電力負(fù)荷控制技術(shù)發(fā)展研究

傅文進(jìn) 楊蘇 吳秋池

摘 要：電力負(fù)荷控制系統(tǒng)在維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用，通過負(fù)荷監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)削峰、填谷、移荷以及政策性節(jié)點(diǎn)降載等方式，來對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)化的控制，在保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的同時(shí)，推進(jìn)電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升，為社會(huì)生產(chǎn)生活提供更大的便利。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；負(fù)荷控制；無線通信；

1電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的工作原理和功能

電力負(fù)荷控制系統(tǒng)主要使用了有線、無線和載波等通信方式，并在用戶側(cè)安置相應(yīng)的信號(hào)采集控制裝置，最終將所有的信號(hào)匯集到電力企業(yè)的控制系統(tǒng)中，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的分析、處理和控制。通常情況下，電力負(fù)荷控制系統(tǒng)能夠包含主臺(tái)軟件、硬件設(shè)備、終端裝置、數(shù)據(jù)資料的信號(hào)收發(fā)設(shè)備等方面。隨著電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，它已經(jīng)逐漸成為我國(guó)當(dāng)前進(jìn)行電力負(fù)荷工作控制的主要手段和方式，對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)的順利運(yùn)行起到了十分重要的保障和促進(jìn)作用。從電力負(fù)荷控制系統(tǒng)具有的功能方面來看，它能夠進(jìn)行遙測(cè)、遙感和遙控，這也就是說，通過使用電力負(fù)荷控制系統(tǒng)能夠在遠(yuǎn)距離的情況下，對(duì)電力運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)采集、終端抄表、負(fù)荷控制和信號(hào)分析工作。需要注意的是，電力負(fù)荷控制系統(tǒng)還能夠?qū)τ?jì)量柜和電表的用電情況進(jìn)行全面有效的監(jiān)控故障，如果電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)了一些異常情況，該控制系統(tǒng)能自動(dòng)的產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)，提醒相關(guān)人員進(jìn)行維修。電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的主臺(tái)能對(duì)終端信息的上傳工作進(jìn)行有效的支持，這樣它就能夠發(fā)揮人工召測(cè)和定時(shí)召測(cè)的作用，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電信號(hào)和功率的控制，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的全過程進(jìn)行有效的記錄和分析。

2電力負(fù)荷控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

隨著電力工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，對(duì)電力負(fù)荷的管理提出了更高的要求，促使其由初級(jí)階段發(fā)展到高級(jí)階段，由間接控制發(fā)展到直接控制，由簡(jiǎn)單的分散型控制發(fā)展到復(fù)雜的集中控制。

工業(yè)發(fā)展的初期，電力主要用于生活照明，發(fā)電機(jī)組容量很小，啟動(dòng)方便，調(diào)整電力負(fù)荷的辦法就是按需用電時(shí)啟動(dòng)、停止發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。隨著電力在工業(yè)中應(yīng)用范圍擴(kuò)大，電力變成連續(xù)生產(chǎn)，此時(shí)靠增加或減少發(fā)電機(jī)組出力，直至增加啟停部分發(fā)電機(jī)組來調(diào)整電力負(fù)荷。

20世紀(jì)初，提出了用經(jīng)濟(jì)措施鼓勵(lì)用戶均衡用電，用技術(shù)措施控制那些可間斷供電的用電設(shè)備，從而降低峰谷用電負(fù)荷差，優(yōu)化負(fù)荷曲線，保持電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)，以經(jīng)濟(jì)利益為主的間接控制電力負(fù)荷的方法，目前已被世界各國(guó)廣泛采用。但在某些情況下，用經(jīng)濟(jì)杠桿達(dá)到改善負(fù)荷曲線的目的，需對(duì)用戶的用電負(fù)荷采取直接的控制措施，其基礎(chǔ)是利用一些電氣設(shè)備具有儲(chǔ)能特性和間斷供電的可能性，在高峰時(shí)間這些用電設(shè)備輪流地停電。因而出現(xiàn)了原始的分散型直接電力負(fù)荷控制設(shè)備帶時(shí)鐘的定時(shí)開關(guān)。集中型電力負(fù)荷控制技術(shù)最早出現(xiàn)在英國(guó)。

20世紀(jì)30年代，英國(guó)開始研究應(yīng)用音頻電力負(fù)荷控制技術(shù)，但因二次世界大戰(zhàn)影響而幾乎停止了發(fā)展。二戰(zhàn)后，法國(guó)、西德、瑞士等國(guó)家大量使用了音頻電力負(fù)荷控制裝置，并很快向全世界其它國(guó)家發(fā)展。早期的音頻電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的音頻信號(hào)是由高頻旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生的，主控機(jī)和接收機(jī)采用常規(guī)的機(jī)械-電子機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)工作效率不高，控制用戶的數(shù)量也受到限制。電子技術(shù)的發(fā)展，可控硅換流技術(shù)的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，使現(xiàn)代的音頻控制系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)代替了過去的機(jī)械-電子式中央控制機(jī)，可控硅靜態(tài)換頻器成為音頻信號(hào)發(fā)生器，以微處理器為基礎(chǔ)構(gòu)成的接收機(jī)取代了機(jī)械-電子式的接收器?，F(xiàn)代音頻負(fù)荷控制系統(tǒng)在功能、價(jià)格和可靠性等方面，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了早期的音頻負(fù)荷控制系統(tǒng)。因此，音頻負(fù)荷控制系統(tǒng)在世界各國(guó)得到了普遍使用。

