第九章負荷控制和管理系統第1頁，課件共42頁，創作于2023年2月電力負荷控制(LoadControl)是對用戶的用電負荷進行控制的技術措施。可簡稱為負荷控制或負控技術。第一節概述第2頁，課件共42頁，創作于2023年2月20世紀20年代初，電力負荷控制裝置由英國開始應用20世紀30年代，英國、法國、德國等先后研制出多種類型的電力負荷控制裝置。70年代,隨著電子技術的發展和計算機的廣泛應用，電力負荷控制由分散型向集中型發展。我國20世紀80年代出現了電力負荷控制系統90年代中后期，負荷控制系統功能已經得到擴充，成為一個實時綜合管理系統——負荷管理系統LM（LoadManagement）。為了發揮用戶在負荷管理方面的積極作用，又出現了一種新的管理方式——需求側管理DSM（DemandSideManagement）。電力負荷控制的發展第3頁，課件共42頁，創作于2023年2月為了解決電力供求之間的固有矛盾，提高電網的經濟運行指標，保障電網的安全運行。實現負荷管理的目的第4頁，課件共42頁，創作于2023年2月運用市場模式、強調利益、滿足需求原則，引導用戶改變用電方式、用電時間、合理消費、多用低谷電和季節電、多采用高效率設備。需方管理概念第5頁，課件共42頁，創作于2023年2月需方管理的主要內容削峰轉移負荷戰略性壓負荷

戰略性增負荷

形成靈活負荷填谷是通過對負荷的直接控制或利用可間斷用電的電價等措施，減少高峰需量，從而減少最不經濟發電設備的運行，推遲新的高峰容量，以達到降低電力公司的費用。

如果電力公司擁有充裕的運行費用低的設備容量時，修改季節性或峰外用電的電價和鼓勵采用新工藝，能增加峰外時間的用電。

將分時電價制、大型用電設備的輪用和儲熱方案等結合起來應用是鼓勵用戶提高用電效率，促進余熱發電和其他技術，能降低整個用電時期的負荷需求量，從而推遲對新容量的需求并降低平均燃料費用。應用電氣新工藝取得可控制的負荷增長部分用戶愿意放棄供電質量和可靠性來換取減少供電費用或得到其他獎勵。例如。預定需量供電，當電力公司根據協議要求將需量限制到預定水平時，允許用戶在一系列減負荷辦法中自由選擇一種。第6頁，課件共42頁，創作于2023年2月DSM圖9-1DSM負荷管理的目標

第7頁，課件共42頁，創作于2023年2月一、負荷電力系統的負荷就是系統中各個用電設備消耗功率的總和。第二節負荷管理的基本概念第8頁，課件共42頁，創作于2023年2月有功負荷負荷分類按物理性能分按性質分按重要性及可靠性分

按用電時間分按電能的生產過程分無功負荷發電負荷供電負荷用電負荷單相負荷三相負荷不平衡負荷沖擊性負荷畸變性負荷一級負荷二級負荷三級負荷年負荷季負荷月負荷日負荷時負荷分負荷第9頁，課件共42頁，創作于2023年2月2．負荷曲線實際的系統負荷是隨時間變化的，反映負荷隨時間變化規律的曲線，稱為負荷曲線。按負荷種類分：有功負荷曲線、無功負荷曲線；按時間長短分：日負荷曲線、月負荷曲線、年負荷曲線；按計量地點分：個別用戶負荷曲線、電力線路負荷曲線、變電所負荷曲線、發電廠乃至整個地區、整個系統的負荷曲線。將上述三種特征按需組合，就確定了某一種特定的負荷曲線。第10頁，課件共42頁，創作于2023年2月（a）折線形日負荷曲線

