利用负荷报警控制系统有效控制用户超约定容量运行

2011-02-08毛志斌陈伟江

电力需求侧管理 2011年1期

毛志斌，陈伟江

（衢州电力局，浙江衢州 324000）

每年因为用户的超容量运行，造成电气设备故障和供电企业的基本电费损失的情况屡见不鲜。如何利用技术手段控制好用户的变压器，使其按约定受电容量运行，是目前亟待解决的问题。

1 用电负荷管理现状

据浙江省衢州电力局衢江供电分局2010年4月的统计，衢江供电分局供电营业区内的电力用户存在超约定容量运行的专用变压器用户数量达144户，占专用变压器用户总数的10%左右。现有的负荷监控措施对用户的用电负荷管理没有发挥应有的作用，特别是对用户的超容量运行没有采取有效的管理手段。

在2010年7—8月间实施的高耗能行业用户限电工作和有序用电工作中，由于对用户的负荷情况掌握的不够及时，没有有效地在短时间内实现限电用户负荷下降，造成调度人员不得不采用拉闸限电的措施保证电网的安全运行。对用户负荷采取及时有效的控制是保证有序用电工作顺利执行的重要手段，也是减少用户因拉闸限电造成的损失的有效办法，更是体现供电企业优质服务水平的重要标志。

目前各级用电检查部门对用户的用电容量管理处于一种停滞不前的状态，面对不断出现的用户超容量运行情况，没有采取有效的措施进行制止和处理。虽然近几年专用变压器用户都安装了电力用户现场管理终端，但是目前的终端系统仅仅起到了监测统计功能，没有发挥负荷管理的作用。目前，用电检查人员亟待挖掘新的技术和解决途径，完善负荷管理的手段，最终实现对用户负荷的有效管理。

2 用户超容量运行原因分析

对于目前存在比较严重的用户超容量现象，通过对144户超约定容量运行用户的现场调查分析，得出用户超容量运行的原因主要有以下2个方面。

（1）目前电价政策中两部制电价的规定造成了用户超约定容量运行行为的不断发生。

我国的供电政策规定：对于装变容量大于或等于315 kVA的工业用户，按照现行的电价体系，该类用户需执行大工业电价，并执行两部制电价。基本电价按变压器容量或最大需求量计费，由用户进行选择，并在一年之内保持不变［1］。

按照受电容量计算基本电费，虽然计算便捷，但是也容易造成管理漏洞。部分已执行两部制电价的用户，为减少基本电费开支，少报用电设备容量，实际使用中利用变压器长期超载手段，造成供电企业的基本电费流失。此类用户用电容量和用电量较大，在生产工艺的某几个环节，用电容量增加很多，但持续时间只有几个小时，属于短时间的超容量运行，因此用户为了达到少交基本电费的目的，就会采用变压器超载运行的方式。

还有部分用户为规避实行两部制电价，少报用电设备容量，利用变压器的超载，实际使用负荷远远超过300 kW。这类情况主要存在于250 kVA及以下的专用变压器用户中。此类用户往往采用一班制工作时间，用电容量比较大，但因为工作时间不长，每月的用电量不大，用户为了控制电费支出，就采用变压器超容量运行方式来达到目的。

（2）目前电价政策中执行的功率因数调整电费也是造成用户超约定容量运行的动机。

目前功率因数调整电费的执行标准规定：①功率因数标准0.90适用于160 kVA以上的高压供电工业用户（包括社队工业用户），装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3 200 kVA及以上的高压供电电力排灌站；②功率因数标准0.85适用于100 kVA及以上的其它工业用户（包括社队工业用户），100 kVA及以上的非工业用户和100 kVA及以上的电力排灌站；③功率因数标准0.80适用于100 kVA及以上的农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由电业局直接管理的趸售用户功率因数标准应为0.85；④居民生活用电和网内互供电不实行功率因数调整电费办法［2］。

部分用户采用少报用电设备容量、安装小容量变压器的手段，达到减少配电设备投资和不考核功率因数的目的。这类情况主要存在于一些80 kVA专用变压器用户。按照功率因数考核标准，100 kVA以下的专用变压器用户不用考核功率因数，配电柜也就可以相应减少电容补偿柜、出线柜和进线柜，只需用一台综合计量柜即可。如果用户少报用电设备容量，可直接省去安装费用数万元，并可在今后的使用中不考核功率因数。

3 用户超容量运行管理存在的问题

造成目前用户超容量运行检查和管理困难的原因有以下3个方面。

（1）现场管理终端没有发挥应有的负荷控制作用

目前，现场管理终端仅仅起到了负荷数据采集和统计的作用，终端的另一重要功能——负荷控制没有得到很好的运用。

虽然现场管理终端具备负荷临界预警和超负荷控制功能，但对用户的无意超载行为没有提醒功能，一旦达到设定的阈值就直接跳开总进线，造成用户全站停电，对用户的正常生产带来很大的影响。这一功能虽然能在一定程度上实现用电管理，但导致用户对用电管理意见大，因此供电部门为保证用户的用电，一般都不开启负荷控制功能。这样，现场管理终端就成了纯粹的数据采集与统计作用的设备。

