电力客户设备改造接入电力负荷控制系统的探讨

王斌

摘 要：现如今随着国网“智能电网”规划的深入，对用户数据采集成功率及远程负荷控制功能的要求也在与日提升，部分设备无法满足有效采集和远程负荷控制功能。如果要求用户换新设备，投入大量资金，多数用户并不愿意更换新设备。因此探索一种不更换设备，用低成本实现数据采集、远程负荷控制功能的方法十分重要。基于此，本文对电力客户设备改造接入电力负荷控制系统展开分析。

关键词：电力负荷控制;远程电表采集;运维

现如今智能电网和物联网技术发展迅速，用户供电监控及保障技术得到了显著地提升，已经能够实现远程监测和控制。随着福州城市化步伐的加快以及人口的增加，经济社会的发展，用电负荷量也呈大幅增长趋势。因为电网建设周期冗长，導致各变电站符合压力越来越大。福州在夏季用电高峰时段很多220kV变电站均处于重载状态，阻碍电网的安全稳定运行[1]。2018年福州公司提出了迎峰度夏压荷方案，主要方式是通过采集主站对客户用电数据进行分析，对符合条件的用户进行负荷控制。下面本文对此展开分析。

1. 负荷系统的组成及工作原理

电力负荷系统主要由负荷控制中心、控制终端和通信系统组成。其中负荷控制中心也被称为主控站，其主要功能便是控制和监视其他负荷终端;控制终端属于一种接受主控站控制与监控的设备，安装在客户端中。目前负荷管理通常将地市作为主控站基础，对大型、中型、小型客户的用电负荷进行直接管理。

控制终端主要由主控单元、输入单元、输出单元、电台、显示单元、调制解调单元和开关电源组成。接通控制终端的电源后，系统程序会立即初始化并进入到上电复位运行。将信号从中心站发出后，终端天线负责指令的接受，之后通过电台解调为低频信号传输到解调单元中，通过解调后的信号传输到主控单元，最后通过主控大院分析数据并进行相关操作。通常情况下中心站发出的指令为播指令和单点指令，前者指向全部区域终端发出指令，后者指向制定终端发出指令。控制端通过命令实现数据采集，并通过异步串行接口传输数据，最后将信号通过电台和天线传输至中心站。

如果控制终端收到功率定值、功率投入等命令，则需要进行域内闭环控，发出声光信号，如果负荷功率大于设定值或者在受控状态下，则会立即进入到报警状态中，如果超过报警预定值，控制终端将会跳闸。如果终端负荷功率仍然处于超负荷状态，则会持续跳闸，指导负荷低于规定值，终端才能够解除警报状态。如果中心站发出解除功控的指令，将会熄灭终端功控指示灯，客户可合闸。

2. 现状

福州区域已实现了专变用户数据采集的全覆盖，但因为新型专变终端推出时间较晚，仅有部分用户进行负荷控制接入，重载主变多分布于老城区域，用户都为老用户，多数用户只接入采集监控，而断路器开关并未进入采集终端，不能进行开关远程状态监控及远程跳闸，无法在远程模式下控制压荷，只能依靠人工压荷。人工压荷需要人员到现场操作，存在时间久，效率低下，同时存在用户不配合的问题，压荷工作难以实现，而采用远程负荷控制可以很好解决以上的问题。

采集终端远程负荷控制功能指的是通过GPRS、CDMA等通信方式终端，对用户电能表数据进行采集、负荷监控，能够有效控制用户被控开关跳闸操作及监控遥信开关位置接点。相关统计数据显示，截止2017年底福州可实现采集控制的户数占比约为21%，导致远程负荷控制率较低的主要原因为专变老用户的就设备没有接入远程负荷控制。

3. 原因分析

根据采集系统未接入远程负荷控制用户清单，供电公司通过现场巡查得到用户设备现场运行情况，在分析现场未接入远程负荷控制用户现场设备情况后，发现下述问题：（1）用户老化严重，没有遥控、遥信接点;（2）用户开关设备没有遥控、遥信功能。将其线路和元件进行整改后能够接入遥控、遥信接点。（3）用户开关故障，端子排上存在遥信、遥控节点，但是开关部分功能故障;（4）用户开关发生故障，失去控制功能需要更换开关。对上述原因进行深入分析，发现大多数用户均为开关设备老化严重，具有遥控、遥信节点，但是节点被保护设备占用，无法接入远程负荷进行控制。如图1所示。另外有一些具备接入条件，但是接入后仍然无法进行有效控制，或者控制分闸后不存在信号反馈，约80%用户均存在这一状况。因此明确其为主要原因。

