CN101640425B - 电力负荷管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力负荷管理装置，包括主变压器，还包括负载临界点计算模块、变压器负载检测模块和变压器运行控制模块；负载临界点计算模块，用于计算负载的临界值；变压器负载检测模块，用于检测变压器的实际负载；变压器运行控制模块，根据负载的临界值和主变压器的实际负载决定主变压器的投入或退出。电力负荷管理装置采用检测和控制变电站和用户配电室电力负荷变化情况，使变压器始终工作在经济运行状态，从而达到节约电能的目的。

Description

电力负荷管理装置

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及智能型电力负荷管理装置。 

背景技术

电力是社会经济发展的基础动力，是社会生活所必须的消费品，随着我国改革开放和现代化进程的不断加快，国民经济高速发展，人民生活水平不断提高。全社会对电力的需求越来越大，对电力供应的品质要求越来越高，电力供需之间的矛盾也越来越突出。一方面随着我国经济形式的不断增长各个地区的电力负荷不断增加，出现了电力供应紧张拉闸限电现象严重。各发电厂不得不开足马力加大发电能力，这样一来既增加了能源的消耗，同时也造成了更多的废弃物的排放，加大了环境污染。另一方面人们在使用电能的时候，往往不能科学合理安全的用电，不重视计划用电、节约用电和安全用电的重要性。浪费电能的现象非常严重，这样一来就更加加剧了电力供应的紧张局面。 

电力在生产的过程中从发电、供电一直到用电需要经过多个变压器进行电压转换和电能的传递，在每一次的变压和传递电功率的过程中，变压器自身都要有大量的电能损耗，这其中就包括有功功率损失和无功功率损失，有功电能损耗又成为铜损，无功电能损耗又成为铁损。由于电力系统大量使用了各种不同的变压器，所以在整个发电、输电、变电、配电和用电的过程中，变压器的电能损耗总体加起来是十分惊人的。据不完全的统计资料显示变压器的电能损耗约占整个电力系统损失的30％左右。因此，全面开展研究节省变压器的有功和无功损耗，使之降低到一个合理的运行水平，使各种变压器都工作在经济运行点，充分发挥变压器的效能以到达节约电能的目的是十分必要的。 

发明内容

为了解决上述的技术问题，提供了智能型电力负荷管理装置，其目的在于，使变压器降低到一个合理的运行水平，使各种变压器都工作在经济运行点，充分发挥变压器的效能。 

本发明提供了智能型电力负荷管理装置，包括主变压器，还包括负载临界点计算模块、变压器负载检测模块和变压器运行控制模块； 

负载临界点计算模块，用于计算负载的临界值； 

变压器负载检测模块，用于检测变压器的实际负载； 

变压器运行控制模块，根据负载的临界值和主变压器的实际负载决定主变压器的投入或退出。 

智能型电力负荷管理装置正是采用检测和控制变电站和用户配电室电力负荷变化情况，使变压器始终工作在经济运行状态，从而达到节约电能的目的。 

附图说明

图1是智能型电力负荷管理装置的结构图； 

图2a和图2b是智能型电力负荷管理装置的端子图； 

图3和图4是机箱结构和平面开孔尺寸图； 

图5是智能型电力负荷管理装置的硬件原理图； 

图6a是智能型电力负荷管理装置上电后的界面示意图； 

图6b是智能型电力负荷管理装置上电后的正常运行界面示意图； 

图7是智能型电力负荷管理装置的菜单功能示意图； 

图801-图841是各功能操作所对应的界面示意图。 

具体实施方式

变压器在变换电压及传递功率的过程中，自身将会产生有功功率损耗和无功功率损耗。变压器的有功功率和无功功率损耗又与变压器的技术特性有关，同时又随着负载的变化而产生非线性的变化。因此，必须根据变压器的有关技术参数，通过合理地选择运行方式，加强变压器的运行管理，充分利用现有的设备条件，以达到节约电能的目的。 

变压器的损耗包括两部分：空载损耗与负载损耗，空载损耗是一个常数，由变压器的材料和工艺决定，它不随负载的变化而变化，而负载损耗则与变压器的负载呈线性关系，在一定负载情况下，变压器的损耗为： 

P＝P0+(S/Se)²×Pk 

其中： 

P0：变压器空载损耗； 

Pk：变压器额定负载损耗； 

S：变压器负载； 

Se：变压器额定容量。 

对2台分列运行主变，且2台主变的容量相同，平均分摊负载。 

两台主变分列运行时，变压器损耗为： 

P2T＝2P0+[(S/Se)²×Pk]/4 

单台主变运行时，变压器损耗为： 

P1T＝P0+(S/Se)²×Pk 

令P2T＝P1T，即可求出变压器临界运行负载S： 

S²＝(4P0×Se²)/(3×Pk) 

