电力负荷管理系统的研究

宝三红

摘 要：电力负荷管理系统整个电力管理中起着一个至关重要的作用，为电力管理部门提供各种决策的依据，本文从电力负荷管理的结构以及功能等几个方面探讨了电力负荷管理系统。

关键词：负荷管理系统 通信信道 数据采集

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0047-02

电力负荷管理系统，又被称作电力负荷控制系统，是将现代化管理、信息技术、自动化技术等多门学科技术融为一体的系统，其主要功能是实现对电力负荷的监测以及管理的一个完整集成系统。它能有效实施对电力负荷的实时监测，改善电负荷特性曲线，降低用电高峰和低峰的谷差，实现电力负荷的最佳分布，最大程度的减小损失，最终提高从发电、供电到用电设备的利用率，对于提高经济效益，实施节约型国家具有重大的意义。

1 电力负荷管理系统的结构

传统的电力负荷管理系统一般由控制管理中心、通信通道和若干个用户终端组成，其中还包括着若干个中接点，组成一个数据采集与监视控制系统，即SCADA （Supervisory Control And Data Acquisition）系统，其结构如图1所示[1]。

1.1 控制管理中心

控制管理中心居于整个系统的核心地位，是整个系统的大脑和指挥中心，它主要由计算机网络和控制部分组成，计算机网络部分主要包括：服务器、工作站、人机交换界面（显示器），打印设备，集线器等网络设备等，控制部分主要包括数据传输信道机以及电源组成。在图一中主要是指：数据库服务器、Web服务器、应用服务器、前置机、应用工作站等设备。

数据库服务器主要作用是数据管理，即对信息进行分类汇总和统计处理，进而保证整个数据的安全可靠。数据库服务器的配置可以根据实际负荷管理需求大小来进行实际配置，但数据库服务器必须进行双热机备份。

Web服务器主要作用是提供网络服务功能，通过网络公布用电信息，同时用户也可以通过网络即时了解自己的用电情况，同时也实现催缴电费的功能。

应用服务器的作用是给各种应用服务，诸如数据访问服务、计算机联网等提供支撑。

前置机的主要作用是管理系统应用与用户终端之间的数据交换，具体包括数据的接受与采集、存储以及主服务器命令的组合、传输和用户终端数据的回收、解释工作。因此，前置机又被称为数据采集服务器。数据采集服务器的配置可以根据实际负荷管理需求大小来进行实际配置，但数据库服务器必须进行双热机备份。

应用工作站的主要功能是起到一个自动宏的作用，实现对数据库服务器的远程操作管理、用户终端信息采集管理、负荷管理系统综合应用管理以及数据分析等功能[1]。

1.2 通信信道

通信通道，顾名思义，指的是系统的通讯线路，主要作用是用来在管理中心和系统管理终端传递信息，通信信道的传递质量对于系统功能有着很大影响。

通信质量的好坏受到诸多条件的影响，比如地理、气候、环境等，一般情况下我们采用GPRS进行通信。在系统中，GPRS模块一般由CPU、无线通信模块、SIM卡插槽、扩展数据存储器等部分组成[2]，其优点是主要由移动公司负责维护，成本低，网络强，但是在一些山区部分，数据损失率较高，因此需要增加部分中继站以提高数据的传输效果，但是某个中继站如果收到不可抗力的作用，很有可能导致系统的瘫痪。

“十一五”以来，我国充分增强了基础设施建设，当前，我国固话网络以及移动通信网络基本上已经覆盖95%以上的国土面积，因此我们可以采用将有线通信技术与无线通信技术有机结合起来的通信模式。

1.3 用户终端

用戶终端主要是实现实时对用户数据的监测以及数据采集，它主要包括信息采集模块和数据传输线路组成，能够实时采集到用户的用电信息、电量情况、电量记录数据，供电情况等各项用电数据，进而通过数据传输线路传送到系统管理中心。

2 电力负荷管理系统的实现的主要功能

2.1 数据采集和即时处理功能

整个电力负荷管理系统最主要的功能之一就是数据采集功能和即时处理，系统通过用户终端，实时采集负荷数据、工况数据、电量计数等负荷管理数据，进而生成每天、每月的负荷管理特性曲线，总计有功和无功电能量曲线等，为电力管理部门进行预测分析提供决策的依据。终端数据采集的来源主要是依据电能表脉冲输出、门接点、输出（计量表计、交流采样装置或其他智能装置）、开关辅助触点等[3]。

