CN104950738A - 多路供电线路控制最大需量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

多路供电线路控制最大需量的系统和方法，涉及电力计量技术，特别涉及多路供电线路的用电量计量及控制，用于线路检修或线路倒换时控制功耗。系统中计算机与设备开关柜中的电磁开关连接，系统中还包括连接计算机的多路供电线路最大需量实时计算装置，装置包括处理器、与计算机的接口、用电信息读取接口，用电信息读取接口连接至少两路供电电力线或供电电力线上的电能表。方法包括设置设备的优先级，按照设备的优先级选择关闭的设备，并比较供电线路上的总负荷，当满足要求时，停止关闭设备，提示可以断电。系统无需人工过多干预，自动选择并关闭一些设备以避免最大需量的虚增。

Description

多路供电线路控制最大需量的系统和方法

技术领域

本发明涉及电力计量技术，特别涉及多路供电线路的用电量计量及控制。

背景技术

大型企业因负荷重，由两条或多条线路同时供电，其基本电费按最大需量收取。按照电力公司的要求，凡最大需量收取基本电费的两路及以上进线的用户，各路进线分别计算最大需量，累加计收基本电费。

需量指的是一个规定的时间间隔内的功率的平均值。最大需量指的是在规定的周期或结算周期内记录的需量的最大值。

需量是一种功率计量，或者确切的说是一种平均功率。规定的时间间隔就是需量周期。需量周期我们国家一般采用15分钟。

对于大工业用户，负荷的波动值是很大的。如某大用户，上班时最大起动负荷为1000kW，持续10min后，负荷降到500kW，又持续5min。那么该大用户最大需量就是：（1000×10+500×5）/15分钟＝833.3kW。

如过本月某个15min内，再出现高于833.3kW的需量，则这个数自动消失，记录后者这个更高数。

采用最大需量计算基本电费的计费方式，可以促进大工业用户调节用电负荷，作到负荷平衡，压缩尖峰负荷，保持当地电压稳定，也可促进用户少支出基本电费，是提高企业经济效益的措施之一。

最大需量有区间式和滑差式这两种计算方式，目前使用最多的是滑差式。

 滑差式是从任意时刻起，按小于需量周期的时间递推测量需量的方法，所测得的需量叫滑差式需量。递推时间叫滑差时间。滑差时间我们国家一般采用1分钟。需量周期我们国家一般是采用15分钟。

存在的问题是：当出现线路检修或线路倒换等情况时，一路供电会切断，功率负荷都加到了另一路或几路上，这时工作的线路上将出现最大需量虚增，虽然企业总的最大需量没有变化，但某些线路上的收费基准发生变化，造成不合理收费，给企业造成损失。

目前采取的措施是在线路检修或线路倒换时，企业关闭部分设备的运行，降低用电量。现在采用人工选择关闭设备，会出现以下问题：

1、有些设备是不可停运的，人工选择难免会出现误关。

2、关闭的设备少，断掉一路供电后还会出现最大需量虚增。

3、关闭的设备太多，给企业的生产运营造成更大的损失。

4、关闭的设备可能会影响为关闭设备的正常运行，造成损失。

发明内容

为了解决上述问题，提出了本发明。

本发明采用的技术方案是：多路供电线路控制最大需量的系统，包括计算机、设备开关柜，设备开关柜中设置各设备的电磁开关，关键在于：计算机与设备开关柜中的电磁开关连接，系统中还包括连接计算机的多路供电线路最大需量实时计算装置，所述多路供电线路最大需量实时计算装置包括处理器、与计算机的接口、用电信息读取接口，用电信息读取接口连接至少两路供电电力线或供电电力线上的电能表。