运行过程中，当负载大于S时，两台变压器同时投入运行较为经济，当负载小于S时，单台变压器运行较为经济。 

同上，对不同容量变压器或多台运行变压器，都可计算出经济运行负载临界点，然后根据调整运行方式，达到变压器经济运行目的。 

一般情况下，用电户高压配电室或是箱式变电站，大都使用了两台相同容量的变压器运行，其容量大小是根据用电户最大负载来考虑的。 

当用户高压配电室或是箱式变电站，同时有2台不同容量的变压器运行，或是有多台相同容量的变压器同时运行时，同样可以用数学计算公式推导出变压器经济运行负载临界点，然后根据临界负荷点调整运行方式，从而达到变压器经济运行的目的。 

①变压器容量和参数各不相同的变压器经济运行方式判定 

$P_{\mathrm{lz}}=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{ozB}}}{\frac{P_{\mathrm{dzA}}}{P_{\mathrm{eA}}^2}-\frac{P_{\mathrm{dzA}}{P}_{\mathrm{dzB}}}{{(P_{\mathrm{eA}}+P_{\mathrm{eB}})}^2}}}$

式中： 

P_lz表示临界负荷(KVA)，P_e表示变压器额定容量(KVA)，P_dz表示综合负载损耗，P_dz(KW)＝P_d+KQ_d，P_oz表示综合空载损耗，P_oz(KW)＝P_o+KQ_o，A代表一台变压器，B代表另一台变压器。当实际变压器的运行负荷小于临界负荷时，令A台变压器投入运行，B台变压器退出运行。实际变压器的运行负荷大于临界负荷时，令A台和B台变压器都投入运行。 

变压器损耗计算：变压器损耗包括；有功损耗和无功损耗两部分。 

(1)变压器有功损耗ΔP＝P_o+β²P_d(KW)； 

P_o表示变压器有功损耗，即铁损(kw)，可由产品手册查得；P_d表示变压器短路有功损耗，即铜损(KW)，可由产品手册查得；β表示变压器负荷率。 

(2)变压器无功损耗ΔQ＝Q_o+β²Q_d(KVar)； 

Q_o表示变压器空载无功损耗， $Q_o=\sqrt{3}{U}_e{I}_o{S}_n{\mathrm{\Φ}}_o;$ Q_d表示变压器短路无功损耗，即漏磁无功损耗(KVar)， $Q_d=\sqrt{S_d^2-P_d^2}\≈S_d=\sqrt{3}{U}_d{I}_{\mathrm{le}}=U_d\%S_e\×{10}^2;$

当负荷小于临界负荷时，令单台变压器运行，而当负荷大于临界负荷时，两台分联运行。 

②当多台不同容量和参数的变压器经济运行方式判定 

当n台和n+1台运行方式 

$P_{\mathrm{lz}}=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{oz}(n+1)}}{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{dzi}}}{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{ei}}\right)}^2}-\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n+1}{P}_{\mathrm{dzi}}}{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n+1}{P}_{\mathrm{ei}}\right)}^2}}}$

当负荷小于临界负荷时，为n台变压器运行，而当负荷大于临界负荷时，可采用n+1台变压器运行。 

装置采集各变压器实时负荷变化情况，根据设定负载，延时控制变压器的投入与退出，实现变压器的经济运行，达到节能之目的。实际使用中，应尽量让变压器工作在40％～80％的负载情况下，此时，变压器运行较为经济。 

装置采集两段母线电压，4台变压器高压侧电流，以两台为一个单位，通过计算两台主变的有功，同时根据两主变投入运行情况，决定主变的投退： 

对应主变为主变A、B： 

1)当主变A运行，主变B冷备用： 

当PA＞PAHset，经“告警延时”发“主变A越上限告警”信号，如“自动控制”压板投入，则经“投退延时”投入主变B；自动控制压板是通过智能型电力负荷管理装置内部所设计的各种逻辑门电路，进行组合、分析、判断，分执行自动控制压板的投退，根据整定的需要投入或是退出；压板是电力专业用语，可以理解为是一个开关或是电路中的跳线。 

2)当主变B运行，主变A冷备用： 

当PB＞PBHset，经“告警延时”发“主变B越上限告警”信号，如“自动控制”压板投入，则经“投退延时”投入主变A； 

3)当主变A、B同时分列运行： 

当PA＜PALset或PB＜PBLset，经“告警延时”发“主变A越下限告警”或“主变A越下限告警”信号，如“自动控制”压板投入，则经整定“投退延时”退出主变B或主变A；如当PA＜PALset且同时PB＜PBLset，经“告警延时”发告警信号，再经“投退延时”，根据外部压板(2X9～2X12)情况，退出主变A或主变B。 

