智慧配电管理系统中的负荷重要性分析

张雅维， 马霄鹏

(中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

0 前言

变配电系统是建筑电气设计及运行的核心部分，传统的变配电系统往往存在系统的综合分析能力不强、电力能源共享不足等缺陷，且未能充分运用拾取的数据。 而随着通信技术的不断推进和发展，使得更加智能、便捷的楼宇物业管理成为了新的需求。

智慧配电系统以传统变配电系统框架为基础，可建立新型的智能配电保护与管理网络，实现配电系统及用电设备的协调控制、运行数据采集及分析等功能。 为实现更优的负荷调度策略，则需要对各种类型的民用建筑内的负荷进行归类整理，确定各类负荷的重要程度、潜在运行风险预知、系统维护辅助决策并排序。

1 建筑负荷重要性排序

民用建筑中建筑物类别较多，负荷种类多样。同一类型建筑，规模大小不同，负荷等级也不尽相同。 当两台变压器同时运行互为备用时，如遇一路市电停电或者检修时，可通过联络母线，将一组变压器所带的负荷切换至另一台变压器供电。 若实时用电负荷超过一台变压器的负载能力，则应该切除部分不重要负荷，保证其余重要负荷供电。 这种情况下通常是按负荷等级的高低，先切除全部三级负荷，再考虑切除二级负荷。 若供电缺口不大，只用切除少部分用电负荷就能满足变压器安全运行的条件时，就需要对用电负荷按照重要性进行排序，通过智慧配电系统依次切除最不重要的用电负荷，减少建筑物内的停电范围。

1.1 确定研究对象

民用建筑中的用电负荷可以分为消防负荷以及非消防负荷两大类。 各类建筑中的消防负荷种类雷同，且必须保障其供电的可靠性，因此，不属于负荷重要性分析的范畴。

根据GB 51348－2019《民用建筑电气设计标准》的规定，民用建筑中的负荷可分为一级负荷、一级负荷中的特别重要负荷、二级负荷以及三级负荷。 一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏；对于一级负荷中的特别重要负荷，除双重电源供电外，尚应增设应急电源供电；二级负荷的外部电源进线宜由35kV、20kV 或10kV 双回路供电，当建筑物由双重电源供电，且两台变压器低压侧设有母联开关时，二级负荷可由任一段低压母线单回路供电；三级负荷可采用单电源回路供电。 标准还规定，同时供电的双重电源供配电系统中，其中一个回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷的供电要求。

根据规范条文，当一路电源中断时，一级及二级负荷应能保障供电，需要切除的是三级负荷。 对于传统的变配电系统，三级负荷会被全部切除。 若变压器运行时仍有冗余容量时，则可以带载一部分三级负荷，使其供电得到保障，降低一路电源中断带来的影响。 因此，需要对三级负荷中各种类负荷的重要性进行分析并排序，为电力调度方案提供依据。

1.2 负荷重要性分析

在重要性分析及排序之前，需要明确不同建筑类型中的负荷种类。 通用的用电负荷包括冷冻机房及冷却塔、污水泵、锅炉房、换热站、空调机房、生活水泵房、电梯等设备机房用电，还包括里面照明、景观照明、屋顶亮化照明、车库照明、走廊照明等公共区域照明用电，其余用电负荷根据建筑类别有所不同，如旅馆建筑中的客房负荷、康体设施用电及体育建筑中的场地照明、商业建筑中的营业厅用电等。 现根据建筑物种类，结合现行国家规范，归纳整理常见民用建筑内的用电负荷种类如表1 所示。

常用民用建筑物特有负荷种类统计 表1

续表1

同一负荷类别也会因为建筑规模不同，被划分为不同的负荷等级。 例如酒店建筑的经营及设备管理用计算机系统用电在四、五星级酒店中负荷等级属于特级，在三星级酒店中则属于一级。 建筑规模越大，则重要负荷的种类越多。

建筑物在实际使用过程中，根据业态和使用者的需求，对供电要求也不同。 例如商场中各商铺电源划分为三级负荷，若在营业时间停电，势必会影响到整个商场的经营。 商场的管理方和经营者更希望能保证全部或者部分重点商铺的供电。 即使是三级负荷，其中各用电负荷的重要程度对于建筑的使用方或运营者来说，也是不同的。 因此需要从运行管理的角度对三级负荷中的各类负荷进行排序，给物业管理人员提供运维依据。

三级负荷中用电负荷主要分为照明、动力、空调、充电桩四大类。 照明又可分为办公室、商铺、车库、教室等场所的功能性照明和泛光照明、景观照明等装饰性照明。 从使用者角度来说，如果功能性照明断电，容易引起人员恐慌，功能性照明的重要性应大于装饰性照明。 动力负荷一般包括进排风机、热水循环泵、擦窗机、热风幕、厨房等设备的用电。 进排风机能够使空气的流动，保证人员生命安全，重要性应大于其他负荷。 空调和充电桩的电源对于使用者来说，属于增加舒适性和便捷性的设备，相较于功能性照明和进排风机来说，重要性最低。

经过以上分析，对于三级负荷来说，可以按照对于使用者影响程度的大小来确定重要性的高低。

1.3 负荷排序

结合上文分析，在整理出用电负荷种类的基础上，根据建筑物规模大小的区别，依次对三级负荷中的各用电负荷进行梳理，并按照重要性从高到低对各类负荷进行了排序。 以酒店建筑为例对负荷重要性进行分级，如表2 所示。

在遇到电力短缺等非正常状态时，也可依据三级负荷重要性排序表，在保证一、二级负荷正常用电的前提下，通过智慧配电管理系统，逐步切除三级负荷中更不重要的负荷，避免变压器长时间超载运行，保证更重要负荷的供电可靠性，缩小影响范围。

2 结束语

本文在满足现行国家规范的基础上，对常见的建筑物类别及负荷等级进行归纳整理，分析了规范中各负荷等级的供电要求及停电对其的影响。 指出在一路电源中断且变压器运行容量冗余时，无需切除全部三级负荷的新思路，并按照对使用者影响程度的大小对三级负荷的重要性从高到低进行了排序。 为物业管理人员提供了更优的运维策略，也为智慧配电管理系统中的电能优化调度功能提供依据。

酒店建筑三级负荷重要性排序 表2