案例6：現(xiàn)代電力系統(tǒng)負荷管理技術

案例6：現(xiàn)代電力系統(tǒng)負荷管理技術

一、案例正文

負荷管理是為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和合理利用電力資

源。通過對負荷的管理，可以避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)過負荷或低負荷等

異常情況，減少對電網(wǎng)的沖擊和損傷，提高電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定

性。同時，負荷管理也可以優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行，合理分配電力資

源，降低供電成本，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟性和效益。

負荷管理是根據(jù)負荷預測的結(jié)果，通過調(diào)整負荷的開關狀態(tài)和

負荷管理策略來管理負荷的變化，以保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運

行。

負荷管理主要包括兩個方面，一方面是對負荷進行實時的調(diào)節(jié)

控制，以維持系統(tǒng)的電壓、頻率等參數(shù)在安全范圍內(nèi)；另一方面是

對負荷進行長期的規(guī)劃和管理，以實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能和優(yōu)化負荷分布

等目標。電力系統(tǒng)負荷管理是電力系統(tǒng)運行中的一個重要環(huán)節(jié)，對

于提高電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性具有重要的意義。

1.1電力負荷管理的必要性及其經(jīng)濟效益

配電網(wǎng)的負荷管理(LoadManagement,LM)的實質(zhì)是負荷控制。

它包括兩個方面:在正常情況下，對用戶電力負荷按預先確定的程序

進行監(jiān)測和控制，削峰填谷，改變系統(tǒng)負荷曲線形狀，達到減少機

組運行、提高設備利用率、降低供電成本、節(jié)省能源的目的；在事

故情況下，自動切除非重要負荷，保證重要負荷不停電以及整個電

網(wǎng)的安全運行。

不加控制的電力負荷曲線很不平坦，上午和傍晚會出現(xiàn)高峰;而

在深夜負荷很小又形成低谷，最小日負荷一般僅為最大日負荷的

40%左右，這樣的負荷曲線對電力系統(tǒng)很不利的。從經(jīng)濟方面看，

如果只是為了滿足尖峰負荷的需要而大量增加發(fā)電、輸電和供電設

備，在非峰荷時間里就會形成很大的浪費，可能有占容量1/5的發(fā)

變電設備每天僅僅工作一兩個小時。而如果按基本負荷配備發(fā)變電

設備容量，又會使1/5的負荷在尖峰時段得不到供電，也會造成很

大的經(jīng)濟損失。上述矛盾是很尖銳的。另外為了跟蹤負荷的高峰低

谷，一此發(fā)電機組要頻繁地起停，既增加燃料消耗，又降低設備使

用壽命。同時頻繁的起停以及系統(tǒng)運行方式的相應改變，會增加電

力系統(tǒng)故障機會，影響安全運行，從技術方面看對電力系統(tǒng)也是不

利的。

如果通過負荷控制，削峰填谷，使日負荷曲線變得比較平坦，

就能夠使現(xiàn)有電力設備得到充分利用,從而推遲擴建資金的投入，減

少發(fā)電機組的啟停次數(shù)，延長設備的使用壽命，同時對穩(wěn)定系統(tǒng)的

運行方式。提高供電可靠性也大有益處，用戶如果讓峰用電，也可

減少電費支出。因比，建立一種市場機制下用戶自愿參與的負荷控

制系統(tǒng)，會帶來雙贏。

1.2電力負荷控制種類

目前，電力系統(tǒng)中運行的有分散負荷控制裝置和遠方集中負荷

控制系統(tǒng)兩種。分散的負荷控制裝置功能有限，不靈活，但價格便

宜，可用于一些簡單的負荷控制。例如，用定時開關控制路燈和固

定讓峰裝置設備，用電力定量器控制一些用電指標比較固定的負荷

等。遠方集中負荷控制系統(tǒng)的種類比較多，根據(jù)采用的通信方式和

編碼方法的不同，可分為音頻負荷控制系統(tǒng)、無線電負荷控制系

統(tǒng)、配電線載波負荷控制系統(tǒng)、工頻負荷控制系統(tǒng)和混合負荷控制

系統(tǒng)五類。

電力負荷控制系統(tǒng)由負荷控制中心和負荷控制終端組成。負荷控

制中心是可對各負荷控制終端進行監(jiān)視和控制的主控站，應當與配網(wǎng)