PA代表主变A的有功功率，PB代表主变B的有功功率，PAHset代表主变A的有功功率上限最高整定值，PBHset代表主变B的有功功率上限最高整定值，PALset代表主变A的有功功率下限最高整定值，PBLset代表主变B的有功功率下限最高整定值。以上物理量的数据采集是通过配电室高压侧、低压侧的电流 互感器(CT)和电压互感器(PT)进行电流、电压量的采集，通过节电装置的模数转换得到实时的数据采集量。 

主变C、D的控制同上述。 

如“自动控制”没有投入，则只发告警信号即可(既有软压板，也有硬压板)。软压板指的就是节电装置中各种门电路所组成逻辑开关，它可以通过装置上的键盘按钮对微机装置进行整定操作，也可以通过后台机，通过通讯接口(网线)进行远方操作。硬压板指的是从装置引出二次控制线到高压开关柜二次控制回路中一个断开点，它可以根据需要进行投入或退出，是靠配电室值班电工进行手动操作。 

装置根据电流及相关开关位置信号自动识别变压器运行方式。装置具有人工操作闭锁自动调整功能。 

装置能够测量最多4台变压器的运行状况，采样值包括：Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic、P、Q、COSΦ、F(最大可测4台主变)；Ua、Ub、Uc代表A、B、C三相各自相电压，Ia、Ib、Ic分别代表A、B、C三相各自相电流，P代表变压器的有功功率，P代表变压器的无功功率，COSΦ代表交流电路中的功率因数角，F代表交流电路中的频率值。变压器各侧开关位置等遥信状态采集(38路)；变压器温度(4路直流4～20mA或0～5V采集)；变压器各侧开关的控制(8个开关)。 

对时功能：装置可以与GPS天文时钟装置进行同步对时，对时方式采用差分方式，可接收秒脉冲或IRIG-B方式脉冲； 

自检功能：装置在上电及运行过程中，对装置的硬件进行实时自检，包括AD自检、定值自检、出口自检等，自检出错后闭锁保护，同时液晶中文显示自检结果，分通过通讯上传上传“装置异常”信号，装置同时提供“电源消失”告警信号，当装置电源消失后，接点自动闭合。 

通讯功能：装置可提供如下通讯方式： 

1)RS485通讯：装置可提供单/双RS485通讯方式，通讯规约为标准的IEC60870-5-103，建议采用此方式；2)CAN通讯：主要用于与RSP3000系列其它装置共同组成系统；3)RS485+CAN通讯：装置可提供单路RS485通讯和CAN通讯组合的方式，RS485接口提供标准的IEC 60870-5-103；4)以太网通讯：装置可提供基于TCP/IP协议的单网/双网以太网络通讯，规约为标准IEC60870-5-103，此时装置不能提供RS485和CAN通讯方式。 

图1是智能型电力负荷管理装置的结构图；该装置是由以下几部分所组成： 

a.交流电流输入(交流电流采样)：由配电室高压开关柜内电流互感器(CT) 二次侧所采集，站内所有变压器高压侧开关柜内的(CT)均进行采集分接入装置内。 

b.交流电压输入(交流电压采样)：由配电室高压开关柜内所连接I#母线和II#母线电压互感器(PT)二次侧所采集。一般情况下，配电室高压开关柜内有两段母线，即有两组母线电压供装置采集。 

c.装置正常工作电源为配电室内直流电源系统供电(一般为直流220v或110v)。 

d.装置需采集的各高、低压开关输入信号回路简称“开入量采集回路”。将配电室内所有需要监测、分析、判断的电气物理量包括，高、低压开关的运行状态，变压器的温度、压力释放、瓦斯气体电量以及信号测量等非电量信号接入装置。 

e.装置将所有采集的交流电流、电压量(交流采样值)以及开入量采集值通过装置内部的中央处理器分析、判断、整理，发出装置动作命令，对配电室高、低压开关进行控制，既可以跳各高、低压开关，又可以合各高、低压开关；与此同时，也可以发出一系列装置告警信号，如直流电源消失、装置内部故障、装置动作信号等。称此为开出量(即装置经逻辑分析、判断后的输出量)。 

f.通讯接口回路，装置可以提供RS485、CAN、以太网等多种通讯模式可以通过通讯网线进行后台机的监测、控制、存储等功能，可以实现配网自动化，即“三遥”功能：遥测、遥控和遥信。所有通讯规约均满足IEC标准。 