（b）階梯形日負荷曲線

圖9—2電力系統日負荷曲線

負荷曲線中的最大值稱為日最大負荷Pmax

負荷曲線中的最小值稱為日最小負荷Pmin

電力系統日負荷曲線，描述了一天24小時負荷的變化情況．

第11頁，課件共42頁，創作于2023年2月（1）負荷率：電網負荷率一般指的是日負荷率，用一晝夜內系統的平均負荷與最大負荷之比表示，其中平均負荷由日電量除以24h后得出。3．負荷曲線的主要特性指標負荷率日平均負荷最大負荷定點負荷率：定義為一日內的平均負荷與所考核時段內的最大負荷之比。第12頁，課件共42頁，創作于2023年2月(2)最小負荷率：它是測計時段內負荷曲線中最小功率與最大功率的比值。(3)最大負荷利用小時：假定測計時段內電壓和功率因數都保持不變，在時段Tmax內，某元件在變化電流下所通過的電能等于在最大電流下持續時間Tmax通過的電能，則稱Tmax為最大負荷利用小時。(4)年最大負荷利用率δ：年最大負荷利用率等于該年最大負荷利用小時除以全年小時數，即δ=Tmax／8760。第13頁，課件共42頁，創作于2023年2月15min/30min/60min需求：指一個電氣設備或系統在15min、30min或60min內的需求或負荷的平均值。在分時計價的系統中，電力是以15min、30min或60min的需求為參考進行定的。

4．15min/30min/60min需求第14頁，課件共42頁，創作于2023年2月指一個電氣設備或系統在給定期限(如1月或1年)內，15min、30min或60min需求的最大值。5．最大需求按15min計算的需求最大

按60min計算的需求最小

通常使用30min來計算最大需求

圖9—3最大需求隨時間段長度變化

第15頁，課件共42頁，創作于2023年2月（1）緩解供電緊張，減輕電網壓力，減少拉閘限電。（2）防止周波、電壓降低，保證電網安全。（3）通過調荷，挖掘設備潛力，可減少或不增容，節省設備投資。（4）降低線損，節約用電。二、調整負荷的意義第16頁，課件共42頁，創作于2023年2月三、負荷管理下的多種電價負荷管理下的多種電價峰谷分時分季電價實時電價單一電價梯級制電價二分電價功率因數電價定時電價

根據用電區域、供電電壓，將一天分成若干個時段，每個時段的電價固定，但卻不同、大小取決于該時段的系統負荷曲線的電價體系。

圖9-4峰谷分時、分季電價實例實時電價在每個時段的電價是根據當時記錄到的系統負荷需求實時決定的。

這種電價是以用戶安裝的電能計量表示出的實際千瓦時數為計費依據。

也叫分塊電價是把用戶每月使用的電量分成若干梯級，各級之間電價不同。規定一個標準功率因數值后，用戶的功率因數值如高于規定值，減少基本電費；如低于規定值，增收基本電費。定時電價又稱間斷供電電價。這種辦法明確規定用戶用電時間一般在電力系統的低谷時間內，也就是每天的22時到次日8時，其它時間禁止用電。

電價包含kW或kVA等表征負荷容量的收費以及kWh收費兩部分。用戶應付的電費是兩部分之和。第17頁，課件共42頁，創作于2023年2月1．遠方抄表及自動計費功能2．科學的防竊電功能3．負荷預測功能4．線損計算功能四、負荷管理系統的主要功能第18頁，課件共42頁，創作于2023年2月(一)降壓減負荷

已知：P=U2/R；可見電壓的變化對負荷影響較大。電網正常運行狀態下允許電壓在額定值的一定范圍內(如10％)變化，這就為在系統高峰負荷期間，通過暫時降低有關線路電壓來減輕系統的總負荷提供了可能。實現方法：在饋電線路的末端，安裝一個稱為線路電壓傳送器LVT(LineVoltageTransducer)的現場FTU，用以監視降壓減負荷期間該點的電壓，使之不低于容許的最小值。此外，線路電壓調整器VRC(VoltageReductionController)接收控制中心發出的控制信號，控制線路電壓調整器的輸入分接頭動作。第三節負荷控制系統第19頁，課件共42頁，創作于2023年2月這是對用戶可控負荷(空調、熱水器、儲熱系統、冷藏庫、冷熱水泵等)最靈活而又有效的一種負荷控制方式。實現方法：采用可尋址的智能電能表AIM(AddressableIntelligentMeter)，也可稱為是一種特殊功能的現場FTU。這種可以雙向通信的現場FTU，可按址進行遠方讀表。也可以成組接收命令。根據電能累加寄存器記錄的峰、平、谷不同時段內被控和未控的電能數來控制負荷，當負荷超過預定的過負荷值時啟動。(二)用戶可控負荷周期控制第20頁，課件共42頁，創作于2023年2月這是最簡單的一種減負荷措施，由單向通信的負荷管理終端LMT(LoadManagementTerminal)即可完成。