調(diào)度控制中心集成在一起。負荷控制終端裝設在用戶處，可分為單向

終端和雙向終端兩種。單向終端只能接收負荷控制中心的命令，分為

遙控開關和遙控定量器兩種。遙控開關能接收控制中心的遙控命令，

對用戶開關進行分/合閘操作，一般用于小用戶。遙控定量器能接收控

制中心定值修改和遙控命令，多用于315?3200kVA的中等用戶。雙

向終端分為雙向控制終端和雙向三遙終端兩種。三遙控制終端能實時

采集并向中央控制機傳送電流、電壓、有功功率、無功功率等負荷參

數(shù)以及開關狀態(tài)等信息，并具有當?shù)仫@示打印、越限報警和實施當?shù)?/p>

及遠方控制等功能。三遙控制終端可以用于變電站作為小型遠動裝置,

也可用于少數(shù)特大型電力用戶。

雙向控制終端能實時采集并向中央控制機傳送有功功率.、無功功

率等信息（必要時也可采集和傳送電壓信息），并具有顯示（或打印）、

越限報警、當?shù)睾瓦h方控制以及調(diào)整定值等功能。主要用于容量為

3200kVA以上的大電力用戶。圖1是典型的無線電雙向控制終端組

成框圖。其智能部分的核心為MCS-96系列的單片微機，擴充有存儲

市（地）調(diào)度中心

市（地）負荷控制中心

中小用戶縣（區(qū)）負荷控制中心計劃用電省理部門

中小用戶大用戶變電站

圖2負荷控制系統(tǒng)的基本層次

1.3.2負荷控制系統(tǒng)的功能

管理功能。編制負荷控制實施方案，以及日、月、年各種報表的

打印。

負荷控制功能。定時自動或手動發(fā)送分區(qū)、分組廣播命令，進行

跳/合閘操作；發(fā)送功率控制、電能量控制的投入/解除命令；峰、谷

各時段的設定和調(diào)整；對成組或單個終端的功率、功率控制時段、電

能量定值的設定和調(diào)整；分時計費電能表的切換；系統(tǒng)對時；發(fā)送電

能表讀數(shù)凍結(jié)命令；定時和隨機遠方抄表。

數(shù)據(jù)處理功能。數(shù)據(jù)合理性檢查；計算處理功能；畫面數(shù)據(jù)自動

刷新；異常、越限或事故告警；檢查、確認操作密碼口令及各種操作

命令的檢查、確認，并打印記錄；實時負荷曲線（包括日、月）的繪

制，圖表顯示和拷貝；隨機查詢。

系統(tǒng)自診斷、切換及自恢復功能。主挖機雙機自動/手動切換：系

統(tǒng)軟件運行異常的顯示告警；自動或手動自恢復功能；信道手動/自動

切換；顯示整個系統(tǒng)硬件包括信道的工作狀態(tài)等。

通信功能。與電力調(diào)度中心交換信息；與上級負荷控制中心或計

劃用電部門交換信息。

其他功能。調(diào)試時與終端通話功能；監(jiān)視配電網(wǎng)中各種電氣設備

分、合閘操作及運行情況的功能。

1.4無線電負荷控制系統(tǒng)

