主動配電網下需求側信息采集系統研究與設計

李鴻儒，李子杰，張宇亮，王 暉

（1.長春工程學院 電氣與信息工程學院，吉林 長春 130012；2.智能配電網測控與安全運行技術國家地方聯合工程研究中心，吉林 長春 130012）

0 引 言

電力用戶和電網公司獲取的用電信息是相應需求響應的基礎，為供電側和需求側的發展計劃提供精確的數據，從而合理規劃用戶的用電結構和習慣，減少電能的浪費[1]。對需求側進行管理需要大量的數據，并且這些數據需要有相應的存儲空間，方便后續通過設計算法來進行分析。通過設計電力需求側管理系統能滿足管理方對需求側信息的需求，了解分析用戶用電狀況，提前預知進展情況，根據實際情況調整用電管理規則[2]。同時讓用戶對自己的用電習慣有詳細的了解，不僅能減少電能的浪費，還能讓用戶自主選擇就近的分布式電源，有效提高資源的分配效率和質量[3]。

1 電力需求側管理

需求側管理工作是通過采取相應的激勵手段促使供電用戶轉變供電的行為習慣、提升終端的供電效能并使資源配置最優化的一種供電管理行為，對電力工業的發展具有促進作用。

需求側管理通過對于電能的規劃，在滿足能源需求服務的同時節能減排，保護環境，實現可持續健康發展。目前，市場規劃管理方法和電費計價體系不夠完善，暫時無法通過財政措施改變市場供求，實現電能質量調節。在基于需求側響應的配電網優化調度過程中，通過分析電力系統波動參數、了解供配電網絡運行方法、構建配電系統綜合運行體系，從而提高電網調度優化工作的效果[4]。

2 需求側信息采集系統分析

本系統使用Java控制并采集需求側的使用電量，將數據傳輸至位于遠程數據中心的PC機進行分類并構建數據庫，通過LabVIEW設計調用數據庫，實現數據庫更新操控的功能[5]。采集系統框架如圖1所示。

需求側信息采集管理系統按照控制系統設定的抄表計劃和時間點獲取相關電力數據信息，實行分級信息管理，審核并解析實時數據的安全完整性、正確性。對數據不準確事項記錄并進行告警提示，具備完整的數據備份和恢復機制。采集平臺匯集并分析預測用電設備的動態狀況，輔助分析線損情況和計算電能質量數據，大數據分析結果通過手機短信等渠道推送給用戶。需求側管理需要掌握各行各業的電力需求，幫助客戶進行用電成本的精準分析，促使用戶能對電費有一個詳細的了解[6]。

電力需求側管理數據分類如圖2所示。采集電能數據，包括總電能數值、總使用電量、峰值需求量、不同時段電能使用量等。與此同時，對于機器的開關狀態、設備運作時的狀態、交流模擬量等數據也需要記錄和采集。

將軟件編程與上位機相結合，實現對電力數據信息的收集和數據信息檢索的響應。創建記錄用戶基本信息、用電數據和規劃管理結果的可視化數據庫，構建模型并使用智能算法優化。除此之外，對主動配電網中的分布式電源、可控負荷和儲能裝置進行優化升級[7]。

3 需求側信息采集實現與界面設計

按照用電時間實時采集數據信息，如電流、電壓以及負載狀態。對于后續的需求側管理，需要采集實時數據、日凍結數據、月凍結數據、儲能設備參數數據以及光伏電源輸出數據等。對于DC-DC逆變柜，需要采集的數據包括低壓側電壓和電流、高壓側電壓和電流、高壓側功率、工作開關狀態、運行模式正向與反向總電量以及器械溫度等。將需求側管理查詢分為用戶查詢和管理查詢兩部分，其中用戶查詢可以讓用戶了解到電卡的最新情況等，管理查詢提供歷史負荷查詢、相關影響因素查詢等。制作相應App或小程序，讓用戶能夠隨時查詢用電情況與用電時間分布。后續還可以將智能電器與電表全面關聯，根據需求側的指令進行自動響應。采用超文本標記語言（HyperText Markup Language，HTML）編寫靜態網頁，顯示低壓側電流和電壓、高壓側電流和電壓等詳細數據。

由于LabVIEW與MySQL數據庫是通過域名系統（Domain Name System，DSN）進行鏈接，因此先對開放數據庫互連（Open DataBase Connectivity，ODBC）進行必要的配置。配置Data Source Name、TCP/IP、Port、User、Password，其中 User和 Password使用前面安裝時設置的賬戶和密碼，配置好后點擊Test按鈕進行連接測試[8]。對于LabVIEW連接MySQL數據庫，本文選用LabSQL工具包。首先在Execute控件配置ODBC中用戶的DSN，然后通過Connection Open打開Connection對象。其中，將數據源中的數據源表名設為字符串輸入控件，從而進行不同表數據的查詢。刪除數據和修改數據的程序與查詢數據庫的程序類似，數據庫的連接與關閉和整個程序所用的控件都相同，不同的只是所執行的SQL語句。

整個過程中使用事件結構，降低錯誤率。一次事結束，使用Connection Close控件將數據庫連接斷開。在while循環結束后，所有對數據的操作完成，點擊while循環條件接線端所連接的布爾按鈕退出程序[9]。LabVIEW界面功能按鍵如圖3所示。

網頁的前端顯示結果如圖4所示。

根據需求可以通過Java語言在前端顯示網頁加入其他需要采集的數據，例如實時電價、尖峰時段等，方便用戶進行用電情況的實時查詢，同時能夠更好地了解用電歷史情況。此外，該系統還可以采集鋰電池、30 kW雙向變流器、光伏逆變柜等器件的參數。通過并網分析，為后續該系統投入市場并應用于家庭電器的數據采集分析奠定基礎。

4 結 語

綜上所述，本文設計一個對用電器械進行電能、電量等數據采集的主動配電網需求側信息采集系統，并對DC-DC逆變柜的實時參數進行了展示，可以顯示低壓側電流與電壓、高壓側電流與電壓、高壓側功率、總正反向電量、逆變器溫度、運行模式以及工作狀態等。采集的數據基本符合實際情況，能夠很好地運用于主動配電網的需求側管理分析。