装置各个模块之间信号处理流程如下： 

首先装置是以微处理器(CPU)为核心，根据数据采集系统所采集到的电力系统(配电室)运行的电气设备实时状态数据，按照给定的算法来跟踪、监测、分析、判断电力负荷变化情况，将实时采集的各种数据进行分析和处理，发出指令，是否跳闸、合闸，是否报警等。 

装置的输入通道，一般指开入量采集系统，将交流电流、电压以及一些高、低压开关变压器状态量经过A/D模数转换器输入到装置内部。 

装置的采样保持和低通滤波回路：包括采样保持和低通滤波回路，经过电流、电压变换器所采集的电压信号必须经过采样分保持，才能输出给中央处理器(CPU)一个稳定的采集信号。 

高频滤波回路：在数据采集的过程中，往往包含了许多高频分量信号。通常各种微机控制装置都是需要采集工频变化量的，而在采样的过程中如果出现了高频信号量，将出现频率混叠现象发生。因此，要求限制输入信号的高频分量之前加上低通滤波回路。 

模数转换(A/D)回路：由于装置的中央处理器(CPU)只对数字量进行计 算，而装置输入通道回路所取得的电流、电压信号以及开关状态信号和变压器运行状态信号等都是模拟信号。因此，必须将采样所得到的模拟信号量经过模数转换为数字信号，模数转换的过程，实质上就是对模拟信号进行量化和编码的过程。 

装置数字核心部分：中央处理器(CPU)一般是由CPU、存储器、定时器、计数器、看门狗等所组成，对大量采集的数据进行分析、判断和处理。 

装置的输出回路：一般指经过中央处理器(CPU)计算处理后的数字信号，经过D/A数模转换再变成模拟电信号，去驱动装置内部各微型继电器，使其动作，接点闭合，发出开关掉闸或合闸命令，同时还可以发出各种信号指示和装置异常报警。 

通讯接口回路：装置可以采用串行通讯接口RS-485/RS-232，通讯规约，满足IEC标准，也可以采用以太网口通讯接口10/100Base-T Etherent。通讯规约TCP/SP Modbus Tcl大屏幕液晶汉化显示，采用高亮度背光式LCD中文显示两极，分辨率320×240像素。 

显示内容：各电气设备实时电量参数，各种定值及相关开入，开出回路监视动作情况等。 

智能型电力负荷管理装置后板接线图中所示的1X至8X是指装置可由1号插件到8号插件所组成，至于1X1-1X10是指装置中1号电路插件板后，1号接线端子到1哦好接线端子，8X9-18X16这样的标识同样也表达了8号电路插件板后的9号接线端子到16号接线端子。 

装置开入量采集以后，根据连续型电压，电流输入信号经过离散采样和模数变换成为可用于计算机处理的数字量后，计算机将对这些数字量(采样值)进行分析和计算确定装置所需的电气量参数，分根据这些参数的计算结果以及装置设定好的动作特性方程和变压器容量所设定的上、下限值(P_ALset、P_BLset、P_AHset、P_BHset)通过比较判断决定装置的动作行为，从而决定装置是否动作。 

图2a和图2b是装置端子图；智能型电力负荷管理装置，是由7～10组印刷电路板插件所组成的，每一组电路板插件都有不同的使用功能，各插件之间既相对独立又相互联系。 

1X插件-装置直流电源插板，包括强电电源220V或110V，弱电电源48V或24V及电流消失告警回路。 

2X、3X插件-交流电流、电压采样电路板，可以独立采集整个高压配电室的2组母线电压和各变压器高压侧电流值。 

4X插件-装置主要数字核心部分，中央处理器(CPU)和装置各种逻辑功能编码，可以实现装置的各种逻辑功能，如能跳闸切除各变压器功能，实现 装置的手动控制和自动控制，配合变电站配网自动化系统，通过通讯接口网线及后台监控机可实现远方“三遥”功能，即遥测，遥信，遥控功能。 

5X插件-主要是接入装置所需采集一些高、低压开关运行状态位置变化量以及高压配电室各变压器运行状态的非电量信号，如：温度、压力、油温、风冷却、瓦斯气体等信号。 

6X、7X插件-主要是装置将采集到的各种数据进行分析、比较、判断、整理，发出一些指令驱动装置内部的微型继电器动作，从而完成装置输出开关跳闸或者合闸命令，以及一些装置动作信号告警命令。 