在配電控制中心裝有計算機控制的發(fā)送器。當系統(tǒng)出現(xiàn)尖峰負荷

時，按事先安排的計劃發(fā)出規(guī)定頻帶（目前為特高頻段）的無線電信

號，控制一大批可控負荷。接收器收到信號時將負荷的開關跳開c這

種控制方式適合于控制范圍不大、負荷比較密集的配電系統(tǒng)。

國家無線電管理委員會已為電力負荷監(jiān)控系統(tǒng)劃分了可使用頻

率（見表1）,并規(guī)定調(diào)制方式為移頻鍵控（數(shù)字調(diào)頻）方式（2FSK-

FM）,傳輸速率為5（）?6（）0bps。而具體使用的頻率要與當?shù)責o線電管

理機構(gòu)商定。

表I全國電力負荷監(jiān)控系統(tǒng)可使用頻率（MHz）

序號12345678910

中心站

224.1224.224.3224.4224.52228.07228.12228.17228.2228.32

發(fā)射頻

251752525555555

率

終端站

31.12231.231.3231.4231.52228.07228.17228.2228.32

發(fā)射頻228.25

5175252555555

率

在無線電信息傳輸過程中，信號受到干擾的可能性很大，從而影

響負荷控制的可靠性。為提高信號抗干擾能力，常采取一些特殊的編

碼。

圖3所示為一種無線電負荷控制碼的單元結(jié)構(gòu)。這種編碼方式用

3個頻率組成1個碼位，每1位都由有固定持續(xù)時間和順序的3個小

同頻率組成。每個頻率的持續(xù)時間為15ms,每1位碼為45ms,每個

碼位間隔5ms。當音調(diào)順序為ABC時，表示該碼元為“1”［見圖3

(a)］；當音調(diào)順序為ACB時，則表示該碼元為“0”［見圖3(b)］o

每15位碼元組成一組信息碼，持續(xù)時間為750ms［見圖3(c)］。譯碼

器必須按每一碼元的頻率、順序和每一頻率的持續(xù)時間接收、鑒別和

譯碼。譯碼器要對每一碼元進行計數(shù)，如果不是15位就認為有誤而

拒收。在一組碼中，前面7位是被控對象的地址碼；接下去2位是功

能碼(有告警、控制、開關狀態(tài)顯示、模擬量遙測四種功能)；最后

6位為數(shù)據(jù)碼，即告警代號、開關號或模擬量的讀數(shù)。

圖3一種無線電負荷控制碼的單元結(jié)構(gòu)

(a)碼元為“1"：(b)碼元為"0"；(c)一組信息碼

主控站利用控制設備和無線電收發(fā)信裝置發(fā)出指令，可同時控制

128個被控站;也能從被控站接收各種信息,并自動打印和顯示出來，

同時存入磁盤中供分析檢查之用。主控站的發(fā)射功率一般不大于25W。

在地形不利或控制半徑大于50km時，系統(tǒng)應設置無人值守中繼站。

被控站接受主控站的無線電命令，對用戶開關進行操作控制；同時可

通過無線電向主控站發(fā)送電流、電壓及開關狀態(tài)等信息。

1.5音頻負荷控制系統(tǒng)

將167?360Hz的音頻電壓信號疊加到工頻電力波形上，可直接

傳送到用戶進行負荷控制。這種方式利用配電線作信息傳輸媒體，是

最經(jīng)濟的控制方法，廣泛適用于各配電系統(tǒng)。

音頻控制的工作方式與電力線載波類似，有較好的抗干擾能力，

但傳播更有效。在選擇音頻控制頻率時要避開電網(wǎng)的各次諧波頻率，

選定前要對電網(wǎng)進行測試，使選用頻率具有較好的傳輸特性，又不受

電網(wǎng)諧波的影響。目前，世界上各國選用的音頻頻率各不相同，如德

國為183.3Hz和216.6Hz,法國為175Hz或316.6Hz。另外，采用音

頻控制的相鄰電網(wǎng)，要選用不同的頻率。

因為音頻信號也是工頻電源的諧波分量，電平太高會給用戶的設

備帶來不良影響。多種試驗研究表明，音頻信號注入到10kV級電網(wǎng)

時，音頻信號的電平可為工頻電壓的1.3%?2%音頻信號；注入到

UOkV級電網(wǎng)時則可高些，達2%?3%。音頻信號的功率約為被控電

網(wǎng)功率的0.1%?0.3%。

1.5.1音頻控制系統(tǒng)的基本原理

音頻負荷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。其主要由中央控制

機、當?shù)乜刂破鳌⒁纛l信號發(fā)生器、耦合設備、注入互感器和音頻信

號接收器等幾部分組成

HOkV

變電站

變壓器

中

央

控

制注入互感器

機

變電站

HZHII10kV

配電網(wǎng)調(diào)度所

圖4音頻負荷控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1-信道匹配器；2-傳輸信道設備；3-音頻信號接收器

