关于电力负荷控制及其监测的有效策略研究

【摘要】电力计量对于电力部门和企业以及普通用户而言都是一个重要的指标，而在高新技术不断涌现的时代，实现对电力计量进行精确统计已经是能够轻而易举实现的事情，一些新技术、新手段投入到电力计量中，其中电力负荷控制和监测得到普遍的应用和长足的发展。本文就对电力负荷的控制以及监测进行研究讨论，首先介绍了电力负荷的对于电力计量的重要意义和作用，随后分析了电力负荷的控制技术发展情况，对实现电力负荷控制的要求进行了探讨，并结合无线控制技术对负荷控制及监测系统开展阐述，最后介绍了电力负荷及监测系统的有效性及实际应用领域等。

【关键词】电力计量;负荷控制技术;智能化;负荷监测系统

当前，资源配置中市场越来越起到决定性的作用，特别是随着我国的市场经济的改革持续推向深入，电力市场的改革也是势在必行且迫在眉睫。当前，作为电力企业电力用户最为关注的指标就是对于电能的计量，为了深化改革，提高企业服务水平，提升顾客的满意度，对这项工作也就提出了更高的要求，而电力计量中的重点环节负荷控制就显得尤为重要，因为对负荷控制进行有效的监测可以优化电网上负荷的曲线形状，确保电力负荷更加的均衡稳定，进而提高了电网运转的安全和经济，也就提高了电力投资的效益。在实际工作中，对于电力负荷的控制和监测则是引入了计算机网络技术及网络通信等，逐步的建立起电力负荷的控制和监测系统，实现通过负荷控制对电力计量进行高效的管理，促进电力系统稳定、健康、高效发展。

一、电力企业开展负荷控制和监测意义

电力负荷指的是在电力系统中所有的用电设备所耗费功率的总和，也就是电力系统只要正常运行着，也就自然而然的产生电力的负荷。一般情况下，电力的负荷有一个控制区间，只要负荷没有超过这个规定的范围，就不会影响电力系统运行，但是，一旦电力的负荷太大以至于超过了允许的范围，就可能导致供应电力的压力增加，进而影响到电力系统的安全性和稳定性，也就增加了运行的成本和风险。所以，电力的负荷是很有必要进行有效控制的。而在电力企业运用比较广泛的是负荷控制和监测系统，这是当前对电力计量进行控制和监测的一种最有效途径，是汇集各种新技术的综合系统，主要应用到计算机、电子通信、自动化及网络技术等，可以全自动对电力系统的负荷开展监控与控制[1]。这一系统主要由负荷装置以及管理平台两部分组成，负荷装置主要功能是在系统中监控所有的用电设备，并自动的对用电负荷曲线进行改善，达到负荷曲线平稳，减少用电负荷的峰谷差。另外，通过负荷装置还能进一步提高电网和用户总体的负荷率，很大程度上提高电力设备利用率，进而使电力系统不仅安全运行，而且提高经济效益和社会效益。

我国近几年经济社会发展迅速，不论是电网的规模还是用电的用户数量以及耗电量都在激增，因此对系统运行的稳定性以及安全性要求越来越高，所以电力负荷控制和监测系统对于企业发展意义重大：利于节约资源。该系统运行时可以从需求侧角度对峰谷差开展合理的调整，实现不拉闸限电的目标，而且大大降低基础设施的建设和运行成本，避免了电力机组由于启、停变化形成的损失。系统还能调整配网线路负荷率，监控电厂和用电大户，确保资源合理利用，提高用电效率。同时助于电力企业提高管理的水平。该系统实时监控电力用户，且可以提醒欠费用户或者采取一些限电控制，系统自动监测平台会记录下客户用电的情况，解决企业电费的收缴问题。另外，还利于电力企业维持电力供应和使用的秩序。借助法律以及一些经济手段，该系统可以把用电的管理触角延伸到用户身边，建立起供用电的稳定秩序。

二、当前负荷控制和监测技术发展概况

（一）国际上负荷控制及监测的发展和应用

其实，英国早在上世纪的30年代就已经出现负控制方案，作为老牌的发达资本主义工业国主要是基于音频技术开展控制和监测的研究[2]。亚洲的日本最早是引进的欧洲技术，在上世纪的60年代着手研究电力的负荷控制和监测技术。美国科技水平一直引领世界发展方向，虽然起步晚，在上世纪70年代才重视对电力负荷控制的研究和发展，尽管也是引进了英国的音频技术开展电力负荷的控制技术，但是随后掌握了应用无线电对电力的负荷进行控制和监测。到了80年代，美国就成功的研制出电力的线载波负荷技术，并应用较为广发。据粗略统计，在世界上，目前大约几十个国家通过不同的形式对电力负荷进行控制和监测。