注：根据各用户高压配电室的实际一次运行方式，装置可以实现扩展开入板和开出板，可以增加电路板插件的数量，从而满足实际需要。 

装置采用半层19寸标准5U机箱，用嵌入式方式安装在屏柜上，机箱结构和平面开孔尺寸图分别图3和图4所示： 

组成装置的插件有：1)电源插件(DC)：直流电源输入，输出供装置使用的电压：5V、±12V、24V及遥信采集用24V电源；4路0-5V或4-20mA直流量输入，用于采集主变温度；2)交流插件(AC)：将现场一次电流(压)通过二次隔离互感器，转换为装置采样所需的二次信号，最多可插2块交流板，共18路交流量；3)主板(CPU)：以32位DSP为核心进行扩展地单片机系统，同时提供15路开入量采集(装置提供24V电源)；4)开入板(YX)：现场开关量采集；5)出口板(YK)：出口继电器及信号继电器输出板；6)显示面板(LCD)：装置人机接口；7)总线背板(BUS)：装置内各板件信号连接。 

装置硬件原理图如5所示，包括由交流插件来的输入信号，A/D转换模块，DSP，I/O，CPU，液晶显示，光隔模块，出口继电器，电源组成；装置中的DSP和CPU得作用分别体现为：DSP是一种数字信号处理器，它是为进行快速数学运算而设计的具有特殊结构的微处理器，DSP的突出特点是计算能力强精度高，总线速度快，吞吐量大，尤其是采用装用硬件来实现的顶点和浮加点价，乘(矩阵)运算，速度非常快，将DSP应用于装置中可极大地缩短数字滤波、滤序和傅里叶变换算法的计算时间，不但可以完成数据采集信号处理的功能还可以完成以往主要由CPU完成的运算功能，装置中的CPU主系统包括微处理器(CPU)只读存储器(一般用EPROM)随机存取存储器(RAM)和定时器等，CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据及你选哪个分析处理，完成装置所需的各种功能。 

装置外部开入的具体含义是：当装置需要从外部其它电气设备采取一些对本装置有用的额开关输入量(简称开入量)进行分析比较判断时，应通过二次控制电缆进行链接到装置相应电路插件板，具体说明1DL高压侧2DL高压侧 3DL高压侧4DL高压侧指的是一个变电站或高压配电室具有4台变压器(最多采集4台)运行时，个变压器高压侧断路器(开关)判断它们4个断路器(开关)是出于合闸状态还是分闸状态，同理1DL-4DL低压侧是指运行的4台变压器低压侧开关，判断它们4个断路器(开关)是出于合闸状态还是分闸状态，至于遥信量(开入)是指配电室各遥测信号量接入装置，用语装置能够正确判断显示各种装置所需的遥控信号量。 

智能型电力负荷管理装置使用128×64大屏幕汉字液晶显示器。 

液晶在正常运行时关闭背景光，当有按键操作或有故障报告时背景光点亮。在出厂时，显示的对比度已经调整过，不同地区由于温度差异需要调整对比度，可以通过可调电阻调整显示的对比度。 

装置上电后，将显示如图6a，在系统初始化结束后户进入正常显示界面或推出事件/告警信息。 

提醒：系统初始化过程中将对装装置进行自检，若自检通过，则立即进入正常显示界面，运行灯闪烁，否则会推出告警/事件信息，分伴有告警或相关信号指示灯。 

▲注意：若装置上电不通过，分伴随“告警”指示灯，应查阅具体信息分进行适当处理。 

装置在正常显示画面中将轮流显示当前运行定值区号、日期及时间信息、电压的有效值及相角等信息，如图6b所示； 

菜单结构及内容：命令菜单为树形结构多级菜单，按键盘“确认”键可以进入装置的主菜单，用“▲”、 

键移动光标选择相应的条目，按“确认”键可进入下一级菜单，按“取消”键返回上一级菜单。如下一级菜单仍为菜单选择，可继续按“▲”、 键选择相应的条目按“确认”键进入下一级画面。对一般的屏幕“▲” 

键为光标调整，对可以修改的数据用“+”“-”键对数据进行修改，分把相应的数值写入存储器中。对于选择菜单，当光标移到指定位置后，按“确认”键即可进入将要选择的项目中。装置菜单功能如图7所示： 

操作键盘及功能 

“确认”：用于操作确认或保存数据或进入下一级菜单；“取消”：用于取消错误操作或返回上一级菜单；“复归”：复归保护事件信息和事故总信号接点输出； 

：向下移动光标，选择所需操作项目； 

：向左移动光标； 

：向右移动光标；“▲”：向上移动光标，选择所需操作项目；“+”：定值修改；“-”：定值修改；装置上的各种指示灯含义；“运行”灯：装置正常运行时，该灯闪烁；灯长亮或长灭表示装置不能正常工作。“通讯”灯：装置与上位机通讯正常时， 该灯闪烁；灯长亮或长灭表示装置通讯已停止。“动作”：装置正常运行时，该灯熄灭；当发生需出口跳闸的保护功能动作时该灯点亮；只有人工(远方或调度)复归后，灯才灭。“告警”：装置正常运行时，该灯熄灭；当发生不需出口跳闸的保护功能动作时该灯点亮；故障消除后，该灯自动熄灭。“跳闸”灯：装置跳闸位置信号指示灯。“合闸”灯：装置合闸位置信号指示灯。“备用”灯：根据不同装置需求予以定义。 

