一種負荷管理裝置及管理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種電力負荷管理控制的技術領域，具體的來說，是一種負荷管理裝 置及管理方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電力事業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)的暫時調(diào)控，我國電力供需矛盾有所緩解，電力負荷 控制系統(tǒng)的"控制"功能作用相對減弱。而由于國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對 電能質(zhì)量和負荷管理水平的要求卻越來越高。隨著電力負荷管理系統(tǒng)的不斷推進和發(fā)展， 系統(tǒng)的應用需求和功能已由單一的電力負荷監(jiān)控發(fā)展成了集變電站集中抄表、大用戶負荷 管理、中小用戶負荷采集、公用配變監(jiān)測W及并網(wǎng)自備電廠管理等多種功能于一體。而現(xiàn)有 的電力負荷管理控制系統(tǒng)已無法滿足供配電的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種負荷管理裝置及管理方法，其管理方法包 括用戶分類、調(diào)峰、電價補償計算W及價格需求關系計算，管理裝置包括主控單元、顯示操 作單元、通信單元、輸入輸出單元、交流采樣單元、監(jiān)測告警單元及開關電源等。
[0004] 電力公司對智能表計獲取的用戶負荷數(shù)據(jù)進行聚類分析后，將用戶按照不同的負 荷形態(tài)進行精細化用戶分類。電力公司根據(jù)不同類別的負荷形態(tài)為該類的用戶提供交互方 式選擇，用戶則按照其意愿申報相關交互方式需要的參數(shù)。電力公司在與用戶協(xié)商校驗用 戶申報參數(shù)的可行性之后將申報的互動負荷編入交互負荷備用庫，作為在不同電力供應缺 口下，負荷交互調(diào)用過程中的調(diào)用對象。
[0005] 當用戶都按照其自身負荷形態(tài)W及自身意愿編入負荷互動備用庫之后，電力公司 能夠根據(jù)上級調(diào)度部口日前下達的電力供應缺口大小，按照一定的優(yōu)化規(guī)劃原則選擇適宜 的次日用戶負荷互動計劃，并引導用戶實施W緩解供應缺口，削減電網(wǎng)調(diào)峰成本，提高供電 可靠性。
[0006] 在獲取了用戶的互動負荷信息之后，電力公司需要根據(jù)預測的缺口等級、系統(tǒng)的 調(diào)峰備用信息W及用戶的交互方式對負荷交互過程進行優(yōu)化建模，并尋求最優(yōu)的負荷互動 方案。方案的發(fā)布需要獲得用戶的校驗與確認，方案執(zhí)行之后電力公司也需要對用戶的執(zhí) 行情況進行評價，如果存在經(jīng)濟補償?shù)那闆r需要按照執(zhí)行情況對用戶做出相應的補償，如 果沒有補償機制也需要對未按計劃執(zhí)行的用戶進行懲罰，并反饋至互動負荷備用庫中。
[0007] 負荷管理的主要手段包括削峰、填谷、移峰填谷等，實現(xiàn)的手段因用戶的能源結構 不同而不同。
[000引時段錯峰指的是用戶通過提前或者延后工作時段從而有效將自身用電高峰與系 統(tǒng)負荷高峰錯開，起到削減電網(wǎng)峰值負荷的作用。
[0009] 移峰填谷指的是有條件的用戶安排一部分生產(chǎn)計劃至低谷時段，多適用于全天生 產(chǎn)的且峰谷差率較大額用戶削峰類。
[0010] 削峰，如可中斷負荷，不再由電力公司單方向地下達限電行政指令，而是由用戶申 報最大承受削峰比例與可削峰時段，電力公司確認后在日前規(guī)劃時對參與削峰負荷進行調(diào) 用。
[0011] 負荷的交互需要消納日前預測的區(qū)域電網(wǎng)供應缺口，即對每一時段t都有：
其中JSr表示系統(tǒng)日前預測的次日最大電力供應能力，巧(々為預測的各時段系統(tǒng) 負荷大小。由于存在多種負荷交互方式，式中(句為幾種不同交互方式下負荷變化量的 總和，如下式所示，式中，&巧*"的、巧、分別表示用戶i由時段錯峰、 移峰填谷、削峰分別造成的在t時段造成的負荷削減量，當負荷削減時為正值，負荷增加時 為負值
電力公司在進行電價調(diào)整時，會影響負荷的需求，負荷需求的價格彈性情況如下：
式中： 巧>)-電力用戶的負荷需求彈性； P-用戶的需求電價； Q-用戶的負荷需求量。
[0012] 根據(jù)巧>)的大小可W將需求價格彈性分為五種： ① 完全無彈性，即剛性負荷：巧>)=0時，表示不管價格如何變動，需求量保持不變； ② 缺乏彈性；當〇< <1時，表示隨價格變動，引起需求量較小程度的變動； ⑨線性彈性；!a虹)| =1，巧示P的任一變動，會引起Q的同等程度的變動； ④指數(shù)彈性；1<1刮P)l<m，表示P的任一變動，會引起Q的較大程度的變動； ⑥完全彈性；i巧試1=?，表示P的任一變動，會引起Q的無限變動。
