(jì)算對測試設(shè)備的電磁兼容特性和電路的運(yùn)行進(jìn)行評(píng)估，測試節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量的好壞，通過對電力運(yùn)行系統(tǒng)的評(píng)估找到存在的問題，而后進(jìn)行針對性的解決；其次是對電能質(zhì)量的控制，可以利用電壓源和電流源的逆變器對配電系統(tǒng)的供電能力和質(zhì)量進(jìn)行有效的控制；再次，利用電力電子控制器對系統(tǒng)進(jìn)行控制，能夠滿足電壓電流要求的瞬間關(guān)斷特性，防止出現(xiàn)過壓現(xiàn)象，降低設(shè)備損耗率，有效提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

3 用戶電力技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖1 、多維度電力用戶特征精細(xì)化研究流程

隨著科技的發(fā)展，人們對電力系統(tǒng)的要求越來越高，用電負(fù)荷逐漸多樣化，很多有諧波和不平衡的非線性、沖擊性負(fù)荷使電能質(zhì)量更加低劣，傳統(tǒng)供電系統(tǒng)不能適應(yīng)現(xiàn)代電力技術(shù)的發(fā)展，必須利用新型電力技術(shù)來滿足用戶用電需求。用戶電力技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠較好的實(shí)現(xiàn)這一要求。

3.1 電力電子技術(shù)的核心應(yīng)用

用戶電力技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容是對用戶所提供的電能進(jìn)行變換和控制，以便能夠使之成為負(fù)荷用戶要求的電能，做好標(biāo)準(zhǔn)化、合格化以及效能化。電能的控制和變換的關(guān)鍵是電力電子元件和具有控制作用的電路，所以電力電力技術(shù)的核心是電力電子技術(shù)的。

3.2 信息處理與智能控制

用戶電力技術(shù)所涉及的面比較廣，特別是對信息處理方面的涉及面較廣，包括供電系、配電系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集、傳送、分析處理以及資源共享等。在操作過程中對供電系統(tǒng)中機(jī)械設(shè)備的控制和監(jiān)測。需要對信息處理技術(shù)進(jìn)行深入的分析和應(yīng)用，為用戶電力系統(tǒng)提供信息支持平臺(tái)。但是電力技術(shù)在運(yùn)行中也可能存在一些問題，比如優(yōu)化運(yùn)行問題、故障處理問題等這些問題的解決都需要用到相關(guān)歷史和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，用戶電力技術(shù)中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)給該問題的解決提供了加大的技術(shù)支撐，能夠有效解決此類問題。

3.3 能量存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用

能量存儲(chǔ)技術(shù)主要是對電力技術(shù)中能量進(jìn)行的緩沖和平衡的一種手段，在用戶電力技術(shù)中占著重要的作用，比如，碳化鈉電池作為一種電能儲(chǔ)存手段為用戶電力技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)，促進(jìn)電力技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

3.4 實(shí)現(xiàn)電力需求響應(yīng)精細(xì)化

在電力系統(tǒng)發(fā)展的過程中，電力需求響應(yīng)有諸多的優(yōu)勢，而在電力需求響應(yīng)實(shí)施的過程中，對用戶的用電特征提出了要求，本文針對用戶用電特征及需求響應(yīng)策略的精細(xì)化研究進(jìn)行分析，從多維度等角度對智能電網(wǎng)環(huán)境下的用戶用電特征及需求響應(yīng)策略等內(nèi)容進(jìn)行分析研究。隨著電力的發(fā)展，智能化設(shè)備和先進(jìn)的理論在電網(wǎng)、電力系統(tǒng)發(fā)展中廣泛的應(yīng)用，例如DSM理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，推動(dòng)了電力系統(tǒng)、電網(wǎng)的發(fā)展，也增加電力系統(tǒng)用電戶信息，同時(shí)也為電力系統(tǒng)的運(yùn)行增加了很多環(huán)境因素，為了保證電力系統(tǒng)的有效運(yùn)行，對用戶的電力負(fù)荷進(jìn)行有效的控制，需要對用戶用電特征及需求響應(yīng)策略進(jìn)行精細(xì)化的研究和分析。