功能操作 

按照功能对象介绍菜单和键盘操作，以RSP2010L为例，其他装置的操作可参照。 

主菜单：在正常显示画面下按“确认”键进入主菜单，主菜单如图801；进入主菜单后，可以用“▲”键、 键、 

键或 

键选择相应的菜单项，按“确认”键进入相应的子菜单或执行相应的操作，按“取消”键返回到前一画面。 

采样：如图802；进入主菜单后，可以用“▲”键、 

键、 

键或 

键选择相应的菜单项，按“确认”键进入相应的子菜单或执行相应的操作，按“取消”键返回到前一画面。保护监视：菜单显示的内容为装置采集相应的保护交流量幅值，如图803；测量监视：菜单显示的内容为装置采集相应的测量交流量幅值，如图804；一次值：按“确认”键进入相应的子菜单，按“取消”键返回到前一画面，如图805；二次值：按“确认”键进入相应的子菜单，按“取消”键返回到前一画面，如图806；开入监视：开入监视菜单显示的内容为装置采集相应的开关量实际状态，如图807；电度监视：显示内容为装置的计算电度，如图808；计算电度：按“确认”键进入相应的子菜单，按“取消”键返回到前一画面，如图809；P+为正向有功，Q+为正向无功，P-为反向有功，Q-为反向无功；脉冲电度：按“确认”键进入相应的子菜单，按“取消”键返回到前一画面，如图810；MC0为第一路脉冲计数、MC1为第二路脉冲计数；CM0为第一路计算脉冲电度量、CM1为第二路计算脉冲电度量；相位监视：显示内容为装置采集电压之间的相位关系，如图811；工况监视：显示内容为装置跳闸、合闸次数统计，装置复位次数统计，如图812；定值如图813；进入主菜单后，可以用“▲”键、 

键、 

键或 

键选择相应的菜单项，按“确认”键进入相应的子菜单或执行相应的操作，按“取消”键返回到前一画面。查看定值：显示装置当前运行定值区的定值，仅供运行人员查看定值，如图814；数值定值：如图815；软件压板：如图816；出口配置：如图817；此出口配置对应装置“开出板”3X，从右到左共12位，分别对应3X端子的12个出口继电器，(3X1、3X2对应接点1，3X3、3X4对应接点2......)，每个保护均可以按工程实际需求配置到需要的出口继电器上，当相应位置“1”时，该保护动作后，该位对应。 

定值切换：用“+”键和“-”键选择要切换的定值区(也可以用定值切换键)。此时若要放弃定值切换，按“取消”键即可。按“确认”键开始切换定值，系统提示输入密码，其操作过程同压板切换，在此不再重复，如图818； 

装置可提供多套定值区供存储，在进行定值切换前，必须保证即将切入的定值区已经存在定值，否则不能进行切换。可用定值修改命令先写入多套定值，再进行切换。定值整定：整定定值分为数值定值、压板定值和出口逻辑三项内容。注意定值不要越限，否则整定无效。进入定值修改窗口后，可以用“▲”键、 键、 

键或 

键选择修改位置，用“+”键和“-”键进行数值修改。在此子菜单中，可以方便的对控制字有效位进行投退，如图819；数值定值：如图820；软件压板：如图821；出口配置：如图822；此出口配置对应装置“开出板”3X，从右到左分别对应装置3X1，3X2......等12路开出，每个保护均可以按工程实际需求配置到需要的出口继电器上。定值复制：若“源定值区”为0，“目的定值区”为1，按“确认”键后，0定值区的定值就被复制到1定值区，如图823；出口：配置装置各保护功能动作出口与装置各路出口继电器之间的对应关系，每个保护均可以按工程实际需求配置到需要的出口继电器上，如图824；默认：对当前区号的定值进行出厂默认设置，如图825；参数：在显示画面下按“确认”键进入参数菜单，菜单如图826；进入主菜单后，可以用“▲”键、 