中央控制機安奘在負荷控制中心（一?般在配電控制中心內(nèi)），根

據(jù)負荷控制的需要發(fā)出各種指令。這些指令脈沖序列通過調(diào)制器送到

傳輸信道上，傳輸?shù)皆O在配電變電站的控制器。從配電控制中心到當

地控制器間的信道，可以共用配網(wǎng)SCADA的已有信道。

當?shù)乜刂破鹘拥娇刂菩盘柡?，控制音頻信號發(fā)生器調(diào)制出音頻信

號，然后通過耦合設備注入到10kV配電網(wǎng)中。載有負荷控制命令的

音頻信號，沿著中壓（10kV）配電線在中壓配電網(wǎng)中傳播，然后通過

配電變壓器傳到低壓（220/380V）配電網(wǎng)。設在低壓配電網(wǎng)的用戶音

頻信號接收器，接到音頻控制信號后進行檢波，將控制命令還原出來；

由譯碼鑒別電路判斷是否是本機地址及執(zhí)行何種操作，如是，則執(zhí)行

相應操作，反之則不予理睬。從當?shù)乜刂破鞯降蛪贺摵砷_關，音頻信

號傳輸?shù)木嚯x很長，控制的負荷點很多，是一個龐大的網(wǎng)絡。

1.5.2中央控制機及音頻編碼方式

中央控制機可以是獨立的微機，也可以是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的一

個組成部分。負荷控制命令或按照預先設定的控制規(guī)律自動定時發(fā)出,

或由配電網(wǎng)調(diào)度人員發(fā)出。中央控制機可以對發(fā)出的命令進行返回校

核，如指令不正確，則重發(fā)一次，直到接收器正確收到指令為止。

不同國家音頻負荷控制指令碼的結(jié)構(gòu)不盡相同。圖5是音頻負荷

控制信號結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可見，一條指令從起始到結(jié)束歷時

101600ms（101.6s）,共含50個碼位，每個碼位占用27個工頻周波,

一條指令總共占用5080個工頻周波。用這樣長的時間發(fā)一條指令是

為了加強抗干擾能力，提高可靠性。如果配電線重合閘的動作時間大

于信號脈沖周期時間，信號將被中斷，接收器拒絕動作，這時中央控

制機將再發(fā)控制指令。接收器只有收到完整正確的信號時，才會執(zhí)行

控制命令。

圖5音頻負荷控制信號結(jié)槍示意圖

(a)控制指令電碼脈沖；(b)音頻信號發(fā)射機輸出音頻控制信號；

(c)相應的工頻電壓波形；(d)音頻信號和工頻電源的疊加

控制信號編碼中的第一部分是起動碼，占用80個工頻周波。起

動碼后面有50個碼位，以若干位為一組，分別組成指令的地址碼和

操作碼。例如，用前1()個碼位作為音頻發(fā)射器的地址，用10取2的

組合，可以在一個配電網(wǎng)中同時安裝45臺有不同地址碼的音頻發(fā)生

器(也可以幾臺發(fā)射器共用一個地址碼來擴大控制范圍)，把其后的

20個碼位作為接收機的地址碼，采用20取2的組合，可以有190個

不同的地址碼。實際應用時常將幾個、幾十個以至幾百個同一類別的

被控負荷用同一個地址表示，可更加擴大負荷控制的范圍。例如，如

果將100個接收器為一組，上述的190個地址就能控制19000個負

荷。圖5中，其余的碼位為操作碼。

153.當?shù)乜刂破?/p>

當?shù)乜刂破饕彩且慌_微機或單板機。它除了接收來自中央控制機

的指令并轉(zhuǎn)發(fā)給音頻發(fā)生器之外，還對音頻發(fā)生器發(fā)出的指令進行監(jiān)

