智能電網(wǎng)負(fù)荷管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能 電力負(fù)荷管理與調(diào)荷技術(shù)（三）

一、供電企業(yè)負(fù)荷管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

供電企業(yè)的負(fù)荷管理系統(tǒng)主要側(cè)重于全面監(jiān)控用戶用電情況，及時采集電力用戶的用電數(shù)據(jù)信息。并在數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行發(fā)布，為電力生產(chǎn)、營銷部門服務(wù)。根據(jù)供用電形勢，制訂負(fù)荷管理策略，執(zhí)行負(fù)荷控制方案，積極推進(jìn)需求側(cè)管理項(xiàng)目，為大用戶提供特殊技術(shù)支持和服務(wù)等。

供電企業(yè)的負(fù)荷管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

供電系統(tǒng)負(fù)荷管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

建立在供電企業(yè)的負(fù)荷管理中心為系統(tǒng)主站，包括由服務(wù)器、前置通信機(jī)、管理工作站等組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，此外還包含各類數(shù)據(jù)通信設(shè)備。

現(xiàn)場設(shè)備包括負(fù)荷管理終端或其他數(shù)據(jù)采集終端(如公用變壓器監(jiān)測終端)，用于采集、計(jì)算存儲現(xiàn)場的電力數(shù)據(jù)，并執(zhí)行負(fù)荷控制功能。

主站與終端之間一般通過無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無線通信網(wǎng)絡(luò)包括供電企業(yè)投資興建的基于230M通信的專用網(wǎng)絡(luò)和基于公用無線通信網(wǎng)絡(luò)(如中國移動公司的GPRS和中國聯(lián)通的CDMA)。前者通信網(wǎng)絡(luò)由供電企業(yè)負(fù)責(zé)維護(hù)，一旦建成，不需要額外的運(yùn)行費(fèi)用。后者由專門的通信服務(wù)商負(fù)責(zé)維護(hù)，但供電企業(yè)需要承擔(dān)運(yùn)行費(fèi)用。

供電企業(yè)的負(fù)荷管理系統(tǒng)可分為集中式負(fù)荷管理系統(tǒng)與分布式負(fù)荷管理系統(tǒng)。

1.集中式負(fù)荷管理系統(tǒng)。其特點(diǎn)是在一個地區(qū)建立一個集中的負(fù)荷管理中心，用電用戶的數(shù)據(jù)都集中到該中心。在我國，負(fù)荷管理系統(tǒng)一般按地市級權(quán)限分別建立。在這種模式下，縣級供電企業(yè)不再建立獨(dú)立的負(fù)荷管理中心，用電數(shù)據(jù)信息通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)獲得。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷信息集中管理，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，并能節(jié)省主站的投資。

2.分布式負(fù)荷管理系統(tǒng)。除在一個地區(qū)建立一個集中的負(fù)荷管理中心外，由各地下屬供電企業(yè)單獨(dú)建立負(fù)荷管理中心，獨(dú)立進(jìn)行各自系統(tǒng)的運(yùn)行與管理，主負(fù)荷管理中心通過網(wǎng)絡(luò)對下屬分系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是增加了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，但需要增加部分設(shè)備投資。

二、供電企業(yè)負(fù)荷管理系統(tǒng)功能

供電企業(yè)建立的負(fù)荷管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的幾大功能包括：數(shù)據(jù)采集、負(fù)荷控制、需求側(cè)管理與服務(wù)支持、電力營銷管理支持、系統(tǒng)運(yùn)行管理等。

1. 數(shù)據(jù)采集功能

負(fù)荷管理系統(tǒng)的第一大功能便是數(shù)據(jù)采集，只有建立在完整準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)上，才能實(shí)施其它功能，負(fù)荷管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集包括負(fù)荷管理中心主站對用電現(xiàn)場監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)采集及負(fù)荷管理終端對計(jì)量電能表和與之相關(guān)的其它監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。負(fù)荷管理系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容有基本負(fù)荷數(shù)據(jù)、基本電能量數(shù)據(jù)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、工況類數(shù)據(jù)、事件記錄數(shù)據(jù)，用戶端其他相關(guān)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)。