优选的方案：所述用电信息读取接口为RS485接口，RS485接口连接电能表的RS485输出端；所述用电信息读取接口还有红外端口。

多路供电线路控制最大需量的方法，基于多路供电线路控制最大需量的系统实现，关键在于：计算机中存储以下信息：

各供电线路的标识码、对应标识码的最大需量值；

各设备的标志、功率及设备本身的优先级别；

各用电支路的优先级别以及连接到各用电支路上的设备标志；

设备的综合优先级=设备本身的优先级别*设备所在用电支路的优先级别；

设置阀值P，P的取值范围在0至10%；

在线路检修或线路倒换前，计算机执行包括以下步骤：

A、向计算机输入需断电的供电线路的标识码，计算：

S1=所有供电线路的最大需量之和减去需断电的供电线路的最大需量，

S2=S1*P；

B、计算机通过多路供电线路最大需量实时计算装置获取当前各供电线路的负荷，计算当前各供电线路的总负荷SUM；

C、计算S= SUM-（S1-S2）并判断，如果S大于0，执行步骤D，否则，提示可以进行断电操作，过程结束；

D、选取设备：

D1、设W=0；设置停止设备列表，停止设备列表为空，

D2、选取综合优先级最低且未经过选取的设备，

D3、判断选取的设备是否开启，如果开启，W=W+该设备的功率，将该设备的标志加入停止设备列表中，转到步骤D4；否则，转到步骤D2，

D4、如果W大于等于S，转到步骤E，否则，执行步骤D2，

E、计算机通过控制电磁开关关闭停止设备列表中的设备；

F、转到步骤B。

进一步地：在计算机中对应每个设备还设置标志位，标志该设备是否可以关闭，在步骤 D3中，首先读取设备标志位，如果设备不可关闭，转到步骤D2；否则，继续执行。

进一步地：在计算机中设置共同工作的共同设备列表，共同设备列表中存储需要共同工作的设备标志；在步骤D2和步骤D3之间增加步骤D21和D22：

D21、判断该设备是否在共同设备列表中，如果不在，执行步骤D3，如果在，判断共同设备列表中是否有综合优先级高于该设备的其他设备，如果有，转到步骤D2，如果没有，执行步骤D22；

D22、判断共同设备列表中是否有不可关闭的设备，如果有，转到步骤D2，否则，将共同设备列表中开启的设备的标志加入停止设备列表中，W=W+开启设备的功率，转到步骤D4。

本发明应用于至少两路同时供电的场合，作为用电信息读取接口的RS485接口从电能表（如威胜公司的DTZ341或兰吉尔公司的ZMD402电能表）获得实时用电信息，采用滑差式计算需量。

企业在正常运行时，总的用电量基本平稳。为了在各供电线路上不产生最大需量的虚增而引起不合理的收费，在一路供电切断之前，要确定切断该供电线路后，工作线路上的需量不超过其最大需量。例如在双路供电情况下，每条线路的最大需量为500KW，则在切断一条线路之前，要保证两条线路的需量之和不超过500KW，这样，当切断一条线路后，全部负荷都加载到另外一条线路上，需量没有超过500KW，不会产生最大需量的虚增。

如果两条线路的需量之和小于500KW，可以直接进行线路切换或维护；如果两条线路的需量之和大于500KW，在进行线路切换或维护之前，需要关闭一些设备，使两条线路的需量之和小于500KW。

在供电电力线上的电能表输出端，分成若干用电支路，一般按用途或地理位置来划分。每条支路上有电能表。将每条用电支路上电能表的RS485接口通过串联方式连接到该装置上的RS485接口上，可以实时计算各用电支路上的用电量。

阀值P的设置是为了增加系统的冗余。在上面描述的情形中，如果关闭一些设备后两条线路的总负荷等于500KW，在这种情况下进行线路切换或维护，由于设备工作时功耗波动，有可能产生总负荷大于500KW的情况，造成最大需量的虚增。因此需要关闭更多的设备，使总负荷进一步降低。设置总负荷的一定百分比作为冗余就是为了达到上述目的。

采用本发明，在需要进行线路检修或线路倒换之前，根据将要工作线路的最大需量和当前负荷，按照设备的综合优先级和功率自动选择设备，自动关闭。

本发明的有益效果：系统无需人工过多干预，自动选择并关闭一些设备以避免最大需量的虚增。在选择关闭的设备时，根据设备的综合优先级和功率来选择，关闭设备的数量可以达到最少，关闭设备的综合优先级最低，并且同时关闭相互关联的设备，避免设备的无效运行，选择过程快速准确，降低线路检修或线路倒换对企业正常生产的影响，同时，避免了对关键设备的误操作。

附图说明

图1是本发明一个实施例的系统组成示意图，

图2是多路供电线路最大需量实时计算装置一个实施例的示意图，

图3是多路供电线路最大需量实时计算装置另一个实施例的示意图，

图4是本发明中方法的处理流程框图。

具体实施方式

多路供电线路控制最大需量的系统，包括计算机、设备开关柜，设备开关柜中设置各设备的电磁开关，计算机与设备开关柜中的电磁开关连接，系统中还包括连接计算机的多路供电线路最大需量实时计算装置，所述多路供电线路最大需量实时计算装置包括处理器、与计算机的接口、用电信息读取接口，用电信息读取接口连接至少两路供电电力线或供电电力线上的电能表。

用电信息读取接口可以采用多种形式以满足不同需求：采用RS485接口或红外端口可以连接现有电能表读取数据；采用电压互感器PT和电流互感器CT可以连接供电电力线，各接口相互独立，由于有多路供电电力线，需要至少两组电压互感器PT和电流互感器CT。

多路供电线路控制最大需量的方法，基于多路供电线路控制最大需量的系统实现，计算机中存储以下信息：

各供电线路的标识码、对应标识码的最大需量值；各设备的标志、功率及设备本身的优先级别；各用电支路的优先级别以及连接到各用电支路上的设备标志；设备的综合优先级=设备本身的优先级别*设备所在用电支路的优先级别；设置阀值P，P的取值范围在0至10%；