實現方法：切除用戶的可控負荷，既可用簡單的“跳閘”、“合閘”命令來控制，也可用采用負荷周期控制的方式來實現。即：選擇最大的減負荷間隔(一般為60min)，并設定執行周期為100％。此時，每接近60min時即發出一次控制命令，保持減負荷狀態不變，直到系統負荷降到預定的復歸值為止。(三)切除用戶可控負荷第21頁，課件共42頁，創作于2023年2月二、負荷控制系統的基本原理負荷控制方式間接控制方式集中型控制

分散型控制

直接控制方式通過一定的行政或立法手段，發布電價政策、用電法規等，用經濟措施約束控制用戶的用電情況。

是直接對電力負荷進行控制的方式是指在用戶端安裝不同功能的控制裝置，分別控制用戶的用電量，最大負荷和用電時間，而且這些控制裝置相互聯系，獨立地發揮各自的控制作用是指中央控制機通過通道設備將控制指令傳送到安裝在用戶端的接收裝置，來對負荷進行控制。第22頁，課件共42頁，創作于2023年2月負荷控制終端是裝設在用戶端，受電力負荷控制中心的監視和控制的設備。負荷集中控制系統組成負荷控制中心傳輸信道

負荷終端設備有線信道雙向終端單向終端無線信道單向終端只能接受負荷控制中心的命令，如遙控開關、定量器等既能接受負荷控制中心的命令，又能將用戶信息上傳給負荷控制中心，實現雙向信息傳輸。用來對各負荷終端進行監視和控制的中心站，也叫主控站。

負責將控制中心發出的負荷控制指令傳送到負荷終端設備

第23頁，課件共42頁，創作于2023年2月負荷集中控制系統控制方式有線信道無線信道電力線信道自建電臺廣播電臺控制電話線信道工頻控制音頻控制載波控制第24頁，課件共42頁，創作于2023年2月有線負荷控制信號的傳輸是通過電力載波和市話或專用電話進行。特點：與通訊系統共用同一線路，一次投資省，適用于對信號傳輸實時性要求不高的地方。1．有線負荷控制第25頁，課件共42頁，創作于2023年2月工頻控制技術是一種雙向通信方式，它也是利用電力傳輸線作為信號傳輸途徑，并利用電壓過零的時機進行信號調制。優缺點：信號發射機簡單便宜，適宜在供電電源波形好、負荷小的地區使用。信號容易受電網諧波影響，抗干擾性差，多用于單向傳送信號。（1）工頻控制第26頁，課件共42頁，創作于2023年2月圖9—6工頻控制的原理

調制電路

波形圖

在50Hz工頻電壓Vs過零點附近(25o左右)的很窄的區間內（τ區間)，根據需要(如傳輸“1”碼時)，在遠方控制點準確的控制調制電路中可控硅S的控制端，使其導通，產生電流is，導致Vs發生輕微的電壓波形崎變，位于遠方控制點的檢測設備能夠檢測出這個電壓波形崎變，并還原出所代表的碼元。