一般來說，負(fù)荷管理中心主站對終端的數(shù)據(jù)采集方式有以下兩種模式。一種模式是定時采集，這種采集模式主要有主站通過定時巡測將所有監(jiān)控終端數(shù)據(jù)召測到負(fù)荷管理中心數(shù)據(jù)庫，或者終端定時主動將數(shù)據(jù)上報給主站，對采集失敗的終端數(shù)據(jù)有自動補(bǔ)收功能并給出相應(yīng)的運(yùn)行記錄。二是隨機(jī)收集(隨機(jī)召測)。主站系統(tǒng)可以任意選址、選項(xiàng)對某些終端的指定數(shù)據(jù)進(jìn)行隨機(jī)數(shù)據(jù)采集

2. 負(fù)荷控制功能

負(fù)荷控制是現(xiàn)場監(jiān)控終端在系統(tǒng)主站的集中管理下，通過對用戶側(cè)配電開關(guān)的控制，從而達(dá)到調(diào)整和限制負(fù)荷的目的。負(fù)荷控制功能包括定值閉環(huán)控制(功率控制和電量控制)、遠(yuǎn)方遙控、負(fù)荷控制策略和技術(shù)的管理。

1)定值閉環(huán)控制。定值閉環(huán)控制包括功率控制(簡稱功控)和電量控制(簡稱電控)。通過數(shù)據(jù)通信通道，負(fù)荷管理中心主站設(shè)定用戶的負(fù)荷定值，功控實(shí)現(xiàn)的邏輯是：現(xiàn)場監(jiān)控終端連續(xù)監(jiān)測用戶用電負(fù)荷，當(dāng)用戶用電負(fù)荷超過所設(shè)定的負(fù)荷定值時，自動判斷越限用電，終端進(jìn)行現(xiàn)場告警，并控制用戶端配電開關(guān)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，以便將用電負(fù)荷限制在規(guī)定的定值水平之下。當(dāng)用電負(fù)荷小于設(shè)定的定值或當(dāng)前時鐘越過控制時間段時，允許用戶端配電開關(guān)合上。電控實(shí)現(xiàn)的邏輯是：現(xiàn)場監(jiān)控終端連續(xù)監(jiān)測用戶用電量。當(dāng)用電量超過電量定值(由負(fù)荷管理中心主站設(shè)定)判斷越限用電、終端進(jìn)行現(xiàn)場告警并能夠控制用戶端配電開關(guān)，以便將用電量限制在規(guī)定的定值水平之下。當(dāng)追加用電量定值，使得用電量小于定值后，允許用戶端配電開關(guān)合上。

2)遠(yuǎn)方遙控。遠(yuǎn)方遙控屬于開環(huán)控制，即控制動作后，不進(jìn)行反饋判斷，負(fù)荷管理中心主站對終端直接下達(dá)控制命令，實(shí)現(xiàn)對用戶端配電開關(guān)的遠(yuǎn)距離控制，達(dá)到調(diào)整負(fù)荷的目的。遠(yuǎn)方遙控常用于緊急狀態(tài)下，限制某一區(qū)域或某一線路下的負(fù)荷。

3)負(fù)荷控制策略和技術(shù)管理。要科學(xué)的實(shí)施DSM 項(xiàng)目，通過負(fù)荷管理系統(tǒng)調(diào)整用電負(fù)荷是必要的，這種調(diào)整必須要考慮到供電企業(yè)和用電部門的雙方利益。因此，負(fù)荷控制必須要根據(jù)當(dāng)前的用電負(fù)荷及供電資源進(jìn)行控制方案的調(diào)整。在南方夏季高溫季節(jié)，用電負(fù)荷緊張，如何協(xié)調(diào)好供電企業(yè)產(chǎn)休調(diào)整計(jì)劃，確保電網(wǎng)安全對控制策略的制訂要求是非常嚴(yán)格的，并且這種策略是經(jīng)常變化的。

負(fù)荷控制功能的實(shí)施必須具有嚴(yán)格的權(quán)限和密碼檢驗(yàn)措施，控制命令必須通過有效校核和確認(rèn)，任何負(fù)荷控制操作必須有詳細(xì)的操作記錄。操作記錄由系統(tǒng)自動生成并保證不被人為修改和刪除。負(fù)荷控制狀態(tài)的改變和控制動作必須自動生成詳細(xì)的事件記錄并告警。事件記錄內(nèi)容包括：動作時間、當(dāng)時狀態(tài)及用電情況等。