視和校核，如發(fā)現(xiàn)錯誤則令其重發(fā)。沒有實現(xiàn)綜合自動化的變電站的

當?shù)乜刂破魇菃为氃O置的；在已實現(xiàn)綜合自動化的變電站，其功能由

綜合自動化系統(tǒng)的控制計算機完成。

當?shù)乜刂破饕部梢耘渲猛獠吭O備(包括顯示器、打印機和鍵盤等),

用以顯示或記錄指令的內(nèi)容和時間。配電變電站的運行人員可以就地

發(fā)出控制指令，實現(xiàn)當?shù)刎摵煽刂啤?/p>

1.5.4音頻信號發(fā)生器

音頻信號發(fā)生器的作用是發(fā)出音頻信號。它是一個受控的整流一

逆變裝置，可以將直流逆變成音頻交流信號。音頻信號發(fā)生器受當?shù)?/p>

站控機控制，當指令中某個碼位是1”時即發(fā)出音頻信號，在空位時間

和碼位為“0"時則不發(fā)出音頻信號。

1.5.5音頻信號注入配電網(wǎng)的方式

音頻信號注人配電網(wǎng)的方式有串聯(lián)注入、并聯(lián)注入和零序注入方

式。音頻信號可以在H)、35kV和UOkV各電壓等級的配電網(wǎng)中注入。

被注人的配電網(wǎng)等級越高，信號傳輸?shù)牡爻窃綇V，所需的注入功率也

越大。音頻負荷控制所需的音頻信號發(fā)生器的輸出功率最大可達數(shù)百

千瓦。圖6(a)所示為音頻信號串聯(lián)注入的原理接線圖。圖6(b)

是音頻信號并聯(lián)注入的原理接線圖。圖7是音頻信號零序注入的原理

接線圖。零序注入的顯著優(yōu)點是音頻信號發(fā)射機功率小，僅有幾瓦，

但這種方式下音頻信號只能在10kV電網(wǎng)中傳輸。用戶接收機可接在

10kV電壓互感器開口三角繞組端口，或者另用三個相同電容接成星

形，從中點經(jīng)可調(diào)電阻RP接地，在RP兩端接收信號。如果接收機

安裝在低壓側(cè)相地之間，則因信號太弱不能正常工作。圖7中，濾波

器1應當阻擋工頻而通過音頻，濾波器2的作用則相反。

圖6音頻信號注入的原理接線圖

(a)串聯(lián)注入：(b)并聯(lián)注入

1.5.6音頻信號接收機

音頻信號接收機裝設在用戶處，用以接收音頻負荷控制信號，而

后操作用戶開關。接收機的譯碼鑒別電路判斷控制指令中的地址碼是

否與該接收機的地址一致。如果一致，接收機就接收操作指令，并送

到執(zhí)行回路完成操作指令規(guī)定的操作。

目前，音頻接收機正向高集成度、高可靠性和多功能方向發(fā)展。

一個接收機可設定地址多至6個，以分別控制用戶的6類不同設備。

1.6工頻負荷控制系統(tǒng)

工頻負荷控制也是利用配電線作為信息通道。工頻信號發(fā)射機可

使工頻電壓波在過零點附近發(fā)生微小畸變，用這種畸變傳遞負荷控制

信息。由于畸變量很小，對電能質(zhì)量不產(chǎn)生明顯影響，而檢測器則可

以檢測出這種波形畸變。按照一定的規(guī)則對一系列工頻電壓波過零點

打上“標記”，就可以編碼發(fā)送負荷控制信息。與脈動音頻控制相比,

工頻控制設備更簡單，投資更節(jié)省，同時工頻控制技術不存在由于駐

波帶來的盲點問題。目前在國外被廣泛應用于零散負荷控制和遠方自

動抄表領域。

HO-220kV

IOkV用戶電壓互感器

消

音

孤

頻

線

圈

信

號

發(fā)

射

機

圖7音頻信號零序注入的原理接線圖

位于配電網(wǎng)調(diào)度所的中央控制器發(fā)出的工頻脈沖負荷控制命令,

經(jīng)調(diào)制后由配電SCADA通道傳送到變電站的當?shù)乜刂破?。當?shù)乜刂?/p>

器在收到起始碼后，就進入轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，在收到正確指令后就把這一指

令裝人工頻信號發(fā)射機。工頻信號發(fā)射機根據(jù)控制指令在需要的時刻

發(fā)出觸發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖經(jīng)過功率放大后去觸發(fā)輸出電路中三個大功

