电力负荷控制技术应用及发展分析

耿国城

摘要：21世纪初我国电力供需紧张问题日益严峻，客观分析我国电力供需现状不难发现电力不足的根本原因在于电力高峰负荷过大，从而导致峰谷差日益扩大，若想从根本上解决这一现状问题，首要举措便是增加电力供应。当前最为迫切的问题便是如何科学合理地调配电力系统中的可用资源，减少峰谷差以保证电力供应的安全性和经济性。因而若想强化电力需求侧管理应改进电力负荷控制水平。本文就电力负荷控制技术应用及发展前景展开深入探讨。

关键词：电力负荷；控制技术；电力供应；科学调配

电力负荷控制技术属于电力系统远程作业类别，就我国电力系统而言，电力负荷控制系统是众多控制系统中不可或缺的核心关键，且具有无可比拟的优势特点，电力负荷控制系统与电网监控系统之间的主要区别在于，对用户端用电情况进行监测，而非管控发电站实时发电量。电力负荷控制技术在电力系统中的广泛应用在保障用电安全的基础上也大幅缩减了用电成本。

一、电力负荷控制技术发展情况

（一）国外发展情况

自上世纪30年代起，以英国为首的欧洲工业发达国家便着手以音频技术为基础就电力负荷控制技术展开了深入研究。日本自1960年从欧洲引进相关前沿成果后，也针对电力负荷控制技术的实践应用展开了研究探讨。美国自上世纪70年代起便对电力负荷控制技术的发展应用予以高度关注，并对无线电力负荷控制技术展开了初步研发。历经近十年的发展研究，美国成功研发了电力线载波负荷控制技术并大范围应用推广。现今类型多样的电力负荷控制系统已在全球几十个国家投入使用。

（二）国内发展情况

就我国而言，有关电力负荷控制技术的研究应用可细化为三个阶段：第一，初期研究阶段，上世纪80年代起，我国汲取了国外前沿的电力负荷控制技术研究方法，以此为基础研发了音频、电力线载波以及无线电控制设备，并率先于国内一线城市推广应用；第二，组织试点阶段，在部分二线城市试点安装由我国自主研发的音频与无线电负荷控制系统；第三，全面普及阶段，截至上世纪末我国已有逾200座城市电力系统装有负荷控制装置[1]。

二、电力负荷控制技术的实现

（一）系统结构

电力负荷管理系统组成部分包括主站，通讯通道，转发器，终端（用电信息采集与监测终端）。一是主站。主站作为软硬件平台构成部件包括计算机、系统软件以及网络结构，用以监测并收集数据信息，具备数据分析、处理与共享功能，为DSM提供方法与策略。主站运行借助服务器数据库、预 POS机、防火墙、工作站等组件实现，借助负荷调节数据收集来完成。主站经预 POS机与网络相连，从而确保系统得以连续、稳定、安全运作。主站中的OS系统具备安全保护功能，能够支撑多进程、多线程协同运作，应用程序借助了OOP及结构化理念。在突发事件发生时，主站具备并行处理功能，能够按照应急计划及时地运行应急处置，使系统迅速地恢复到既定状态。二是通讯通道。构成结构包括变换器、反转化器、信道等，用以连接并传递主站与终端间的实时数据。三是转发器。主要用于通信接力。负荷管理系统运行过程中，信号传送往往会被各种因素所影响，例如，管理区域过大、地形条件恶劣等，均会导致传输信号失效[2]。为解决此类问题便需借助转发器的接力功能。四是终端。终端的主要用于收集并监测用户用电信息，并将所收集到的相关数据即时传送至主站。终端结构如图一所示。

图一 终端结构

（二）系统信道与通信

一是无线信道。诸如电能表、其他终端等电力计量装置，大都借助自身通信模式接入无线公网，无线公网通信模式以CDMA、GPRS、4G为主。利用公共无线网和专用光纤网，按顺序将电能传输到主站的采集系统，实现数据共享。在多种无线通信方式中， GPRS的作用是提供数据服务用以完成 GSM用户分组，也就是所谓的通用分组无线业务；4G网络是能够实现多媒体业务的第四代移动通信技术。二是230兆赫专用信道，作为点对点通信系统在230兆赫网络中，各终端均由其特有的标识号，能够在相同的频率下，与主站进行通讯，并完成信息交换。230兆赫的特性是可以快速发出控制命令，通常用于平原丘陵地区，工业用电企业通常采用230兆赫来采集和传输信息。三是光纤通道，光纤通讯的主要优点是安全性和稳定性，并具备较强的通讯能力，作为当前最佳通信方式光线通道能够较好地实现电力系统的电力数据收集与监测。

（三）终端

电力负荷控制系统终端由数据处理设备、进入输出接口、交换采样设备、通讯端口、电源装置和GPRS装置组成。数据处理设备用于采集、管理并监测数据，执行话音和数据通信业务，同时还进行协同部分模块执行管理工作，以确保电力系统的稳定运行。进入输出接口是电力系统的重要组成部分，它进行隔离脉冲量，抄表，调节模拟量和状态量，并有效隔离相关输出驱动信号。交换采样设备则能实时采集国家电网中的交流信号，并计算功率、电量、频率、谐波、相角等电气量，以确保国家电网的稳定运行。四是通讯端口，采用了先进的232、RS485和红外接口，使得通讯变得以实现。五是电源装置，利用能源电子模块，将我国电网的交流电转换为直流电，并将其分发给各个模组，进而达到能源的高效利用。用于高电压场合的电流变压器和电压变压器必须配备双线圈，其一用作 AC取样装置，另一个用作电能计量装置。六是GPRS装置，利用MT GSM/GPRS网实现 GPRS通信，将终端机发出的信息传递至主台，并接收主台指令。

三、电力负荷控制技术发展展望

依托科学技术的飞速进步，电力负荷控制技术得以蓬勃发展，目前我国各省电网普遍采用了无线计算机控制的负荷监测系统，此外我国着力研发的新型负荷控制设备也在大范围试点应用，例如GR2001-T用电现场服务终端系统便是由我国团队自主研发的，运用超导电力技术、电力线载波通信技术、微波中继通信技术、无源光网络技术等，借以GSM/GPRS网络通讯模式在现场终端和系统主站之间实现数据通讯，具备环境监测、能源管理、电力监控、云端分析、远程反向控制、复位、自检并切断故障线路电源等功能。电力负荷控制系统作为重要的电力载体有助于实现节约用电并保障用电安全，其在现代电力系统中的应用价值必将日益凸显。可以预见，随着我国电网快速发展，电力负荷控制技术将得以更大范围的应用推广。

结束语

近年来，我国高度重视节能减排，电力负荷控制技术的推广应用在保障用电安全的基础上，避免了电力资源的过度损耗，电力负荷控制系统因其独具的负荷控制、数据采集、遥感、测量、需求侧与服务支持等优势，能够最大限度上保障需求侧管理水平，以此加强对负载的控制，对于提升用户终端电力使用效率发挥出了至关重要的作用，为实现电网用电迈入现代化管理进程打下坚实基础。

参考文献：

[1]顾根雨.电力负荷批量控制技术应用[J].集成电路应用,2021,38(05):176-177.

[2]李莉,胡鹏远,王婷.电力负荷控制技术及需方用电管理研究[J].电子世界,2019(02):38-39.