三. 需求側(cè)管理與服務(wù)支持功能

負(fù)荷管理的主要目的是對需求側(cè)管理與服務(wù)支持。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)系統(tǒng)對用戶端電量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，及時準(zhǔn)確地反映電力市場需求狀況，為預(yù)測負(fù)荷需求、調(diào)整電力供需平衡提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2)為用戶提供用電負(fù)荷曲線，幫助用戶進(jìn)行用電負(fù)荷曲線優(yōu)化分析、企業(yè)生產(chǎn)用電成本分析，為用戶提供合理使用電能，提高用電效率，開展能效管理等數(shù)據(jù)分析和技術(shù)指導(dǎo)工作。

3)落實(shí)政府批準(zhǔn)的錯峰、避峰等需求側(cè)管理措施和方案。

4)監(jiān)測用戶端電能質(zhì)量，為相應(yīng)的技術(shù)及管理工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

5)為判斷供電故障提供數(shù)據(jù)依據(jù)，提高故障搶修響應(yīng)能力。

四. 電力營銷管理支持功能

負(fù)荷管理系統(tǒng)對電力營銷管理支持功能包括遠(yuǎn)程抄表，電費(fèi)回收，電能計(jì)量、用電稽查等。

1)遠(yuǎn)程抄表

負(fù)荷管理中心實(shí)現(xiàn)每日定時遠(yuǎn)程抄表，保證抄表的及時性并與貿(mào)易結(jié)算用電能表數(shù)據(jù)的一致性。在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，通過對數(shù)據(jù)校驗(yàn)、加密等手段保證數(shù)據(jù)的安全性。

2)電費(fèi)回收

主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是負(fù)荷管理中心可利用信息發(fā)布功能，向用戶發(fā)送相應(yīng)催費(fèi)信息;二是利用負(fù)荷控制功能，實(shí)施催費(fèi)限電，當(dāng)用戶違背電力法，不按時履行繳納電費(fèi)義務(wù)時，可利用負(fù)荷控制功能限制用戶繼續(xù)用電;三是負(fù)荷管理系統(tǒng)提供預(yù)售電控制功能，保護(hù)供電企業(yè)的正常利益。

3)電能計(jì)量及用電秩序管理

負(fù)荷管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對用戶端電能計(jì)量裝置運(yùn)行狀況的在線監(jiān)測，及時發(fā)送異常情況報警，為電能計(jì)量裝置的技術(shù)管理提供了支撐平臺。具體包括以下三個方面：一是負(fù)荷管理終端通過數(shù)據(jù)接口，連續(xù)(循環(huán))讀解電能表數(shù)據(jù)，實(shí)時在線監(jiān)測電能計(jì)量裝置的運(yùn)行狀況，對掉電、斷相、欠壓、逆相序、編程計(jì)數(shù)、時鐘偏差等異常工況自動報警，并提供事件記錄和相關(guān)數(shù)據(jù);二是在線監(jiān)測開關(guān)量的變位狀況，及時發(fā)現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)變位及設(shè)施異動情況(如擅自開啟計(jì)量柜門等)，并報警和提供相應(yīng)的事件記錄和數(shù)據(jù);三是為用電異常分析提供依據(jù)，開展負(fù)荷跟蹤對比等綜合數(shù)據(jù)監(jiān)測分析功能。

五. 營銷分析與決策分析支持功能

負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集到主站服務(wù)器后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可為電力營銷管理與分析決策提供技術(shù)支持，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1)基于采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電力企業(yè)可開發(fā)后臺應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)電力銷售市場分析和負(fù)荷的短、中期預(yù)測功能。

2)可對各行業(yè)用電進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)和分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行行業(yè)的負(fù)荷預(yù)測。

3)在需求側(cè)管理政策指導(dǎo)下，用戶積極參與負(fù)荷管理，縮小峰谷比，改善負(fù)荷曲線，這就需要在負(fù)荷管理系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上，進(jìn)行電價激勵實(shí)施效果評估及電價調(diào)整量化分析。

4)對分