键、 

键或 

键选择相应的菜单项，按“确认”键进入相应的子菜单或执行相应的操作，按“取消”键返回到前一画面。交流参数：可以设置本间隔的CT、PT的实际变比及测量方式，如图827；通讯参数：可以设置装置地址及通讯速率。装置地址：0～128；485波特率有4800B/S、9600B/S、19200B/S三种设置，出厂设置为9600B/S；如图828；遥信参数：可以分别设置每一个遥信去颤抖时间，一般设定为0.12秒，如图829；遥控参数：可以分别设置每一个遥控脉宽时间，一般设定为0.300秒，如图830；电度参数：对计算电度的初值进行设置，如图831；默认：对当前区号的定值进行出厂默认设置，如图832；事件：在显示画面下按“确认”键进入事件菜单，菜单如图833；进入主菜单后，可以用“▲”键、 键、 

键或 

键选择相应的菜单项，按“确认”键进入相应的子菜单或执行相应的操作，按“取消”键返回到前一画面。保护事件：可以分别显示相应保护动作类型、相别，动作值；遥信事件：可以分别显示相应遥信变位性质、时间；自检事件：可以分别显示装置自检信息性质、时间；时间：时间调整用于在没有和其它装置通讯的情况下，对本装置进行时间校正；否则更改无效，如图834；其他：在显示画面下按“确认”键进入其他菜单，菜单如图835；进入主菜单后，可以用“▲”键、 

键、 

键或 

键选择相应的菜单项，按“确认”键进入相应的子菜单或执行相应的操作，按“取消”键返回到前一画面。软件信息：版本信 息显示软件版本号、修改时间等，如图836；清除功能：清零功能用于将各事件清除，如图837；校准功能：厂家调试供生产厂家调试时使用，主要进行采样精度的调整，装置出厂前已经全部经过校验，一般用户无需进入此菜单；如图838；密码：密码管理，对操作密码和系统密码进行设定，出厂密码设置为“0000”，如图839；进入主菜单后，可以用“▲”键、 

键选择相应的菜单项，按“确认”键进入相应的子菜单或执行相应的操作，按“取消”键返回到前一画面；如图840；进入主菜单后，可以用“+”键、“-”对密码进行修改，修改完毕后按“确认”键系统提示是否保存， 

键或 

键选择相应的菜单项，按“取消”键返回到前一画面；如图841； 

智能型电力负荷管理装置产品的开发研制，其根本基础是多年来变电站自动化技术的成功经验，特别是分层分布式系统结构的实践，使变电站、发电厂自动化系统的结构和性能发生了重大的变化。在强化分层分布概念上，本装置不但强化间隔层设备及功能配置的合理分布，同时也强调变电站、发电厂层功能及配置的可组态、可移植性；通过采用高标准化的硬件平台及多种运行维护分析工具，强化了变电站、发电厂设备的运行信息透明化程度，消除不明原因的事故，提高产品设计水平。该产品直接采用现场总线通信技术，系统内部各模块之间采用增强型无瓶颈的平衡式eCAN通信方式或以太网通讯，从而实现了一整套快速响应系统。 

变压器电力负荷监测与经济运行管理装置是基于硬件平台自行研发开发的、拥有自主知识产权的新一代产品。此平台具有如下特点：高标准硬件设计：多CPU设计，主CPU采用主频高达150MHz的32位DSP芯片技术，具有较强的数学与逻辑运算能力，模数转换为14位同步芯片，精度高、响应快、系统稳定性好；人机界面友好：128×64点阵的液晶中文显示，操作简单方便，树状菜单简洁明了；可靠的自检功能：完善的装置自我诊断功能，使维护简便，提高了安全运行可靠性；出口采用多重组合逻辑，增加出口故障检查，保证出口操作的100％准确性和安全性；高标准的电磁兼容性能：该系列微机控制自动化系统对提高产品的整体电磁兼容性能给予了前所未有的重视。装置设计不再局限于某些部分满足抗干扰标准，而是从装置的交流输入、直流电源、开关量输入、开关量输出以及通信等各个环节进行电磁兼容设计。可选择采用RS485、eCAN或以太网通讯方式，支持部颁IEC 60870-5-103等多种保护传输规约在线选择，方便与各种管理系统进行通讯连接；通讯采用统一编码，扩展性好；模块化硬件、软件设计，方便实现产品的升级管理；装置具有GPS对时功能，可以接收秒脉冲方式或IRIG-B格式脉冲；标准5U高度半层19英寸机箱，背插式结构，装置的强弱电完全分开，提高产品的绝缘与抗干扰性能，各输入输出信号按功 能模块化设计，各板件独立设置，方便现场的维护更换。 

本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围分不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。 

Claims (7)