率晶閘管。三個大功率晶閘管分別與配電網(wǎng)A、B、C三相直接相連。

當圖9中某相晶閘管按指令在某個電壓過零瞬間導通時，即造成該相

瞬間短路接地。短路電流流過配電變壓器，使配電變壓器輸出電壓波

形在過零處發(fā)生了畸變。這種微小的波形畸變就可傳達負荷控制指令。

變

電

站

I

由由工頻信號接收機

圖8工頻負荷控制系統(tǒng)的配置框圖

10/0.4kVA

B

C

圖9工頻信號發(fā)射機輸出電路圖和波形圖

(a)電路圖；(b)一項輸出波形

配電變壓器輸出信號逋過配電線，送到用戶處的工頻信號接收機。

工頻信號接收機從電力波形中檢出控制信號，并把工頻控制信號中的

地址碼與該接收機的地址碼進行核對，如兩者一致，則按工頻控制信

號中的操作碼對用戶開關進行控制。

工頻信號指令由一串代碼構(gòu)成，通常包括起動碼、指令碼（包括

地址碼和操作碼）、小組結(jié)束碼和總結(jié)束碼。起動碼使當?shù)乜刂破髌?/p>

動以接收指令。小組結(jié)束碼表示一條指令的結(jié)束。圖10是我國目前

采用的一種碼型。它的一條指令占有34個工頻周波。第一個周波上

的碼是起動碼，它命令所有的工頻信號接收機都開始工作，處十接收

狀態(tài)。接著是地址碼，在第3,5,…，23共11個周波中（只用奇數(shù)

周波），地址碼只用3個碼位，因此就有Ch=165個不同的地址。一

個地址可由一個或幾個接收機使用。操作碼安排在第25、27、29、31

共4個周波，每一碼位代表一種操作，如0010表示合閘，1000表示

拉閘。第34個周波為結(jié)束碼。接收機在接到一條指令時先進行校驗，

有不符合上述規(guī)則就被認為是錯碼。一條指令要分別在A、B、C三

相中各輪流發(fā)3次（共9次）。每次之間停14個周波，這樣一條指

令共需432個周波，歷時8.64so用這樣長時間可以提高抗干擾能力，

而對系統(tǒng)和被控負荷都是容許的。

工頻負荷控制結(jié)構(gòu)比較簡單，投資不多，但要求工頻電壓波原有

的失真要小，否則就容易使作為控制信號的波形畸變難以檢測。目前

工頻信號是從低壓網(wǎng)（380/220V）側(cè)注入的，控制范圍較小。

1.7電力線載波負荷控制系統(tǒng)

電力線載波負荷控制系統(tǒng)也是用電力線傳送負荷控制信號，工作

方式與音頻負荷控制有很多相似之處。與音頻負荷控制系統(tǒng)相比，電

力線載波負荷控制系統(tǒng)的載波頻率較高，通常為5-30kHz,因而耦

合設備簡單；其次，載波信號發(fā)生器的功率較小，但為了使處于電網(wǎng)

末端處的用戶端有足夠電平的信號，有時要裝設載波增音器；此外,

由于載波頻率較高，對電網(wǎng)中安裝的補償電容器組要采取必要措施,

以避免補償電容器吸收載波信號。

電力線載波負荷控制系統(tǒng)的負荷控制指令由中央控制機發(fā)出。各

變電站的載波信號發(fā)生器及其控制器接收到中央控制機的指令后，將

指令調(diào)制成載波信號，再轉(zhuǎn)發(fā)給用戶的載波信號接收機。用戶端的載

波信號接收機對接收的信號進行譯碼、鑒別，如是該機地址的控制命

令，則執(zhí)行命令規(guī)定的操作。

用戶端的載波信號接收機可擴充為具有簡單信息收集及發(fā)送功

能的雙向終端設備，將用戶端的開關狀態(tài)、負荷、電壓等幾個主要參

數(shù)的信號發(fā)送到變電站。變電站的載波信號發(fā)生器及其控制器接收來

自用戶端的載波信號后，將信號返送回中央控制機。中央控制機同時

執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、運行工況監(jiān)視處理、制表打印、記錄等功能，這樣就