20世紀(jì)70年代后期，美國(guó)研制和應(yīng)用了電力線載波負(fù)荷控制技術(shù)。到20世紀(jì)80年代初，已有4個(gè)電力公司現(xiàn)場(chǎng)使用，負(fù)荷控制點(diǎn)為8.8萬個(gè)。美國(guó)在引進(jìn)音頻控制技術(shù)后，即開始研制和發(fā)展了無線電力負(fù)荷控制技術(shù)。至1982年，美國(guó)就已有24個(gè)供電企業(yè)裝設(shè)無線電力負(fù)荷控制系統(tǒng)，控制點(diǎn)達(dá)到50多萬個(gè)。除此之外，美國(guó)還有些電力公司使用了無線電與電力線音頻、載波相結(jié)合的電力負(fù)荷控制系統(tǒng)，基于公共移動(dòng)網(wǎng)新型數(shù)據(jù)傳輸組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的新型電力負(fù)荷控制系統(tǒng)。衛(wèi)星通信控制技術(shù)也正在被試驗(yàn)應(yīng)用于電力負(fù)荷控制上。目前，世界上已有幾十個(gè)國(guó)家使用了各種電力負(fù)荷控制系統(tǒng)，安裝的控制接收機(jī)數(shù)量達(dá)到幾千萬臺(tái)，可控制的負(fù)荷覆蓋面占世界發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量的30%以上。

3我國(guó)電力負(fù)荷控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

我國(guó)電力負(fù)荷控制技術(shù)發(fā)展也經(jīng)歷了從間接控制到直接控制，從分散控制發(fā)展到集中控制的過程。從20世紀(jì)50年代部分地區(qū)出現(xiàn)電力供應(yīng)緊張開始，政府采取行政措施，均衡用電，發(fā)展到峰谷分時(shí)電價(jià)。隨著工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，電費(fèi)支出成本中的所占比例下降，峰谷電價(jià)逐漸失去作用。國(guó)家從計(jì)劃用電的需求出發(fā)，從20世紀(jì)80年代初開始推廣電力定量器和定時(shí)開關(guān)等分散型電力負(fù)荷控制設(shè)備。隨著國(guó)家推出相應(yīng)的政策和措施，電力負(fù)荷控制技術(shù)得以推廣應(yīng)用，對(duì)落實(shí)計(jì)劃用電起到積極作用。

隨著公用無線通信網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用GSM /GPRS或WCDMA 等公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)作為電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的通信信道的作法也越來越受到電力單位的關(guān)注。應(yīng)用GPRS 或WCDMA 組網(wǎng)，較230 MH z電力專用通信系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)覆蓋面、通信技術(shù)先進(jìn)性等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，且建設(shè)費(fèi)用相對(duì)較少。GPRS 或WCDMA 組網(wǎng)系統(tǒng)，在終端數(shù)據(jù)采集和防竊電、用電信息服務(wù)等附加功能的多樣性上占優(yōu)，在遠(yuǎn)程抄表和配電監(jiān)測(cè)方面應(yīng)用也較多。但由于公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)無法專用，部分技術(shù)應(yīng)用受到營(yíng)運(yùn)商限制。網(wǎng)絡(luò)繁忙時(shí)，也無法保證負(fù)荷控制系統(tǒng)的獨(dú)占性，可能造成數(shù)據(jù)延時(shí)和擁塞。且GPRS或WCDMA 技術(shù)還處于不斷完善階段，負(fù)荷控制終端產(chǎn)品也未見到定型的成熟產(chǎn)品。所以目前階段的無線負(fù)荷控制技術(shù)的組網(wǎng)是以230MH z無線專網(wǎng)為主，公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)為補(bǔ)充的多元化組網(wǎng)方式。

目前，無線、音頻及載波3種負(fù)荷控制技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，組網(wǎng)時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的結(jié)構(gòu)、地形地貌、負(fù)荷性質(zhì)、密度噪聲等諸多因素以及配電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的要求綜合考慮，選取合適的電力負(fù)荷控制技術(shù)。升級(jí)改造現(xiàn)有負(fù)荷控制系統(tǒng)時(shí)，也要根據(jù)現(xiàn)有資源，建設(shè)適合的電力負(fù)荷控制系統(tǒng)。

4結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的電力負(fù)荷控制技術(shù)推廣應(yīng)用雖晚，但近幾年發(fā)展迅速，國(guó)產(chǎn)無線微機(jī)、音頻電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)在各省級(jí)電網(wǎng)得到實(shí)際應(yīng)用。各種新型的負(fù)荷控制設(shè)備也不斷研制生產(chǎn)出來，如國(guó)內(nèi)自主研制的GR2001- T用電現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)終端系統(tǒng)，已在多個(gè)省級(jí)電網(wǎng)內(nèi)使用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該系統(tǒng)建立在現(xiàn)代數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電能計(jì)量技術(shù)和電力營(yíng)銷技術(shù)上，通過GSM /GPRS 網(wǎng)絡(luò)通信方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主站和現(xiàn)場(chǎng)終端之間的數(shù)據(jù)通信，具有遠(yuǎn)程抄表、用電異常信息報(bào)警、電能質(zhì)量檢測(cè)、線損分析、負(fù)荷管理和控制、居民集中抄表、變電站集中抄表等多種功能。電力負(fù)荷控制系統(tǒng)是實(shí)施計(jì)劃用電、節(jié)約用電、安全用電的技術(shù)手段，它將在用電管理現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程中起到越來越重要的作用。相信，電力負(fù)荷控制技術(shù)將會(huì)得到更加迅速的發(fā)展和更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙家駒.電力負(fù)荷控制[M ].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[2]王月志.電力技術(shù)控制技術(shù)[ J].東北電力技術(shù)，2003（3）.

[3]任燕.基于無線通信技術(shù)的電力負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[ J].電工技術(shù)，2004（10）.

[4]楊永泉.電力負(fù)荷控制設(shè)備的功能擴(kuò)展[ J].東北電力技術(shù)，2001（2）.