電力客戶設備改造接入電力負荷控制系統的探討

王斌

摘 要：現如今隨著國網“智能電網”規劃的深入，對用戶數據采集成功率及遠程負荷控制功能的要求也在與日提升，部分設備無法滿足有效采集和遠程負荷控制功能。如果要求用戶換新設備，投入大量資金，多數用戶并不愿意更換新設備。因此探索一種不更換設備，用低成本實現數據采集、遠程負荷控制功能的方法十分重要。基于此，本文對電力客戶設備改造接入電力負荷控制系統展開分析。

關鍵詞：電力負荷控制;遠程電表采集;運維

現如今智能電網和物聯網技術發展迅速，用戶供電監控及保障技術得到了顯著地提升，已經能夠實現遠程監測和控制。隨著福州城市化步伐的加快以及人口的增加，經濟社會的發展，用電負荷量也呈大幅增長趨勢。因為電網建設周期冗長，導致各變電站符合壓力越來越大。福州在夏季用電高峰時段很多220kV變電站均處于重載狀態，阻礙電網的安全穩定運行[1]。2018年福州公司提出了迎峰度夏壓荷方案，主要方式是通過采集主站對客戶用電數據進行分析，對符合條件的用戶進行負荷控制。下面本文對此展開分析。

1. 負荷系統的組成及工作原理

電力負荷系統主要由負荷控制中心、控制終端和通信系統組成。其中負荷控制中心也被稱為主控站，其主要功能便是控制和監視其他負荷終端;控制終端屬于一種接受主控站控制與監控的設備，安裝在客戶端中。目前負荷管理通常將地市作為主控站基礎，對大型、中型、小型客戶的用電負荷進行直接管理。

控制終端主要由主控單元、輸入單元、輸出單元、電臺、顯示單元、調制解調單元和開關電源組成。接通控制終端的電源后，系統程序會立即初始化并進入到上電復位運行。將信號從中心站發出后，終端天線負責指令的接受，之后通過電臺解調為低頻信號傳輸到解調單元中，通過解調后的信號傳輸到主控單元，最后通過主控大院分析數據并進行相關操作。通常情況下中心站發出的指令為播指令和單點指令，前者指向全部區域終端發出指令，后者指向制定終端發出指令。控制端通過命令實現數據采集，并通過異步串行接口傳輸數據，最后將信號通過電臺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，則需要進行域內閉環控，發出聲光信號，如果負荷功率大于設定值或者在受控狀態下，則會立即進入到報警狀態中，如果超過報警預定值，控制終端將會跳閘。如果終端負荷功率仍然處于超負荷狀態，則會持續跳閘，指導負荷低于規定值，終端才能夠解除警報狀態。如果中心站發出解除功控的指令，將會熄滅終端功控指示燈，客戶可合閘。

2. 現狀

福州區域已實現了專變用戶數據采集的全覆蓋，但因為新型專變終端推出時間較晚，僅有部分用戶進行負荷控制接入，重載主變多分布于老城區域，用戶都為老用戶，多數用戶只接入采集監控，而斷路器開關并未進入采集終端，不能進行開關遠程狀態監控及遠程跳閘，無法在遠程模式下控制壓荷，只能依靠人工壓荷。人工壓荷需要人員到現場操作，存在時間久，效率低下，同時存在用戶不配合的問題，壓荷工作難以實現，而采用遠程負荷控制可以很好解決以上的問題。

采集終端遠程負荷控制功能指的是通過GPRS、CDMA等通信方式終端，對用戶電能表數據進行采集、負荷監控，能夠有效控制用戶被控開關跳閘操作及監控遙信開關位置接點。相關統計數據顯示，截止2017年底福州可實現采集控制的戶數占比約為21%，導致遠程負荷控制率較低的主要原因為專變老用戶的就設備沒有接入遠程負荷控制。

3. 原因分析

根據采集系統未接入遠程負荷控制用戶清單，供電公司通過現場巡查得到用戶設備現場運行情況，在分析現場未接入遠程負荷控制用戶現場設備情況后，發現下述問題：（1）用戶老化嚴重，沒有遙控、遙信接點;（2）用戶開關設備沒有遙控、遙信功能。將其線路和元件進行整改后能夠接入遙控、遙信接點。（3）用戶開關故障，端子排上存在遙信、遙控節點，但是開關部分功能故障;（4）用戶開關發生故障，失去控制功能需要更換開關。對上述原因進行深入分析，發現大多數用戶均為開關設備老化嚴重，具有遙控、遙信節點，但是節點被保護設備占用，無法接入遠程負荷進行控制。如圖1所示。另外有一些具備接入條件，但是接入后仍然無法進行有效控制，或者控制分閘后不存在信號反饋，約80%用戶均存在這一狀況。因此明確其為主要原因。