在電力用戶用電特征的精細(xì)化研究中，采用多維度分析，例如時(shí)間維度、響應(yīng)維度、類屬維度等。時(shí)間維度分析，主要是對電力用戶激勵(lì)型需求響應(yīng)的潛在用戶進(jìn)行精細(xì)化的研究，將單個(gè)用戶的長期負(fù)荷作為研究的對象，對其負(fù)荷產(chǎn)生的情況、中斷容量、中斷時(shí)間等信息進(jìn)行分析評(píng)估，制定適合的需求響應(yīng)策略。

響應(yīng)維度分析，是對價(jià)格需求響應(yīng)中存在的潛在電力用戶進(jìn)行精細(xì)化研究，對用戶在用電高峰期的電價(jià)響應(yīng)率進(jìn)行分析，采用一定的方法，減少用電高峰期用戶的使用量，并通過仿真建模，將給定電價(jià)下的用電戶的響應(yīng)情況進(jìn)行分析。

我們以基于響應(yīng)維度下的電力用戶用電特征的精細(xì)化研究分為為例，進(jìn)行精細(xì)化研究實(shí)例分析。選擇2014年某紡織企業(yè)每天24點(diǎn)時(shí)的電力負(fù)荷數(shù)據(jù)，作為研究中的特征向量，共有205組數(shù)據(jù)，將其中非正常的數(shù)據(jù)剔除后，剩余的數(shù)據(jù)有185組。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后在進(jìn)行各類符合情況的分析。本次研究中的185組數(shù)據(jù)分為5類，然后基于DSM理論，以及用戶電價(jià)需求響應(yīng)，確定響應(yīng)維度研究中峰平、峰谷、平谷三個(gè)負(fù)荷下的轉(zhuǎn)移率λ1、λ2、λ3，對電力系統(tǒng)中用戶在峰谷時(shí)電價(jià)響應(yīng)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

本次研究中的數(shù)據(jù)兩大，用戶數(shù)量大，無法針對每個(gè)用戶做出仿真檢驗(yàn)，得出符合轉(zhuǎn)移率，所以只能通過分組，并選擇其中幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真模擬，得出用戶的響應(yīng)情況。我們以λ1、λ2、λ3三個(gè)負(fù)荷轉(zhuǎn)移率為特征向量進(jìn)行電力用戶一次負(fù)荷的轉(zhuǎn)移率計(jì)算。結(jié)果如下表：

表1、各類用戶數(shù)據(jù)的符合轉(zhuǎn)移率

?

其中某一個(gè)電子設(shè)備在需求響應(yīng)前、需求響應(yīng)后的負(fù)荷率分別為0.847、0.874，,峰谷差率分別0.361、0.237。由以上這些數(shù)據(jù)，可以將用戶的峰谷電價(jià)需求響應(yīng)的真實(shí)情況進(jìn)行分析研究，也由此說明本研究采用的方法可以對電力系統(tǒng)的電價(jià)制定、效益評(píng)估等進(jìn)行提供有效的信息。

5 結(jié)語

綜上所述，科技革命以來，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展大大促進(jìn)了電力在各行各業(yè)中的廣泛應(yīng)用，電力逐漸在公民生活、生產(chǎn)中起著重要的作用。特別是在信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，電力電子技術(shù)為給人們的生活帶來較大的方便，促進(jìn)電力技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。與此同時(shí)，電力系統(tǒng)在如此好的發(fā)展環(huán)境下仍然存在一些問題，比如電力系統(tǒng)的安全性、電力質(zhì)量以及節(jié)能環(huán)保等問題，所以必須對配電系統(tǒng)中的用戶電力技術(shù)進(jìn)行分析，找到解決問題的方法。以上本文關(guān)于用戶用電過程中存在的問題有所分析，并在此基礎(chǔ)上探討了用戶電力技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，以供參考。

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