第27頁，課件共42頁，創作于2023年2月音頻控制:從位置適中的地點，把音頻信號疊加到供電網絡上，利用音頻信號對連接在遠方饋電線上的繼電器進行控制，從而控制遠方的負荷。音頻命令信號：包含兩個音頻脈沖，利用脈沖之間經歷的時間間隔不同表示不同的命令。第一個脈沖稱為“起始脈沖”(StartingImpulse)，第二個脈沖則稱為“序脈沖”(orderImpulse)。位于遠方的每個接收繼電器都經過調諧和設置，只能接收與該設置相對應的那些特定的“序”(Order)命令。（2）音頻控制第28頁，課件共42頁，創作于2023年2月音頻控制的優缺點：信號在電網中傳輸不受外界條件的影響，可靠性高，適宜在負荷廣、地形復雜的地區使用。音頻信號發射機和耦合設備價格高，沒有雙向終端，所以音頻控制為單向傳輸，只能進行遠方遙控開關，控制方法停留在拉閘的水平，不能作為計劃用電的有效手段，使其發展前景受到限制。第29頁，課件共42頁，創作于2023年2月載波控制：將信號調制在高頻信號上通過電力線路進行傳輸。載波控制的優缺點：可以實現單、雙向傳輸，載波控制可靠性高，適宜負荷密度大的地區，抗干擾性好。在施工時和以后的維護中，涉及大量的變電站一次設備，電力部門投資較大。（3）載波控制第30頁，課件共42頁，創作于2023年2月電話線復用方式負荷控制：通過中心站自動撥號或隨機撥號接通某一終端進行負荷控制。組成：中心站、直接接到電話線的各種終端缺點：不能實現“群控”。（4）電話線復用控制第31頁，課件共42頁，創作于2023年2月無線負荷控制系統是指以無線電作為信息傳輸通道對地區和用戶的用電負荷、電量及時間進行監視和控制的技術管理系統。2．無線負荷控制第32頁，課件共42頁，創作于2023年2月統的組成典型無線電負荷控制系負控中心通過無線電波將各種控制命令發射出去，用戶端接收到信號后，經調制解調器解調，并執行相應的命令。

為了在地形較為復雜的地區，實現大面積的數據傳輸

第33頁，課件共42頁，創作于2023年2月三、負荷控制系統的功能負荷控制系統的功能負荷控制中心的功能負荷控制終端的功能遙測功能遠方設置功能管理功能遙信功能通信功能控制功能系統自診斷和自恢復功能數據采集記錄與負荷控制中心通信當地顯示報警功能參數設定主要任務是要能實時地監測各個用戶的負荷，并且綜合地了解各個地區的負荷總值、實行監督并進行記錄打印；異常情況下給予報警處理，在緊急情況下能迅速地將系統的負荷水平降下來。

通過定時和隨機巡測，遙測電力用戶的各種用電參數來了解其用電狀況

通過巡測，對用戶終端的狀態、定值進行查詢

可以根據電網運行情況及用戶用電情況的變化隨時調整用戶終端的各種參數的設置

通過對點控、組控、統控等方式，跳開用戶的負荷開關，進行拉閘、合閘等命令，達到調整系統負荷、保證系統安全可靠運行的目的。控制功能又分為緊急限荷和計劃限荷兩種方式。

管理功能主要包括信息的錄入、查詢修改等功能；檔案管理功能；數據分析功能；外延多機聯網功能；報表打印、防誤發命令等管理等功能．包括與電力調度中心交換信息；與上級負荷控制中心或計劃用電管理部門交換信息；與計算機網絡通信。現場數據的實時采集、記錄；開關狀態信息的采集與記錄；日、月分時電量的采集與記錄；最大需量、最大需量時間量的采集與記錄；對電能表數據進行凍結等。采集并向遠方發送狀態信息，狀態變位優先傳送實時控制和接受并執行負荷控制中心的命令并產生跳閘記錄；并具有接收主站校時功能。具有裝置故障和遙測越限報警功能。能當地或遠方進行系統參數設置和功率及電量限值的設定。第34頁，課件共42頁，創作于2023年2月電力負荷管理系統:是一個集負荷監測、需求側管理、電能管理、營業抄收、計量監督等一系列功能于一體的綜合管理系統。負荷管理系統防竊電功能:是利用存放在服務器數據庫中，已采集到的各類用戶的用電數據，并通過在線監測與用電分析來判斷用戶是否用電異常及具竊電嫌疑的一項主要技術手段。第四節負荷管理系統的防竊電功能第35頁，課件共42頁，創作于2023年2月（1）失壓竊電：使計量回路的某相或全部相斷開或將電壓引線拆除，只有電流而無電壓，使電能表無法正確計量。（2）欠壓竊電：正常用電計量時，計量表的表尾電壓應與實際系統電壓相等或計量回路電壓相等，其計算的有功電量等于實際用電量，如將引入表尾電壓引線等虛接后，其真正引入表計的電壓值低于實際值時，表計的計量值則低于實際值，達到少計量的目的。一、常見的竊電手段第36頁，課件共42頁，創作于2023年2月（3）CT短接：在用電過程中，將CT短接，使得計量回路電流經短接線流出，計量表無電