4. 制定对策

通过对原因进行深入分析，明确用户开关设备老化严重，具有遥控、遥信接点，被占用无法接入远程负荷控制为主要原因，基于此原因进行制定合理的解决措施：通过改造方式实现用户老旧开关设备接入采集终端，有效进行采集监测、远程负荷控制，将各种改造方式进行对比，选择最佳的改造方案，将其应用于现场批量改造。

5. 对策实施

5.1 具体内容

根据现场情况选取两个未接入负荷控制的试点用户，根据两个用户设备现场设备情况分别采用下述两种改造方案：方案一，断路器本体接入，将6D端子加装在断路器旁，将遥控、遥信从断路器本体中引出，通过6D端子将遥信接到专变采集终端。方案二，从保护装置端子并接，将6D端子加装在开关柜上，从开关柜段子出并接遥控、遥信，通过6D端子接到专变采集终端上。在这一过程中需要现场停电拆解断路器，从本体端子排上经过测试发现空余的遥控端子和遥信段子，将6D端子加装于断路器旁，之后再将断路器开关遥控、遥信的接线从本体端子通过6D端子引导36端子。最终断路器遥控、遥信通过36端子接入专变采集终端。

方案一，专变采集终端能够有效发挥开关状态采集监测和远程负荷控制功能，现场调试正常。方案二在采集主站进行现场调试，在调试的过程中发现主站监测断路器的通断状态和现场存在严重不符，现场人员脱离保护的遥信线再接入采集主站监测显示正常，实现了开关状态远程监测以及远程负荷控制功能。通过分析，因为遥信节点是一种无源节点，一些保护装置可能会影响到采集主站的监测，同时采集主站的监测也可能会影响到保护装置。

5.2 改造方案特点及使用类型

下文对上述两种改造方式的特点及适用类型展开分析。首先方案一的改造方式为从断路器开关本体将遥控、遥信端子引出，该方法的优势为遥控、遥信端子独立的，运行较为稳定，该方法的不足在于如果遭遇KYN柜，断路器需要对航空插件改造，那么则需要极高的改造要求，难度系数较高。使用该方式需要停电约2小时，施工量较小，整体成本消耗较小。方案二的改造方式为从端子排上并接遥控、遥信段子，该方法的优点在于只需要从柜体端子排处查找遥控、遥信端子并接至6D端子，施工较为简单。两种方式的总体施工了都不大，并且成本消耗较低。虽然第一种改造方法运行稳定，但是其施工时间较长，第二种改造方式施工时间较短但与保护共用遥控、遥信节点，可能会对设备工作产生影响。基于对设备长期稳定性的考虑，应选择第一种改造方案。

5.3 效益

根据迎峰度夏压荷方案主要措施为避峰、轮停和限荷，例如实行三级限荷，每日对一定数量用户进行限荷和避峰，传统模式下对用户进行限荷及避峰需要采用人工对用户停电的方法，需要耗费极高的人力成本和物力成本。而供电企业专变终端检测用户负荷，对于超负荷用电的用户进行出线开关拉闸处理，将远程停电应用于避峰用户中，能够有效想减少工作人员前往现场进行操作的过程中。

结语：

电力负荷系统的实时监控及遥控操作等方面功能的有效应用不仅能够提高用户的用电效益，还能够提高工作质量及工作效率。现如今用电形势愈发严峻，这便需要电力企业能够根据自身实际情况，不断优化和完善用电系统的功能，对用电的秩序进行合理控制，合理使用电力负荷控制技术，进而有效提高社会效益和经济效益，对于加快现代化发展步伐具有重要意义。

参考文献：

[1]孙洁，耿蕊，杜哲， 等.含风电的多區域互联电力系统负荷频率控制[J].现代电子技术，2019，42（21）：172-176.

[2]侯国莲，郭雅迪，弓林娟.基于灰狼优化算法的多源互联电力系统负荷频率控制[J].郑州大学学报（工学版），2019，40（5）：51-57.

[3]周艳玲.用电信息采集系统在电力营销中的应用[J].电子测试，2019，（20）：135-136，123.

（国网福建省电力有限公司福州供电公司，福建 福州 350000）