基于低压用电负荷自动控制技术的研究

黄孟哲，詹一佳，黄国政，易 晋，梁社潮，郭 亮

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门 529000）

0 引言

随着主网和中压配电网的智能化水平不断提升，影响终端用电客户的低压配电网的智能化越来越受到重视，特别是低压用户需求的多样化和新能源低压电源的涌现，使得低压配电网智能化技术研究得到广泛的重视，但由于低压配电台区数量巨大，如果象高中压那样采用人工编制拓扑图和直接采集低压开关实时数据，需要的人力物力成本将大大超越电网企业的承受力。

为了减少投资，目前国内有不少科研团队对这些难点技术开展攻关，力求能自动生成低压拓扑图，主要采用的技术路线有：①通过在低压出线开关、低压分支箱、电表箱等处部署采集装置，采集各点的遥测、遥信量，通过出线开关的P、Q、I 与分支开关的相应量匹配情况以及开关与用户电表相应的P、Q、I 量匹配情况来推出它们之间的拓扑关系从而生成低压拓扑图；②在低压出线开关、低压分支箱、电表箱等处部署拓扑通信模块，通过终端与各通信模块通信获取低压拓扑结构。这种两种方式都存在投资大、维护工作量大，生成的低压拓扑图准确度无法达到100%的准确性，使得低压配电网智能化发展受到极大的制约。

另一方面，大家对低压电网智能化所带来的效益还认识不够，绝大多数人只能从电网的运行维护和管理角度来评判低压电网智能化可能带来的成效。探讨把对低压用电负荷的控制应用到电网调度领域，实现电网调度的智能化。同时，研究通过开关台账和户表台账自动生成低压配电网拓扑的技术成果，以及通过科技项目研制的多功能低压数据采集智能终端（简称多功能终端）实现的对低压节点实时数据的采集技术。希望能对低压电网智能化的发展起到抛砖引玉的作用。

1 目前低压用电负荷控制存在的难点问题

低压用电负荷存在数量巨大、单个负荷小、分布散等特点，要对低压用电负荷采用传统类似对中高压电网的控制方式进行远程控制是十分困难的，主要是由于低压台区和低压开关节点的数量庞大，采用人工绘制的方法绘制所有低压电网拓扑图模所需要的费用以及采集所有低压开关节点实时数据所需的装置投入是供电企业根本无法承担得的；同时，采用传统方法建成的系统，其数据维护的工作量也十分巨大，这些都是制约低压电网自动化发展的难题。

此外，要实现对低压用电负荷的控制，传统的方法也只能是通过遥控低压开关来实现，这种方法工作量大、也不科学，每次分闸会造成用户所有用电负载失电，不仅会造成用户生活的不便，随着城市建设的现代化水平的不断提升，整户、整片停电存在不可预知的风险。

2 实时低压数据的采集与处理

2.1 低压电网拓扑自动生成技术

配网低压拓扑图是建设低压自动化的基础，由于低压拓扑图的数量较大，采用传统的人工编制方法根本无法大规模推广应用，目前的正在研究解决办法是通过在低压开关、低压分支箱、电表箱等处部署通信模块，通过与台区网关通信从而生成低压拓扑图，但这种方法投资大、维护工作量大，很难得到推广实施，介绍利用低压电网开关及用户台账信息自动生成低压拓扑图，通过对低压开关进行拓扑编号，用户电表关联末端开关这种方式，实现自动生成低压台区拓扑图，这种方法通过维护人员建立低压电网开关及用户台账，确定开关之间的联系关系，并通过拓扑编号表示出来。

2.1.1 拓扑编号原则

（1）拓扑编号的格式，以“K”开头，后跟10 位阿拉伯数字，每两位代表一层开关，共5 层。每层开关编号取值位“01～99”，下层继承上层的编号，本层以下每层全定义为“00”；如某开关，它处于第一层，且为最先编号开关，本层取值“01”，以下4 层全定义为“00000000”，因此它的编号为“K0100000000”；同理，它下接的第一只开关编号为“K0101000000”，下接的第二只开关编号为“K0102000000”等。

（2）定义首层开关层，把最近台区母线的层级定义为“1”，首层开关编号必须连续，且从“01”开始。

2.1.2 开关层级的定义

开关以配变母线出线的第一级开关为第一层，下接开关逐层为第二、三、……层；配变与母线之间的开关定义为“0”层，如果只有一台开关或一把刀闸则，则编号为“K0000000000”，如果开关两侧还有刀闸，则变压器侧刀闸的编号为“K0000000001”，出线侧刀闸的编号为“K0000000002”。

2.1.3 末端开关的定义

末端开关是指该开关后没有再连接开关，只有户表或其他负荷设备或没接任何设备。

2.2 低压电网实时数据采集技术

终端实时数据采集拓扑如图1 所示，主站把户表台账及开关台账下发给终端，终端根据开关台账的信息生成低压电网的拓扑关系，户表台账把每户电表的逻辑地址下发给终端，终端通过主站下发的逻辑地址与物理电表关联，这样，终端采集到电表的实时PQUI 值和带电状态后，根据台区的低压拓扑关系利用终端的边缘计算功能就可以推算出各开关节点的PQUI 值和带电状态；同时，主站和终端根据开关节点台账可同时生成远动转发点表，终端根据自动生成的点表把最终的计算结果上送主站，实现对低压电网实时运行状态的监视。

图1 终端实时数据采集拓扑

2.3 低压用户负荷动态监视及实时控制技术

随着智能家居理念的不断推广，安装智能家居控制的用户将越来越多，为低压电网的负荷控制提供了很好的条件，智能家居控制系统可对用户的负荷进行分类，并可实现对各类负荷进行实时采集，通过人工设定，该系统也可以对用户各类负荷进行动态调整，包括分合负荷开关、调节空调、冰箱的制冷温度等功能；这些功能正好契合电网对负荷的动态控制需要，为电网调度开发需求侧控制提供很好的条件。

3 低压用电负荷智能控制构想

低压用电负荷智能控制如图2 所示，用户电表通过载波与智能家居控制系统建立通信，把用户的各类负载实时数据上送到低压智能终端，终端汇总出所在台区的各类实时数据上送配电主站系统，配电主站系统实时计算出所辖电网的各类实时负荷，并根据电网平衡的需要与主网自动化主站系统联动，并通过公网随时向所辖电网的用户智能居家控制系统发出负荷调节参数，该参数采用定向单向群发方式，由收到参数的智能居家控制系统根据参数及设定的限值自主对负荷进行调节；实时负荷的分类可根据电网的需要制定，由智能家居控制系统设置。低压负荷智能控制信息流的传输路径如图3 所示。

图2 低压用电负荷智能控制

图3 低压负荷智能控制信息流

4 结束语

随着电力用户需求的不断增长以及对用电可靠性要求的不断提升，现有电网调度的控制方式已满足不了用户需求，电网的调度必将由对电源和电网的控制逐步扩展到对负荷侧的控制，只有实现了对电源和负荷的同时控制，才能实现电力调度的最优化，使得电网能保持动态的平衡，保证用户用电的可靠性、安全性和经济性，基于低压用电负荷自动控制技术的研究将为电网的自动控制提供技术支撑，也可进一步为电网的无人调度提供技术基础。