主动配电网下需求侧信息采集系统研究与设计

李鸿儒，李子杰，张宇亮，王 晖

（1.长春工程学院 电气与信息工程学院，吉林 长春 130012；2.智能配电网测控与安全运行技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130012）

0 引 言

电力用户和电网公司获取的用电信息是相应需求响应的基础，为供电侧和需求侧的发展计划提供精确的数据，从而合理规划用户的用电结构和习惯，减少电能的浪费[1]。对需求侧进行管理需要大量的数据，并且这些数据需要有相应的存储空间，方便后续通过设计算法来进行分析。通过设计电力需求侧管理系统能满足管理方对需求侧信息的需求，了解分析用户用电状况，提前预知进展情况，根据实际情况调整用电管理规则[2]。同时让用户对自己的用电习惯有详细的了解，不仅能减少电能的浪费，还能让用户自主选择就近的分布式电源，有效提高资源的分配效率和质量[3]。

1 电力需求侧管理

需求侧管理工作是通过采取相应的激励手段促使供电用户转变供电的行为习惯、提升终端的供电效能并使资源配置最优化的一种供电管理行为，对电力工业的发展具有促进作用。

需求侧管理通过对于电能的规划，在满足能源需求服务的同时节能减排，保护环境，实现可持续健康发展。目前，市场规划管理方法和电费计价体系不够完善，暂时无法通过财政措施改变市场供求，实现电能质量调节。在基于需求侧响应的配电网优化调度过程中，通过分析电力系统波动参数、了解供配电网络运行方法、构建配电系统综合运行体系，从而提高电网调度优化工作的效果[4]。

2 需求侧信息采集系统分析

本系统使用Java控制并采集需求侧的使用电量，将数据传输至位于远程数据中心的PC机进行分类并构建数据库，通过LabVIEW设计调用数据库，实现数据库更新操控的功能[5]。采集系统框架如图1所示。

需求侧信息采集管理系统按照控制系统设定的抄表计划和时间点获取相关电力数据信息，实行分级信息管理，审核并解析实时数据的安全完整性、正确性。对数据不准确事项记录并进行告警提示，具备完整的数据备份和恢复机制。采集平台汇集并分析预测用电设备的动态状况，辅助分析线损情况和计算电能质量数据，大数据分析结果通过手机短信等渠道推送给用户。需求侧管理需要掌握各行各业的电力需求，帮助客户进行用电成本的精准分析，促使用户能对电费有一个详细的了解[6]。

电力需求侧管理数据分类如图2所示。采集电能数据，包括总电能数值、总使用电量、峰值需求量、不同时段电能使用量等。与此同时，对于机器的开关状态、设备运作时的状态、交流模拟量等数据也需要记录和采集。

将软件编程与上位机相结合，实现对电力数据信息的收集和数据信息检索的响应。创建记录用户基本信息、用电数据和规划管理结果的可视化数据库，构建模型并使用智能算法优化。除此之外，对主动配电网中的分布式电源、可控负荷和储能装置进行优化升级[7]。

3 需求侧信息采集实现与界面设计

按照用电时间实时采集数据信息，如电流、电压以及负载状态。对于后续的需求侧管理，需要采集实时数据、日冻结数据、月冻结数据、储能设备参数数据以及光伏电源输出数据等。对于DC-DC逆变柜，需要采集的数据包括低压侧电压和电流、高压侧电压和电流、高压侧功率、工作开关状态、运行模式正向与反向总电量以及器械温度等。将需求侧管理查询分为用户查询和管理查询两部分，其中用户查询可以让用户了解到电卡的最新情况等，管理查询提供历史负荷查询、相关影响因素查询等。制作相应App或小程序，让用户能够随时查询用电情况与用电时间分布。后续还可以将智能电器与电表全面关联，根据需求侧的指令进行自动响应。采用超文本标记语言（HyperText Markup Language，HTML）编写静态网页，显示低压侧电流和电压、高压侧电流和电压等详细数据。

由于LabVIEW与MySQL数据库是通过域名系统（Domain Name System，DSN）进行链接，因此先对开放数据库互连（Open DataBase Connectivity，ODBC）进行必要的配置。配置Data Source Name、TCP/IP、Port、User、Password，其中 User和 Password使用前面安装时设置的账户和密码，配置好后点击Test按钮进行连接测试[8]。对于LabVIEW连接MySQL数据库，本文选用LabSQL工具包。首先在Execute控件配置ODBC中用户的DSN，然后通过Connection Open打开Connection对象。其中，将数据源中的数据源表名设为字符串输入控件，从而进行不同表数据的查询。删除数据和修改数据的程序与查询数据库的程序类似，数据库的连接与关闭和整个程序所用的控件都相同，不同的只是所执行的SQL语句。

整个过程中使用事件结构，降低错误率。一次事结束，使用Connection Close控件将数据库连接断开。在while循环结束后，所有对数据的操作完成，点击while循环条件接线端所连接的布尔按钮退出程序[9]。LabVIEW界面功能按键如图3所示。

网页的前端显示结果如图4所示。

根据需求可以通过Java语言在前端显示网页加入其他需要采集的数据，例如实时电价、尖峰时段等，方便用户进行用电情况的实时查询，同时能够更好地了解用电历史情况。此外，该系统还可以采集锂电池、30 kW双向变流器、光伏逆变柜等器件的参数。通过并网分析，为后续该系统投入市场并应用于家庭电器的数据采集分析奠定基础。

4 结 语

综上所述，本文设计一个对用电器械进行电能、电量等数据采集的主动配电网需求侧信息采集系统，并对DC-DC逆变柜的实时参数进行了展示，可以显示低压侧电流与电压、高压侧电流与电压、高压侧功率、总正反向电量、逆变器温度、运行模式以及工作状态等。采集的数据基本符合实际情况，能够很好地运用于主动配电网的需求侧管理分析。