1.电力负荷管理装置，包括主变压器，其特征在于，还包括负载临界点计算模块、变压器负载检测模块和变压器运行控制模块；

负载临界点计算模块，用于计算负载的临界值；

变压器负载检测模块，用于检测变压器的实际负载；

变压器运行控制模块，用于根据负载的临界值和主变压器的实际负载决定主变压器的投入或退出；

在有两台分列运行主变压器，并且两台主变压器的容量相同的情况下，负载临界点计算模块依据下述公式计算负载的临界值：

S²＝(4P0×Se²)/(3×Pk)；

其中，S为负载的临界值，P0为单台主变压器的空载损耗，Se为单台主变压器的额定容量，Pk为单台主变压器的额定负载损耗；

当实际负载大于S时，变压器运行控制模块控制两台主变压器同时投入；当实际负载小于S时，变压器运行控制模块控制一台主变压器投入，或者控制两台主变压器中的一台主变压器退出；

在有两台分列运行主变压器，并且两台主变压器的容量不同的情况下，负载临界点计算模块依据下述公式计算负载的临界值：

$P_{\mathrm{lz}}=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{dzB}}}{\frac{P_{\mathrm{daA}}}{P_{\mathrm{eA}}^2}-\frac{P_{\mathrm{dzA}}-P_{\mathrm{dzB}}}{{(P_{\mathrm{eA}}+P_{\mathrm{eB}})}^2}}};$

其中，P_lz表示临界值，P_eA表示第一台主变压器额定容量，P_dzA表示第一台主变压器综合负载损耗，P_eB表示第二台主变压器额定容量，P_dzB表示第二台主变压器综合负载损耗，P_ozB表示第二台主变压器综合空载损耗；

当实际负载大于P_lz时，变压器运行控制模块控制两台主变压器同时投入；当实际负载小于P_lz时，变压器运行控制模块控制第二台主变压器退出，或者控制第一台主变压器投入；

在有n+1台分列运行主变压器，并且n+1台主变压器的容量不同的情况下，负载临界点计算模块依据下述公式计算负载的临界值：

$P_{\mathrm{lz}}=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{oz}(n+1)}}{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{dzi}}}{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^n{P}_{\mathrm{ei}}\right)}^2}-\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n+1}{P}_{\mathrm{dzi}}}{{\left({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^{n+1}{P}_{\mathrm{ei}}\right)}^2}}};$

P_lz表示临界值，P_ei表示第i台主变压器额定容量，P_dzi表示第i台主变压器综合负载损耗，P_oz(n+1)表示第n+1台主变压器综合空载损耗；n、i均为自然数，n＞1；

当实际负载大于P_lz时，变压器运行控制模块控制n+1台变压器同时投入；当实际负载小于P_lz时，变压器运行控制模块控制第n+1台变压器退出，或者控制第1台变压器至第n台变压器同时投入。

2.如权利要求1所述的电力负荷管理装置，其特征在于，变压器运行控制模块还进一步的根据主变压器的有功功率决定主变压器的投入或退出；

在处于工作状态的一台主变压器的有功功率大于该主变压器的有功功率上限最高整定值时，变压器运行控制模块控制处于备用状态的主变压器投入；

在处于工作状态的两台主变压器的有功功率均小于该两台主变压器的有功功率下限最高整定值时，变压器运行控制模块控制任意一台主变压器退出；

在处于工作状态的两台主变压器中的一台主变压器的有功功率小于该主变压器的有功功率下限最高整定值时，变压器运行控制模块控制有功功率小于主变压器的有功功率下限最高整定值的主变压器退出。

3.如权利要求2所述的电力负荷管理装置，其特征在于，变压器运行控制模块还进一步的根据主变压器的有功功率决定主变压器的投入或退出；

在处于工作状态的第1台主变压器至第n台主变压器中的任意一台主变压器的有功功率大于该主变压器的有功功率上限最高整定值时，变压器运行控制模块控制处于备用状态的第n+1台主变压器投入；

在处于工作状态的第1台主变压器至第n台主变压器中的任意一台主变压器的有功功率小于该主变压器的有功功率下限最高整定值时，变压器运行控制模块控制第n+1台主变压器退出。

4.如权利要求1所述的电力负荷管理装置，其特征在于，变压器负载检测模块包括：用于进行电压采样的交流电压采样模块，用于进行电流采样的交流电流采样模块，用于对采样的模拟信号进行滤波的滤波回路，用于将滤波后的模拟信号转换为数字信号的模数转换模块，以及根据转换后的数字信号计算主变压器实际负载的DSP。

5.如权利要求4所述的电力负荷管理装置，其特征在于，变压器负载检测模块还包括：用于进行开入量采样的开入量采样模块。

6.如权利要求4所述的电力负荷管理装置，其特征在于，负载临界点计算模块包括CPU，该CPU计算负载的临界值。

7.如权利要求6所述的电力负荷管理装置，其特征在于，变压器运行控制模块包括所述CPU，所述CPU根据负载的临界值以及DSP发送的主变压器实际负载决定主变压器的投入或退出。

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