2.2 数据的记录保存功能

在实现对数据的采集之后，就要对采集到的数据进行保存，保存的主要数据有每日、每月的三相电压、有功电能示值、无功电能示值、三相电流、任务点数据以及报警事件等数据。

2.3 负荷控制、预测分析功能

电力负荷管理系统的另外一个重要功能就是实现对功率设定值的闭环控制调节、用电量设定值的闭环控制调节以及遥控等多种控制方式，在超过设定值范围的时候，系统会自动根据以往数据进行做出相应反应，如自动断电或者继电保护等。

负荷预测分析功能的实现基础就是丰富的用户用电数据，有了大量的用户数据就可以根据以往经验进行专家系统判断，自动对下一阶段用户用电水平进行评估分析，并及时作出预测分析。

2.4 远程自动抄表功能

远程自动抄表实现了抄表的自动化，其利用电子计量表的功能，自动实现数据的记录、采集，并通过电力负荷系统的数据通信信道资源和终端设备，将采集到的数据传输到控制中心，便可以实现远程自动抄表功能；同时，系统定时采集的数据也会暂时存储在用户终端中，并做到间段校正，减小误差。与传统的人工抄表相比，最大程度上地避免了人工抄表带了的漏抄、错抄等问题，也从根本上杜绝了窃电行为的发生。

2.5 事件记录分类功能

根据事先设定的事件的重要性，可以将电力负荷管理系统的事件重要性分为重要事件和一般事件，同时分类记录。

2.6 安全保护功能

用户终端必须在和管理中心保持正常通信连接的状态下，终端信息才能得到存储以及采集，用户终端在控制中心程序设定无通信状态下，自动进入保电时间，在控制中心解除锁定后，自动恢复到正常状态。

2.7 本地系统管理

负荷管理系统提供分级管理权限。负荷管理系统对提供终端的数据包括用户档案的录入、终端配置参数、控制参数和限值参数的设置以及查询等；系统能够实现对通信设备的管理，主要是指通信信道管理、中继站管理以及参数配置等；系统实现对运行状况监测，对终端、主站和中继站的运行状态进行显示、统计分析，对事件进行自动记录；系统实现对多种数据不同采集方式的采集，实现电能量数据采集的准确性、及时性、完整性以及可靠性。通过系统提供的多功能的负荷监控手段，可以动态监测用户负荷，并根据需要进行有效控制。另外，系统还能进行负荷数据的深层次综合运用，并实现数据开放和数据共享。

3 结语

电力负荷管理系统是一个开放的，不断发展的系统，在这里我们仅仅是讲述了系统的结构以及实现的主要功能，对于我们实现电力负荷的全程自动化运行还尚欠火候，我们可以推断，电力负荷管理系统会朝以下几个方向发展。

3.1 系统通信技术多样化

在传统系统中我们一般采用GPRS，但是在以后的系统中，随着数字通信技术的不断发展，通信手段必将多样化，信号更强，保密性更好是一个良好的发转方向。

3.2 专家系统应用更加广泛

未来系统更加智能化，专家化，一个完整的系统必将是一個闭环反馈系统，系统运营中出现的问题，由计算机分析，采用一个更加有效的控制策略，即专家系统。

3.3 用户终端更加多元化

一个开放性的终端，将实现每个家庭，每个用户的实时管理，人机交换操作，以达到节约电能，实现最优运行效果。

参考文献

[1]董高原.电力负荷管理系统的研究与实现[D].硕士学位论文，华北电力大学，2006（1）.

[2]张睿.电力负荷系统的设计与实现[D].复旦大学硕士学位论文，2011（2）.

[3]谭刚.电力负荷管理系统的设计、分析与研究[D].重庆大学硕士学位论文，2003（11）.

[4]赵同生，曹冰，曹东.电力负荷管理系统发展方向的探讨[J].电力需求侧管理，2003，5（2）：47-48.

[5]石云，顾凤博.浅谈电力负荷管理系统的应用[J].沧州师范高等专科学校学报，2009（4）：106-108.