电力负荷控制管理系统.

华北电力大学（北京）电力学院
毕业设计电力负荷控制管理系统总体设计
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摘要
随着电力市场由卖方市场向买方市场的转变，电力部门的经济效益将越来越取决于对供用电各环节进行管理的细致程度，其中，加强对大用户用电现场的管理是提高经济运行水平的有效途径之一。

建立大用户电力负荷管理系统，可实现大用户远程自动抄表和负荷现场管理，提高用电监测及负荷管理水平，为加强电力需求侧管理提供重要技术支持。

为了能够顺利地完成供电公司大用户用电现场管理系统的工程设计和实施，在本技术方案中，结合电量采集与配用电管理系统设计、开发和实施方面的专业技术和经验，以及在工程建设中的实际情况，面向电力公司提出的一种解决方案。

希望能为供电公司建立一套实用的、可靠的大用户用电现场管理系统，最大限度地满足供电公司在电能量采集和大用户用电现场管理现在和未来的需要，并以此提高供电公司的智能化、促进供电事业的腾飞。

本文从确保电网安全、稳定运行的角度出发，针对当前日益突出的电力供应紧张的局面，提出建设一套集实时监控、负荷预测、需求响应、智能报警、远程遥控为一体的电力负荷控制系统的设计思路。

本方案设计的电力负荷控制管理系统，考虑了设计的规范性和可扩展性，发挥了管理系统的作用，能够有效地控制调整电力负荷，通过远程抄表维护电网的安全运行，对该地区电力负荷管理起到了积极作用。

随着互联网技术的发展及相关行业的发展，负荷控制手段也越来越丰富，能够按照市场规律做出更多的电网调峰、居民用电智能化
管理、基于尖峰电价/可中断负荷激励引导柔性负荷参与电网需求响应方面的探索尝试。

关键词：电力负荷管理，需求侧管理，电力智能化
目录
第一章电力负荷控制管理系统的意义 (1)
第一节电力负荷控制管理系统研究的目的 (1)
第二节电力负荷控制管理系统研究的意义 (1)
1.负荷预测准确性 (1)
2.与电力营销系统实现了数据共享，确保数据的唯一性 (2)
3.为降低线损提供了科技手段 (2)
4.优化运行方式 (2)
5.有效杜绝窃电的发生 (3)
6.实时控制负荷，科学调配 (3)
7.反应迅速，确保电网安全稳定 (3)
第三节电力负荷控制管理系统的功能设计..................................... 错误！未定义书签。

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第二章电力负荷控制管理系统现状. (4)
第一节××....................................................................................... 错误！未定义书签。

第一节电力信息化建设的概况 (4)
第二节电力负荷控制管理系统的概况 (5)
1.电力负荷控制管理系统的简述 (5)
2. 2 当前电力负荷管理系统的功能特点 (5)
3.需求响应在电力负荷控制管理系统里的实现 (6)
第三章电力负荷控制管理系统的设计方案 (10)
第一节电力负荷控制管理系统 (10)
1.系统建设目标 (10)
2.系统的总体方案设计 (10)
3.系统的具体功能设计 (12)
附录×××（形式为标题1，字号小3号） (32)
参考文献（形式为标题1，字号小3号） (33)
致谢（形式为标题1，字号小3号） (34)
第一章电力负荷控制管理系统的意义
第一节电力负荷控制管理系统研究的目的近年来，随着电力需求增长旺盛，新增负荷数量以几何倍数增长。

在用电营销任务重，用电营销人员少的情况下，如何更好的提高用电管理水平，实现用电负荷的数据采集和远程监控，给用户提供优质、高效的服务是电力行业亟待解决的重要问题。

面对需求日益增长的压力，以先进的科技技术手段代替人力去完成工作，成为解决该问题的唯一方法。

而电力负荷管理系统的产生正好符合这种日益增长的用电需要。

电力负荷管理系统作为电力营销技术支持系统的组成部分，是采集客户端实时用电信息的基础平台，是电力营销、客户服务、电力需求侧响应管理的必要技术手段，为提高电力系统的管理水平和优质服务提供了基石。