把負荷控制系統(tǒng)與配電網(wǎng)監(jiān)視與控制系統(tǒng)結(jié)合起來。

載波信號的注入和接收分為相一相、相一地和零序三種注入/接

收方式。其中，前兩種方式的信號易被變壓器等吸收，要求發(fā)送功率

大一一些。此外，為了將信號傳輸?shù)降蛪河脩?，有時還要根據(jù)情況增設

增音器和阻波器。采用零序方式時，電網(wǎng)中相間負荷或補償電容器均

不吸收信號功率，發(fā)送功率小，不需增音器、阻波器等設備。零序方

式只在本級電網(wǎng)中傳輸，可在任何位置通過中性點接收和注入，適合

對本級電網(wǎng)負荷進行集中控制和管理。

零序注入/接收方式的載波電力負荷控制系統(tǒng)如圖11所示。以圖

中的10kV配電系統(tǒng)為例，變電站的載波信號發(fā)生器發(fā)出的載波信號,

通過耦合設備注入到10kV母線上。由于三角形接法的主變壓器和補

償電容器，以及不接地星形配電變壓器不能通過零序載波信號，所以

對信號呈開路狀態(tài)C轉(zhuǎn)角變壓器和消弧線圈雖然跨接在零序網(wǎng)絡上,

但因為載波頻率很高（高于工頻幾十倍），所以其吸收作用很小C載

波信號沿配電線路可以傳送到各用戶處，用戶處的耦合設備將信號耦

合給用戶終端，這樣就完成了載波信號的下行傳輸。同樣，用戶終端

的返回信號也可通過上述路徑傳輸?shù)阶冸娬就瓿奢d波信號的上行傳

輸。

圖II零序注入/接收方式的載波電力負荷控制系統(tǒng)

（a）系統(tǒng)接線示意圖；（b）10kV耦合設備安裝示意圖

1.8需方用電管理

需方（即用戶方）用電管理（DSM）主要包括負荷管理（LM）、

用電管理和需方發(fā)電管理等。

1.8.1.負荷管理

負荷管理主要根據(jù)需要來控制用戶負荷。我國傳統(tǒng)的負荷控制是

在系統(tǒng)發(fā)電容量不足的情況下，用削峰、填谷和錯峰等控制手段，采

取抑制負荷的方法來改善負荷曲線。隨著系統(tǒng)發(fā)電容量的增加，這種

負荷控制方式必須改變。先進的負荷控制理念應是根據(jù)用戶的不同用

電需求，計及天氣因素及建筑物的供暖特性，并根據(jù)分時電價，確定

滿足用戶需求的最優(yōu)運行方式，對用戶開關加以科學的控制，以便用

最少的電量獲得最好的社會、經(jīng)濟效益。對供電公司，負荷管理可以

平滑負荷曲線，節(jié)約電力，減少供電費用，推遲電源投資；而對用戶

方面，則能在不影響用電舒適度的前提下減少電費支出。

負荷管理（LM）的直觀目標，就是通過削峰填谷使負荷曲線盡

可能變得平坦。有時由LM獨立實現(xiàn)這一目標，有的則需與配電

SCADA、AF/FM/GIS及應用軟件PAS配合。表2列出了LM內(nèi)容與

其他關系的功能。

表2負荷管理（LM）內(nèi)容及其他功能的關系

負荷管

具體內(nèi)容

理功能

（1）變電站饋

線負荷監(jiān)測

（2）變電站饋SCADA/LM

負荷監(jiān)線開關監(jiān)測SCADA/LM

視（3）饋線末端SCADA/LM

電壓監(jiān)測LM

（4）用戶電能

表監(jiān)測

(1)降壓減負

荷

LM降壓5%,負荷功率降10%,不必停電；熱

負荷控(2)用戶負荷

LM水器及制冷負荷可以周期性輪切；緊急時切

制周期控制

LM除負荷

(3)用戶負荷

切除

(1)負荷管理

PAS/LM

負荷管方案制定及評價

PAS/LM降3種控制方式組合，導出最優(yōu)方案

理(2)符合預計

GIS/LM

(3)設備管理

1.8.2用電管理

用電管理系統(tǒng)，對電力用戶的名稱、地址、聯(lián)系人、電話、賬號、

繳費等用戶基本信息，以及用電性質(zhì)、用電量和負荷、停電次數(shù)、電

壓水平等用電信息進行計算機管理，并在此基礎上完成抄表收費、用

電申請、業(yè)務擴充、故障報修等用戶服務和用電管理功能。

自動計量計費可用于不同層次：適應電力市場交易，滿足發(fā)電、

輸電、配電及轉(zhuǎn)供等需要的計費系統(tǒng)；適合于不同發(fā)電企業(yè)、供電公

司的計量計費系統(tǒng)；還有直接記錄各家各戶的自動抄表系統(tǒng)。以上系

統(tǒng)都涉及計量設備、數(shù)據(jù)通信和計費，甚至涉及與費用結(jié)算部門(銀

行)之間的信息交換。

業(yè)務擴充是指用戶報裝、接電等一系列用電業(yè)務服務，現(xiàn)已實現(xiàn)