（二）在我国负荷控制及监测的发展和应用

我国关于电力负荷控制及监测技术研究和发展大致分为三个重要的阶段：我国于上世纪的80年代开始借鉴国外负荷控制和监测技术，并不断进行研究创新，自行研制了多种有效的系统，有音频装置，有电力线载波装置，还有无线电控制装置等，这一阶段是探索阶段主要应用在一些发达城市;随后，我国电力负荷控制系统逐步成熟，主要是自主开发的无线电和音频控制系统较为完善，便在全国一些二线的主要城市进行试点，这是试点阶段;经过试点，对系统进行了改进和提升，到了90年代就在全国200多个城市推广负荷控制系统，至此，我国重要的供电系统都应用了电力负荷控制和监测系统。

三、负荷控制和监测系统的设计与组成

（一）电力负荷控制和监测系统设计

1.系统需要实现的功能

电力负荷控制和监测系统主要实现以下功能：通过终端设备将系统中用户侧的实时用电情况开展数据的采集，并实现和主站数据共享。终端要有效的控制用户端配电开关，能够对用电的负荷实施就地闭环控制，实现遥控操作的功能。通过终端向用户提供电力消费明细，便于用户掌握电网的供应信息。终端设备具有较大的存储数据能力，并具有处理复杂信息的功能，一方面保证了采集数据的完整性，同时实现控制功能。系统数据编码要遵循电力企业的内部系统编码规定，确保同步更新，保证数据信息顺畅共享。

2.系统需要的硬件设备

按照系统需要实现各种各样的功能分析，借助计算机技术和网络通信技术，同时考虑系统扩展性，核心处理器CPU采用的是摩托罗拉的MPC860处理器，以此作为硬件平台支撑系统运转，操作平台选择Linux的嵌入式系统构建稳定的应用平台。系统还要实现实时的监测和控制，通讯功能对整个系统异常重要。考虑通讯的接口应用多级串口芯片扩展，包括一个GPRS通道，一个网络通道（可扩展），一个RS232串口，还有2个光隔485通道以及4个输入采集端口等。由于需要处理大量数据，存储器的要求就整个系统的硬件而言是最重要的，容量有限就会导致系统运行不顺畅。确保终端存储容量足够大，建议采用电子硬盘DOC2000，不仅性能稳定，而且容量较大。显示需要选择液晶模块，推荐LCD液晶显示器，优点突出，性价比高，基本不受外界光线干扰，可靠性较高。

3.系统的软件和通讯设计

软件设计则是模块化思路，优点是系统可以支持不同规模的用电现场，使系统伸缩性较强。应用程序之间的数据交换通过内存共享来实现。程序全在名为Program的目录下运行。不仅利于维护，而且可以远程升级。通讯方式是GPRS的无线通信和有线局域网通讯以及RS485的总线通信等方式。其中，RS485专门采集用户电表的数据[3]。系统的终端都单独设置RS485总线，作为负控的总线，系统主要通过对负荷定值进行闭环控制，进行电量的定值闭环控制和遥控等方式来控制某个用户或者某组用户。

（二）电力负荷控制和监测系统组成

通过分析系统要实现的功能、需要的硬件设备和软件系统，一个完整的负荷控制和监测系统需要组成三部分发挥作用。

1.电力负荷的控制中心

控制中心是由服务器和前置机以及电源等组成的。控制中心顾名思义就是整个负荷系统发布命令的中心以及采集数据的枢纽，各种查询命令和控制命令通过该中心发出，终端接收命令后执行相应的程序，对负荷进行控制。负荷控制中心有的是单向对终端用户进行控制，主要是定量控制或者是遥控跳闸等;有的则是和用户终端实时双向控制，控制中心通过巡检和控制，对收集到的终端信息进行分析，并进一步向终端实施单向终端操作。

2.系统终端

系统的用户终端是由主控板和显示板和接口及电源等组成，主要安装用户的配电房或者变电站，便于对用户电量进行信息采集。用户终端的作用主要是接受控制中心的命令，并执行对本地电量的监测和控制，同时将用户终端的配电房或者变电站用电情况反馈控制中心。

3.节点中继站

对地形较为复杂或者控制区域过大时，实现控制中心与终端通信，需要链接若干个节点中继站，起到信号的中继作用，确保系统控制更大范围的用户终端。中继站作用有两个方面：一是接收负荷控制中心的新号，并经过调解以及功率的放大处理，然后发射到用户终端，便于指挥调度更大范围用户;二是将用户终端回馈的信息，接收、放大功率，在发射到控制中心，便于控制中心接收处理更大区域的用户终端信息。