（2）供用电合同中有关容量管理的条款不利于对用户超容量运行的处理

目前的《供用电合同》对超容量运行行为的界定不够明确。在处理过程中，如果用户在没有更换变压器的情况下，超容量运行的定量确定争议较大，不利于后期的违约用电处罚［3］。

（3）对用户的负荷控制手段形式单一、效果差

目前供电企业对用户的实时负荷控制方式是一种低效率的方式：通过电话和短信方式去通知用户降低负荷到正常范围。这种方式效率低、效果差，用户执行得也不及时和彻底，很难达到迅速、快捷、有效的负荷控制工作要求。

4 负荷报警控制系统的实现

用电检查人员针对用户超约定容量运行控制的困难，提出了利用负荷报警控制系统来提高对用户超约定容量运行的控制能力。超负荷控制的关键是：①超负荷的认定；②超负荷后的现场及时报警，提醒用户主动配合、控制负荷；③用户主动控制失败后的强制减载。

针对上述3个问题，设计开发了负荷报警控制系统，系统由以下2部分组成。

（1）超负荷检测模块

超负荷检测模块是一个简单的检测是否过负荷的模块，检测对象是负荷侧的视在功率，因此功率因数与系统判断结果无关。而电压一般情况下只反应供电侧的变化情况，与负荷侧的变化没有太大的关联，因此在供电电压正常范围内，电压的微弱变化对于负荷报警控制系统判断用户是否超容量运行无直接影响。又因为三相系统基本平衡，所以只用检测某一相的电流就可以判断是否过负荷。这样的结果是设备材料成本直线下降，相对动辄上万的系统，该方案的成本只有它的1/10。

另外超负荷检测模块提供了冲击性负荷和短时性过载负荷误报的解决方案。该模块有一个可设定的延时，如果用电企业在某一段时间内短时过载为正常情况，则可以设定一个时限，短于这个时限的都不会被认为是超负荷，从而保证了只有在真正超负荷时检测模块才报警。

模块采用单片机技术，采样部分使用电磁隔离，输出部分使用光耦隔离加电磁隔离，确保模块的安全性。其原理框图如图1所示。

（2）超负荷报警控制器

图1 超负荷检测模块原理

超负荷报警控制器通过接收超负荷检测模快发来的开关量信号，记录连续超负荷时间，并在设定时间到时发出一个开关量信号，用户可以把这个信号接在不重要的负荷的断路器跳闸回路。如果报警期间人为干预没有降低负荷，或者报警没有被值班人员发现，可以在延时到后切掉不重要的负荷，以保证整体负荷不超载，避免全厂停电或造成超约定容量用电。当然，用户可根据自己的需要，以人工干预的形式来调节负荷。

超负荷报警控制器可通过LED显示连续超负荷的时间，值班人员通过观察已经连续过负荷的时间，为干预行为的急缓做参考。

此外，声光报警器可以通过预留接口与控制器相连接。声光报警器的特点是声音报警时同时发出闪光信号，功耗低，寿命长，报警声音响亮，灯光信号显眼。超负荷报警控制原理框图如图2所示。

图2 超负荷报警控制器原理

5 应用实例

衢江供电分局针对目前用户负荷容量控制中存在的难点问题，会同上海聚仁电力科技有限公司研制了ROAS型负荷报警控制系统并投入了使用。该型负荷报警控制系统是一款以智能CPU为主要控制元件的智能控制器，接收负荷管理终端或电流（电压）互感器发出的过负荷信号并进行一定延时，具有声光报警、延时跳闸及指示过负荷时间的功能。

该设备充分利用CPU可编程特性，用一片CPU实现长时限的延时、报警和跳闸。采用拨码预置延时值，功率定值，方便直观，可以解决大部分智能控制器需配置辅助电源才能设定的问题。拨码设定值在控制器通电运行后更改无效，只有在断电后重新设定后才会被认可，避免了运行时更改定值或误操作造成误动。由于内部采用高精度晶体管振荡器，一次延时非常准确，每秒的延时误差可以控制在1ms以内。采用工业级CPU编程处理，电源采用电磁隔离，抗干扰性能大幅提高［4］。

用电检查人员在一部分用户的设备上安装了该型负荷报警控制器，用户使用后反映良好。主要体现在以下5个方面：①安装简便，可以在不停电情况下完成安装；②报警效果明显，可以按照用户不同的需求实现远距离报警；③设备体积小；④设备采用计算机技术，功耗小，使用可靠性高；⑤设备可扩展性好，可以按照厂区实际负荷重要性，通过建立控制网络实现对整个厂区多台变压器或多条出线的分时、分次的立体控制，最大限度限制用电负荷，合理运用电能，最终达到节电、安全的目的。

3家有超容量运行现象的用电企业安装了ROAS型负荷报警控制系统，对负荷管理终端中负荷每日96点记录数据进行比较，结果如表1所示。