本文探讨了电力负荷管理系统在用电管理方面的功能拓展和应用，本着为电力营销服务、为电力客户服务的目的，电力负荷管理系统作为电力营销技术支持系统的组成部分，以其强大的技术功能，代替了用电营销人员繁杂低效的工作，既降低了各类设备运营维护成本又降低了人员的劳动强度，同时有效地提高了电力营销人员的管理水平，为电力客户提供了便捷高效的优质服务，同时随着负荷控制管理手段的不断丰富，解决特高压一场扰动及故障，提高系统的可靠性。

我们相信随着电力负荷管理系统功能的日益强大，电力负荷管理系统必将成为未来用电营销管理现代化及电网安全运行必不可少的手段之一。

第二节电力负荷控制管理系统研究的意义
1.负荷预测准确性
进行用电管理的一个重要环节是进行负荷预测，其中电网供电能力比较容易确定，而客户的实际负荷难以衡量。

利用负荷管理系统可实时监控客户的实时负荷，采用线性回归、时间序列、指数平滑和基于温度准则法进行短期或中长期电量及负荷预测，提高了负荷预测的准确性。

因此，负荷管理系统成为开展用电管理的重要技术支持系统。

负控中心可从每天的监测信息中筛选出各类信息，提高负荷预测准确度，方便深入了解负荷特性，为制定有序供电方案提
供科学依据。

也可对客户的用电状况进行实时监测，有助于在用电高峰时段实行移峰填谷。

2.与电力营销系统实现了数据共享，确保数据的唯一性
电力负荷管理系统作为数字化营销系统的一个重要组成部分，与局级营销系统之间采用了中间库方式，实现了以下的营销管理功能：共享档案，减少重复录入的工作量。

从营销系统获取的档案包括用户基本档案、行业编码、线路编号、变电站信息等。

这些档案在营销系统中变更后及时发送到负荷管理系统，保证了负荷管理系统和营销系统基本参数的一致性。

向营销系统发送月结表码和日冻结表码。

可根据用户的结算日，在该结算日自动向营销系统发送月结表码和需量数据。

此外，系统每日向营销系统发送日冻结表码(包括正向有功、正向无功、最大需量) 。

响应营销系统的电子单命令。

包括购电设置、停送电控制、取消停电控制和欠费催费通知。

其中用户购电、取消停电和催费通知由系统自动执行，停送电命令则提醒值班人员，由值班人员执行。

执行成功后，将结果回送到营销系统备查。

剩余电量( 费) 不足告警。

投入购电控制的用户，在剩余电量小于购电命令中的告警阈值后，系统将剩余电量( 费) 不足用户发送到营销系统，供营销系统查询并发送欠费催费通知。

3.为降低线损提供了科技手段
电力负荷控制管理系统的统计线损功能可按台区、线路或母线设定线损计算关系，线路或台区所有计量点电量全部通过主站采集，完成变电所、线路电量损失、母线平衡计算，实现线损分析，绘制线损曲线。

电力负荷控制管理系统自动实现线路的线损统计分析，为降低线损提供了更加科学的手段。

该系统的电力市场需求分析和预测功能模块，能自动生成电力市场需求月报。

能够分析用电量和百分比，计算系统当月最大、最小负荷以及平均负荷，计算重点行业的平均负荷。

4.优化运行方式
（1）通过负荷管理系统分析负荷已成为制定年度电力调控目标、优化电网运行方式、平衡电力资源、确保电力供应的重要依据。

（2）该系统能为客户提供用电负荷曲线，帮助客户进行用电负荷曲线优化分析、企业生产成本分析，能为客户提供合理使用电能，提高用电效率，开展能效管理等数据分析和技术指导工作，改变了供电企业为加强对用户的优质服务而进行的客户的用电特性调查，企业生产经营调查，召开客户座谈会，走访行业协会等落后方式，从而为电力客户提供了便捷高效的优质服务。

5.有效杜绝窃电的发生
通过系统的防窃电管理功能，即用户侧失压或欠压窃电、分流或断流、相序错接线、极性错接线、电量曲线突变、瞬时量取消突变、主、副表周期电量对比异常等，系统对发生的以上事件能实时主动上报，用电检查人员根据报警事件即能迅速查处异常现象，有效杜绝窃电的发生。

6.实时控制负荷，科学调配
做到不拉路限电避峰限电计划的实施，很大程度依靠加大督查力度，其效果不甚理想，而现在，负控系统就是我们的千里眼、顺风耳，使限电方案公平透明，实行有保有限。