（三）负荷控制和监测系统的实际应用

1.关于负荷控制和监测系统的应用说明

当前，电力负荷控制技术进行电力的计量，主要实现了数据采集与共享。该系统实现电能的双向计量，并自动的采集到用电用户的电量数据和电能的质量数据以及一些电气状态等，通过对数据合理检查与分析，做出相应的管理措施。所有数据通过统一的平台管理发布， 实现共享。系统对负荷进行记录存储。负荷记录不仅存储了客户数据，同时可对数据进行查询以及分析。负荷记录中还包括多类曲线，基本涵盖电力计量的关键数据[4]。系统在控制中心分析数据，下达命令，确保用户终端执行跳闸、合闸和报警以及解除报警等操作，实现远程的控制。

2.实际应用中需要注意的事项

为在实际应用中更好的使负荷控制及监控在电力计量上发挥作用，还需要留意一些问题。由于专用的变压器实施供电时，用户全部需要安装控制和监测的终端装置，这是确保负荷控制和监测系统正常实施电力计量的前提。而新增的电力用户，安装供电设施时，也要同步的安装终端装置;对于原有的供电用户，则要按照要求进行分批安装和调试负荷控制及监测终端。电力负荷控制及监测系统在我国发展起步较晚，因此缺乏一个统一的标准，这就需要电力监管部门着手制定系统设计及施工管理的标准，确保系统安装调试的质量，强化对电力负荷的控制及监测系统评价，完善和提升系统的运行水平，高效的服务电力计量;另外，接入到负荷控制和监测系统用户端的开关则需要供电企业与用户协商选定，并将位置明确的标注在工程的设计图上，以负荷重要程度为依据接入开关。

3.负荷控制监测系统应用优势

通过该系统能够实时监测电力负荷和客户的用电情况，进而了解电力负荷的特性，有利于在电网运行过程中进行合理的削峰平谷，确保负荷曲线的每日变化更加趋于稳定，使供电企业现有的一些电力设备和资源得到最大程度的利用，优化电网的运行模式，平衡电力资源，节省扩建资金投入[5]。通过对负荷进行控制能够稳定电网运行，供电可靠性得以提高，负荷的控制系统也根据功能模块的反馈信息对故障做出应急反应，确保电网运行稳定安全。负荷控制系统来的应用也提高了用户监视准确率和正确率，有效控制线路，提高电网负荷率。通过负荷控制能够对客户的用电量、平均电价、综合电费等指标进行合理调节，促进营销与服务环节趋向集约化、精细化，根据统计数据结果进行分析，还能对电力市场的运营、营销、市场占有的趋势和客户反馈进行综合的梳理，预测市场发展前景，为电力企业制订营销目标及决策提供全面的科学依据。

四、结语

建立电力负荷的控制和监测系统目的是实现电力系统的节约用电以及安全用电。下步工作中，只有更加充分的发挥出负荷控制和监测系统的技术优势，对促进用电企业的管理现代化具有重要意义。随着控制技术成熟和发展，一些新的控制技术也必将在电力计量中得到应用和发展。总之，本文就对电力负荷的控制以及监测进行研究讨论，介绍了电力负荷的对于电力计量的重要意义和作用，分析了电力负荷的控制技术发展情况，对实现电力负荷控制的要求进行了探讨，介绍了电力负荷及监测系统的有效性及实际应用领域等，相信通过系统的应用不仅提高企业管理水平，而且带来巨大经济效益。可见， 该系统推广价值较高，值得借鉴。

参考文献

[1]卢华刚.电力计量中负荷控制管理系统应用的几个关键技术问题[J].东北电力技术，2011，9（l3）：325-327.

[2]Jianzhou Wang，Xiaolong Ma，Jie Wu，Yao Dong.Optimization models based on GM （1，1） and seasonal fluctuation for electricity demand forecasting[J].International Journal of Electrical Power and Energy Systems.2012，13（1）：137-138.

[3]王蓓蓓.关于电力负荷控制技术运用的探讨[J].中国高新技术企业，2012，21（6）：267.

[4]Hideki Katagiri，Takeshi Uno，Kosuke Kato，Hiroshi Tsuda，Hiroe Tsubaki.Random fuzzy multi-objective linear programming：Optimization of possibilistic value at risk（pVaR）[J].Expert Systems With Applications.2013，15（2）1134-1135.

[5]胡晓曦.基于智能开关的配电网电能质量监测及负荷控制技术研究[J].长沙理工大学学报，2012，14（8）：782-783.

作者简介：肖伟（1980—），男，湖南益阳人，大学本科，助理工程师，现供职于国家电网湖南省电力公司益阳供电分公司，从事用电信息采集运维工作。