[0013] 負荷需求的價格彈性反應出需求變化與電價變化的關聯(lián)性，負荷需求會隨著電價 的上升而減少，而且在不同的價格水平上用戶需求的彈性是不同的。
[0014] 負荷根據(jù)各用戶的不同類型進行支付。購電成本為：
式中 C-總購買成本； 發(fā)電備用容量出清電價； &I-購買第i個發(fā)電廠的備用容量； 巧^一支付第j個用戶的可中斷補償： 購買第j個可中斷負荷的容量； 用戶為了滿足其自身對電力高的可靠性要求，就必須支付高價電費。
[0015] 用戶在電能可靠性的花費F為： 開二巧+巧 巧為購電費用，巧為可靠性損失費用； 用戶在不參加可中斷負荷管理時，購電費用為購電電價與購電量的積： 巧二巧xe 巧> 為電價，e表不購買的電能； 可靠性損失費用為與購電電價相對應的供電不可用電能與單位電能的缺電損失之 積： =cx〇-rj)x/' 5為與A對應的電能的可靠性表示不在可中斷管理條件下的單位電能損失費用。
[0016] 用戶在參加可中斷負荷管理時，購電費用為在不參加可中斷負荷時的購電費用 巧j與電力公司對用戶的補償之差： cj為電力公司對用戶的補償； 可靠性損失費用巧.*對購電電價相對應的供電不可用電能與單位電能的缺電損失之 積， 巧.f=ex〇l-巧)x與- 與j表示在可中斷管理條件下的單位電能損失費用；在明確了電價的調(diào)節(jié)與負載需求 的關系后，通過負荷管理裝置來進行負載的測量、監(jiān)控與控制。
[0017] 負荷管理裝置由主控單元、顯示操作單元、通信單元、輸入輸出單元、交流采樣單 元、監(jiān)測告警單元及開關電源等組成。
[0018] 主控單元；完成所有的數(shù)據(jù)采集及處理、控制、數(shù)據(jù)通信、語音提示功能及協(xié)調(diào)其 他智能模塊的工作。
[0019] 顯示操作單元；用于負荷管理終端實現(xiàn)必要的數(shù)據(jù)、狀態(tài)、信息顯示輸出W及鍵盤 輸入，是終端的人機界面部分。
[0020] 輸入輸出單元：完成信號的調(diào)理及隔離、輸出信號的驅(qū)動及隔離；在電力負荷管 理終端具體是指遙信、遙控、脈沖、模擬量、抄表等。
[0021] 通信單元；實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信及語音傳輸，是由調(diào)制調(diào)解電路及無線基站組成，可W采 用很多不同的通信方式，如GPRS、CDMA、光纖等。
[0022] 交流采樣單元；通過電壓或者電流互感器采集實時電網(wǎng)交流信號，用W計算電流、 電壓、功率、電量、相角、周波、諧波等。
[0023] 監(jiān)測告警單元：對遙測數(shù)據(jù)進行分析比對，當數(shù)據(jù)異常時進行報警。
[0024] 電源系統(tǒng)；由高可靠性電源將交流輸入轉(zhuǎn)換為各模塊所需要的直流供電，包括開 關電源和線性電源兩種，要求高可靠性和較高的轉(zhuǎn)換效率。
[0025] 主控單元是由微處理器CPU電路、存儲器、時鐘電路、定時器、輸入輸出電路、通信 接口電路、語音電路等組成。主控電路是終端的屯、臟，所有的采集、運算、控制指令發(fā)布等工 作，均曲主控單元完成。主控單元主要實現(xiàn)模擬量、脈沖量、遙信的采集，完成與主站的通 信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算、抄表、打印、語音、控制等功能。
[0026] 交流采樣單元完成對來自電流互感器、電壓互感器交流信號的實時采樣，計算電 流、電壓、功率、電量、周波、相角、諧波等數(shù)據(jù)。輸入的各路交流電壓和各路交流電流，經(jīng)由 電壓、電流互感器，分別轉(zhuǎn)換為小電流信號，經(jīng)由放大和調(diào)理電路，再將信號送到采樣保持 電路，然后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，最后由處理器巧片通過軟件，計算出各類數(shù)據(jù)。同 時，對其某相電壓信號經(jīng)過施密特比較器整形為方波，送入中央處理器，進行頻率跟蹤，來 調(diào)整采樣間隔，保證測量的精度。
[0027] 顯示操作單元用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入及鍵盤輸入。顯示操作單元負責管理幾個主要 用于項目顯示選擇和功能切換的面板按鍵。另外還控制多個L邸面板指示燈，該些面板指 示燈可W用于指示；運行、允