在终端接入跳闸回路后，负控系统就是我们的无影手，可执行负荷分级控制，强制避峰限电。

通过科学调配，实现科学远程控制负荷，减少了拉路限电。

7.反应迅速，确保电网安全稳定
通过用电负荷管理系统进行用电管理，能切实提高监视准确率和控制正确率，提高电网的用电负荷率，有效减少线路拉闸，减少对居民生活用电的影响。

广泛对新增工业客户、大客户负荷加装负控装置，在系统出现需紧急限电情况时，准确在规定时间内压限用电负荷，保证电网安全稳定运行。

第二章电力负荷控制管理系统现状本章主要介绍国内、外发展概况，或该问题目前已有的解决方法。

各种方法之间的比较等。

该章的最后一节简要介绍自己论文中的主要工作。

第一节电力信息化建设的概况
党的十八大明确提出“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”，信息化建设的重要性被提升到一个前所未有的高度。

企业的外部环境要求企业通过信息化带动生产、经营、管理水平的不断提升。

信息化规划无疑是保障信息化建设有序、良性发展的最佳手段。

电力供需矛盾突出的压力，迫使电网公司面临着日趋严峻的生产、经营形势。

同时电网企业作为垄断性企业，将来必然要求进入社会市场经济，进一步深化电力体制改革。

内外部环境的变化，都要求电网完善提升自身生产经营的管理水平，提升自身核心竞争力。

信息化系统作为众多现代化企业管理思想的载体，无疑是快速提升经营管理水平的最佳途径之一。

电力负荷控制管理是信息话的基础，为保障信息化建设的顺利进行，电力负荷控制管理系统需首先完善。

随着电力系统规模和容量的不断扩大，系统结构、运行方式日益复杂，营销服务的不断深入和细致，对营销自动化系统提出了越来越高的要求。

营销自动化的核心即电力负荷控制管理环节，当前电力负荷控制管理的系统的主要实现方式为“数据采集处理一体化、电能量数据和基础档案存储一体化、主站计算机资源一体化、无线数据通信资源一体化”，分别对大客户负荷管理模块、厂站电能量遥测模块、配变监测子模块和低压集中抄表子模块进行规划。

系统实现功能包括：计量数据采集处理、负荷监控，进行分区、分压、分线、分台区线损统计功能等。

规划涉及计算机主站系统、远程数据通信网络以及安装在用电现场的自动化采集终端和计量表计等各个方面。

全面保证营销自动化系统的资源共享，实现系统的开发性和可扩展性。

电力负荷管理系统所需要的主流技术已经非常成熟。

目前EAI/EIP、SOA、
数据库集群、精简IT架构等技术已经走出了尝试探索阶段，在电力信息化领域已经获得良好应用，积累了丰富经验，可以通过规划较好地引入电网信息化建设当中。

同时信息化发展规划已经在电力行业得到了大量的实践，信息化规划涉及数据网络、信息安全、应用系统、信息技术架构、信息化管理、信息化人才等多领域内容，规划工作本身具有较大的风险和难度。

而近几年在电力行业信息化规划实践工作中逐渐形成了成熟的模型和方案。

第二节电力负荷控制管理系统的概况
1.电力负荷控制管理系统的简述
近年来, 随着电力需求增长旺盛, 新增负荷数量以几何倍数增长。

在用电营销任务重, 用电营销人员少的情况下, 如何更好的提高用电管理水平, 实现用电负荷的数据采集和远程监控, 给用户提供优质、高效的服务是电力行业亟待解决的重要问题。

面对需求日益增长的压力, 以先进的科技技术手段代替人力去完成工作, 成为解决该问题的唯一方法。

而电力负荷管理系统的产生正好符合这种日益增长的用电需要。

电力负荷管理系统作为电力营销技术支持系统的组成部分, 是采集客户端实时用电信息的基础平台, 是电力营销、客户服务、电力需求侧管理的必要技术手段, 为提高电力系统的管理水平和优质服务提供了基石。

下面主要介绍电力负荷管理系统的功能特点、系统构成以及系统在实际中的应用效果。

2.当前电力负荷管理系统的功能特点
( 1) 数据采集功能: 能够遥测包括母线、电表、终端的各类电气参数, 如实时有功功率总加、实时无功功率总加、每日和当前有功及无功功率曲线、功率最大/最小值及出现时间、最大需量及出现时间、每月、每日和当前有功及无功电能量累积值、分时有功电能量累积值、有功及无功电能量曲线、终端与电能表直接通信读取的电能表计量数据、每日和当前电压、功率因数、谐波、频率、停电时间及相关统计数据、电能计量装置工况、开关状态、事件记录数据等。