4. 制定對策

通過對原因進行深入分析，明確用戶開關設備老化嚴重，具有遙控、遙信接點，被占用無法接入遠程負荷控制為主要原因，基于此原因進行制定合理的解決措施：通過改造方式實現用戶老舊開關設備接入采集終端，有效進行采集監測、遠程負荷控制，將各種改造方式進行對比，選擇最佳的改造方案，將其應用于現場批量改造。

5. 對策實施

5.1 具體內容

根據現場情況選取兩個未接入負荷控制的試點用戶，根據兩個用戶設備現場設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6D端子將遙信接到專變采集終端。方案二，從保護裝置端子并接，將6D端子加裝在開關柜上，從開關柜段子出并接遙控、遙信，通過6D端子接到專變采集終端上。在這一過程中需要現場停電拆解斷路器，從本體端子排上經過測試發現空余的遙控端子和遙信段子，將6D端子加裝于斷路器旁，之后再將斷路器開關遙控、遙信的接線從本體端子通過6D端子引導36端子。最終斷路器遙控、遙信通過36端子接入專變采集終端。

方案一，專變采集終端能夠有效發揮開關狀態采集監測和遠程負荷控制功能，現場調試正常。方案二在采集主站進行現場調試，在調試的過程中發現主站監測斷路器的通斷狀態和現場存在嚴重不符，現場人員脫離保護的遙信線再接入采集主站監測顯示正常，實現了開關狀態遠程監測以及遠程負荷控制功能。通過分析，因為遙信節點是一種無源節點，一些保護裝置可能會影響到采集主站的監測，同時采集主站的監測也可能會影響到保護裝置。

5.2 改造方案特點及使用類型

下文對上述兩種改造方式的特點及適用類型展開分析。首先方案一的改造方式為從斷路器開關本體將遙控、遙信端子引出，該方法的優勢為遙控、遙信端子獨立的，運行較為穩定，該方法的不足在于如果遭遇KYN柜，斷路器需要對航空插件改造，那么則需要極高的改造要求，難度系數較高。使用該方式需要停電約2小時，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，該方法的優點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行穩定，但是其施工時間較長，第二種改造方式施工時間較短但與保護共用遙控、遙信節點，可能會對設備工作產生影響。基于對設備長期穩定性的考慮，應選擇第一種改造方案。

5.3 效益

根據迎峰度夏壓荷方案主要措施為避峰、輪停和限荷，例如實行三級限荷，每日對一定數量用戶進行限荷和避峰，傳統模式下對用戶進行限荷及避峰需要采用人工對用戶停電的方法，需要耗費極高的人力成本和物力成本。而供電企業專變終端檢測用戶負荷，對于超負荷用電的用戶進行出線開關拉閘處理，將遠程停電應用于避峰用戶中，能夠有效想減少工作人員前往現場進行操作的過程中。

結語：

電力負荷系統的實時監控及遙控操作等方面功能的有效應用不僅能夠提高用戶的用電效益，還能夠提高工作質量及工作效率。現如今用電形勢愈發嚴峻，這便需要電力企業能夠根據自身實際情況，不斷優化和完善用電系統的功能，對用電的秩序進行合理控制，合理使用電力負荷控制技術，進而有效提高社會效益和經濟效益，對于加快現代化發展步伐具有重要意義。

參考文獻：

[1]孫潔，耿蕊，杜哲， 等.含風電的多區域互聯電力系統負荷頻率控制[J].現代電子技術，2019，42（21）：172-176.

[2]侯國蓮，郭雅迪，弓林娟.基于灰狼優化算法的多源互聯電力系統負荷頻率控制[J].鄭州大學學報（工學版），2019，40（5）：51-57.

[3]周艷玲.用電信息采集系統在電力營銷中的應用[J].電子測試，2019，（20）：135-136，123.

（國網福建省電力有限公司福州供電公司，福建 福州 350000）