計算機操作，以提高處理速度，節(jié)省人力，改善勞動條件，提高服務

質(zhì)量，也便于對數(shù)據(jù)進行檢查和管理。

停電管理系統(tǒng)(電話投訴熱線)負責用戶電話投訴處理、故障定

位、事故搶修調(diào)度等故障管理功能以及停電計劃管理功能，對用戶來

說，非常關心的是：①某處停電了，電力公司是否知道；②電力公司

采取了什么措施，什么時候能恢復供電；③停電范圍有多大；④計劃

停電的預先通知。這些信息幾乎全能從調(diào)度員那里獲得。另外，調(diào)度

員也需要從用戶的電話中知道配電網(wǎng)哪里出現(xiàn)了故障。

電話投訴熱線系統(tǒng)由程控電話交換機和計算機分析顯示組成，程

控電話交換機的主要功能是自動錄音回答：計算機分析主要是進行電

話分類。每個電話打進來，計算機應判別這個用戶的停電地點是否屬

于已知故障影響的用戶。若是，則調(diào)出該故障相應的用戶關心的信息

自動放音：若不是，一方面通知調(diào)度員可能的新故障，一方面告知用

戶所需要采取的措施。由于使用了電話號碼自動識別、用戶數(shù)據(jù)庫和

語音識別等技術，已不需調(diào)度員或電話員干預。歷史上，很多電力公

司的電話熱線和用戶系統(tǒng)是使用大型機及字符終端顯示，現(xiàn)在的發(fā)展

趨勢則是使用圖形顯示并與其他系統(tǒng)集成。

1.83需方發(fā)電管理

有的工業(yè)用戶出于可靠、經(jīng)濟等方面考慮，裝有各種自備電源,

如柴油機發(fā)電，太陽能、風能發(fā)電，自備熱電站和小水電站等。這些

自備電源保證用戶用電可靠性，還可對電網(wǎng)削峰填谷起調(diào)節(jié)作用。但

它們有時會有部分電力注入配電網(wǎng)，如在晚間則可使電網(wǎng)運行惡化。

把這些電源置于控制或管理之中，將有利于配電網(wǎng)的運行，增加供電

的可靠性，并有可能提高電網(wǎng)發(fā)電機組的運行經(jīng)濟性。

總之，需方用電管理（DSM）則從更大的范圍來考慮負荷曲線這

一問題。它通過發(fā)布一系列經(jīng)濟政策以及應用一些先進的技術，來影

響用戶的電力需求，以減少電能消耗，推遲、甚至少建新電廠，是一

項充分調(diào)動用戶參與的積極性，充分利用電能，進而改善環(huán)境的系統(tǒng)

工程。例如，采用分時（峰谷）電價、分季電價、地區(qū)電價、論質(zhì)電

價、需量電價等多種電價形式，使電價隨需求變化，刺激用戶從經(jīng)濟

角度出發(fā)，自行安排廠用電時間，給電網(wǎng)帶來削峰填谷的效果；用戶

還可按電費支出最小的原則用微處理器制定用電策略，實施自我控制;

供電部門也可用先進技術手段傳送實時電'介，用戶接收后再根據(jù)預定

的用電策略自我控制用電。顯然，多種電價的使用，必須由各種新型

的電表配合。有關內(nèi)容參見表3。

表3需方用電管理（DSM）項目及各方利益

由力公司

項H手段和效果用戶利益

利益

手段：直接注制用戶電氣設備抑制投資

負荷曲線效果：減少負荷用電量；節(jié)約峰荷用保持生活質(zhì)量不變節(jié)費用

削峰的高價燃料；推遲新擴增發(fā)、供電設省電費支出節(jié)省燃料

備及其費用

提高綜合

手段：夜間蓄能式電熱水器

負荷曲線保持生活質(zhì)最不變節(jié)利用率

效果：增加發(fā)電設備利用率，降低成

填谷省電費支出增加電費

本

收入

手段：引人蓄冷式空調(diào)；推行峰谷分

時、分季電價

負荷曲線保持生活質(zhì)量不變節(jié)提高綜合

效果：減少負荷用電量；節(jié)約峰荷用

錯峰省電費支出利用率

的高價燃料；推遲新擴增發(fā)、供電設

備

提高供電

手段：引入可停電電價提高負荷