实现终
端抄表、交流采样、负荷管理、数据统计分析、主站通信、远程升级功能。

( 2) 负荷控制功能: 负控系统终端集遥测、遥信、遥控功能为一体, 具有可靠性高、容量大、兼容性好等特点。

支持按功率自动控制、电信号控制等各种控制方式, 可实现功率定值闭环控制、电量定值闭环控制、远方遥控、负荷控制管理。

( 3) 召测分析功能: 后台主站支持终端主动上传, 具有定时召测和人工召测功能, 设置多套负荷曲线对比功能, 并对负何前后电量数据进行全程记录, 自动进行用电分析。

( 4) 分析制定避峰限电计划功能: 在执行数据采集管理功能的同时, 可按变电站、线路、大客户制定相应的避峰限电计划, 按周期或某一时段进行避峰限电效果分析, 为用电管理部门制定最终的避峰限电计划提供可靠的技术分析依据。

( 5) 报警功能: 对掉电、断相、欠压、逆相序等异常工况自动报警。

( 6) 窃电监测和示警: 监控用电方计量柜、电表用电异常情况, 一旦出现窃电情况, 对异常情况报警, 并记录发生时刻及恢复时刻。

( 7) 远方抄表: 实时抄读用户侧电表读数, 为电费结算提供依据。

( 8) 支持各类报表的自动统计与生成。

第三节需求响应在电力负荷控制管理系统里的实现1.发达地区需求响应的情况
在国内一些发达地区，大量的电力资源来自外部送电，自身调峰电厂建设收地域/环境等方面的影响趋于饱和，电网调峰压力巨大，因此响应的电力需求侧管理工作异常繁重。

经过对一些发达地区的用电情况进行统计分析，如何有效的消减短时尖峰负荷已经成为电力负荷管理方面的主要研究方向，经过对电网尖峰负荷分析，空调负荷等非工负荷已成为形成电网尖峰负荷的主要因素。

然而，传统电力负荷管理手段主要面向大中型工业用户的生产性负荷，其优点是执行对象集中，执行到位率高，单位用户执行容量大；缺点是有序用电仅由少量大中型工业用户的生产性负荷来承担，而中小型工商用户、居民用户的用电负荷不受约束，影响了地方经济的发展，也有失公平公正。

基于此，结合电力需求侧管理工作中面临的新形势，从公平公正角度出发，积极创新探索，特别是在非工空调参与电网调峰、居民用电智能化管理、基于尖峰电价/可中断负荷激励引导柔性负荷参与电网需求响应等方面进行了有益的探索，探讨一种电力负荷管理体系。

本文根据负荷的特点，对需求响应分为四个阶段：如表2-1
表2-1电力负荷管理思路
2.电力负荷管理理论技术研究
为了更好的支撑电力负荷管理4个阶段的实践应用，需要面向工业负荷、商业负荷、居民负荷以及分布式电源/储能等，基于电力需求侧管理理论和相关政策，建立技术支撑体系，推动政府出台配套支持政策。

图1为某省所尝试的负荷管理体系。

图1 负荷管理体系
在理论方面，研究面向传统负荷、居民负荷和非工负荷的全负荷管理理论，其中用户有序用电价值体系（如图2）随着值得参考。

图2 有序用电价值提携
传统的有序用电安排优先选择大工业用户，因为他们的降负荷效果明显，选择较少的企业就能迅速达到预期的降负荷的效果，但这种方法显然忽视了大工业用户的利益，在一定的资源总量下，并不是效益最高的安排方法，这是对社会资源的一种浪费。

用户有序用电价值体系就是通过建立一系列的指标来评估用户参与避峰、调休、错时和检修等有序用电措施的适合程度和潜力大小，是衡量单个用户执行有序用电相关措施潜力和标准化体系。

通过对用户所在行业、用电容量等静态指标和用户保安负荷、周休日时间等有序特性指标进行分析建模，实现用户参与避峰、错峰、调休等有序用电措施的价值量化，为有序用电方案编制、计划执行提供了有效的量化依据。

在电力负荷管理技术方面，面向非工负荷（主要集中式空调负荷）、居民负荷，形成以柔性控制为特色的集中式空调调控技术，辅以智能插座用于居民用电负荷调控。

第三章电力负荷控制管理系统的设计方案
第一节电力负荷控制管理系统整体方案
1.系统建设目标
（1）数据自动采集：自动或定时采集各大用户计量点累计电量、瞬时电量、用电事件、电能质量等供电数据，实现数据采集的准确性、完整性、及时性和可靠性，为电量结算提供准确依据。

（2）计量装置监测：远程监测电能计量装置运行信息，分析计量故障、窃电等信息，及时发现客户异常用电。

（3）负荷控制：动态监测用户负荷，为需求侧管理提供准确、及时的负荷数据，根据需要通知客户并通过拉闸进行控制负荷。

（4）供电质量监测：电压合格率、功率因数合格率、供电可靠性、谐波的监测分析。

（5）统计分析：实现各大用户计量点分时电量统计、负荷分析、线损统计与分析等。

（6）季节尖峰电价的实现，实现负荷响应的激励补贴
（7）建立智能决策系统，实现有序用电精准调控
2.系统的总体方案设计
电力负控系统是根据我国电力供应紧张状况及计划用电的政策，在全国范围内推广使用的一种用电管理措施。

它的主要功能是监控电力用户的用电状况，根据电网总的负荷情况，采取各种措施促使用户避开高峰用电，以提高国民经济的整体效益。

为此，电力负控系统具有多种监视和调控用户用电的功能。

并且，本系统主要功能确定为:负荷监控和用电管理，同时还要为调度管理中心和用电管理信息系统等的资源共享保留可扩充的接口。

电力负荷控制管理系统主要采用辐射的分散用户集中管理方式，
由前置机、操作机和用电信息分析处理三个分系统组成。

网络结构采用标准以太网形式，内部以星形方式连接，使整个网络结构稳定，便于扩充，并且功能划分清楚，便于使用和操作。

1 系统组成
本系统主要由以下几个分系统组成:前置核心处理机分系统(简称前置机)、后台负控操作机分系统(含一次接线图子模块，简称操作机)、用电信息分析处理分系统。

下面简述各个模块的主要功能组成。

1.1前置核心处理机分系统
前置机分系统是整个系统的核心部分，单独的前置机程序的连续正常运行是系统最小运行条件。

按照负控系统实用化验收标准，前置机的主要功能可分为基本功能和扩充功能两部分:1)基本功能包括负控数据定时自动采集(召测)与数据库录人、负控数据即时补召(补测)功能、网络通讯任务调度与传输(即时遥测遥信遥控与通话等后台指令)、自我主备状态监视与切换、全网或组的即时巡测、即时全网对时，除此以外还必须设计灵活配置有关定时和即时巡测、终端监视等方式的模块，以及有线无线通讯的无缝结合;2)扩充功能包括负控终端用户用电情况的监视(以动态棒图和曲线方式)与记录、终端通信状况统计(缺测、误码、停电、参数丢失、通话申请)、网络状态监视、面向管理员的开放的调试界面与自动排错功能、限电方案等。

另外，前置机还有一个重要功能就是充当机将所有返回数据转发给操作机，由操作机对数据进行相应处理。

原则上前置机不处理分析转发的下行或上行信息，但需要动态显示转发指令的来源(哪个工作站)、时间(本机)、结果(通讯回令状况)等信息。

前置机把所有到中断的指令进行负控描绘后，按照优先级排队来处理。

根据操作对象的通讯性质不同，建立三个排队:有线、无线、有线中继，这三个排队除了低层的通讯操作不同，工作的原理完全一样。

然后经多信道处理后，反馈回操作机。

如果前置机的信息为“不执行”，则经“任务取消”后，返回操作机。

另外，如果出现其他故障，则跳出此循环，如图1所示。

操作机任务取消排队处理}返回}多信道处理
1.2操作机分系统
作为各类工作站的主要操作和管理平台，操作机分系统在整个电力负荷监控管理系统中是极其重要的组成部分。

操作机是实现各项电力负荷监控功能的核心模块，对负荷控制终端遥控、遥调、设置、中继站操作、智能表设置与查询等指令都集成于其中，同时它还包括了部分系统管理功能如终端(用户)档案管理、负荷数据曲线等，它是用户最常使用的操作工具。