在线路检修或线路倒换前，计算机执行包括以下步骤：

A、向计算机输入需断电的供电线路的标识码，计算：

S1=所有供电线路的最大需量之和减去需断电的供电线路的最大需量，

S2=S1*P；

B、计算机通过多路供电线路最大需量实时计算装置获取当前各供电线路的负荷，计算当前各供电线路的总负荷SUM；

C、计算S= SUM-（S1-S2）并判断，如果S大于0，执行步骤D，否则，提示可以进行断电操作，过程结束；

D、选取设备：

D1、设W=0；设置停止设备列表，停止设备列表为空，

D2、选取综合优先级最低且未经过选取的设备，

D3、判断选取的设备是否开启，如果开启，W=W+该设备的功率，将该设备的标志加入停止设备列表中，转到步骤D4；否则，转到步骤D2，

D4、如果W大于等于S，转到步骤E，否则，执行步骤D2，

E、计算机通过控制电磁开关关闭停止设备列表中的设备；

F、转到步骤B。

这里所说的设备可以是单独的一台设备，也可以是一条生产线。

各用电支路的优先级别以及各设备本身的优先级别为大于等于0小于等于1的数值；

为了避免关闭关键设备，在计算机中对应每个设备还设置标志位，标志该设备是否可以关闭，也就是说关键设备设置成不可关闭，对应的，在步骤 D3中，首先读取设备标志位，如果设备不可关闭，转到步骤D2；否则，继续执行。

在工厂中，有些设备是共同工作，相互关联的。停掉一台设备，相互关联的其他设备也无法工作，或没有必要工作，如打包机和传送带。因此在关闭设备时，最好将相关联的设备都关闭。

为此，在计算机中设置共同工作的共同设备列表，共同设备列表中存储需要共同工作的设备标志；该列表可以不止一个，每个列表中存储相关联的多个设备。如一个列表中有灌装机、贴标机、传送带、打包机等，另一个列表中有污水处理设备、排放泵等。在上述基础上，在步骤D2和步骤D3之间增加步骤D21和D22：

D21、判断该设备是否在共同设备列表中，如果不在，执行步骤D3，如果在，判断共同设备列表中是否有综合优先级高于该设备的其他设备，如果有，转到步骤D2，如果没有，执行步骤D22；

D22、判断共同设备列表中是否有不可关闭的设备，如果有，转到步骤D2，否则，将共同设备列表中开启的设备的标志加入停止设备列表中，W=W+开启设备的功率，转到步骤D4。

设备的投切会造成供电线路上的负荷不稳，为了准确测量计算供电线路的负荷，需要在设备稳定工作后进行测量，为此，在步骤B中，每隔5秒钟计算机通过多路供电线路最大需量实时计算装置获取当前各供电线路的负荷，计算当前各供电线路的总负荷SUM，当3次结果之差都不超过最后一次计算结果的10%时，执行步骤C，否则，继续执行步骤B。

如果一直按设备本身的综合优先级来选择关闭的设备，会造成每次线路检修或倒换时总关闭固定的几个设备，不利于设备的正常运行。为了解决这个问题，设备每关闭一次，将其综合优先权提高一些，在下次需要关闭设备时，关闭该设备的概率就小了一些。

为此，在计算机中对应每个设备设置停电次数，停电次数初始值为0，方法中：

设备的综合优先级=设备本身的优先级别*（1+停电次数*加权因子）*设备所在用电支路的优先级别。

加权因子取值范围为0.05至0.1之间。

在步骤E中，针对停止设备列表中的每个设备，设备停电次数加1并存储。

这样，随着设备被关闭的次数增加，其综合优先级不断提升，不会每次线路检修或线路倒换都关闭同样的设备。

随着线路检修或线路倒的次数增加，各设备的综合优先级会趋于基本一致，这样，最初设定的设备本身的优先级别就会失去作用，也就是不能区分重要设备和非重要设备。为解决这个问题，过一定时间，将各设备的停电次数复位为0，重新按照设备本身的优先级别来选择关闭的设备。

时间可以有多种选择方式，如可以按照线路检修或线路倒的次数来限定，如上述操作进行了10次后复位，或者，更简单地，每过30天，各设备的停电次数复位为0。

为了更直观地显示各供电线路、用电支路的实时状态，在步骤B中，还计算各用电支路的负荷，并将各供电线路的负荷、各用电支路的负荷及连接到各用电支路上设备的开关状态送给计算机并显示出来。也就是，在关闭设备前和关闭设备后，显示总负荷以及各用电支路的负荷及各设备的状态。

当线路检修结束，供电线路恢复后，有时需要还原断电前的设备工作状态，为达到此目的，在步骤A中或在步骤A之前，首先读取并存储各设备的工作状态；当线路恢复供电时，计算机按照存储的信息，通过控制电磁开关，开启断电前关闭的设备。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参看图1，计算机与设备开关柜中设备的电磁开关连接以实现自动关闭、开启设备，读取设备的开关状态。多路供电线路最大需量实时计算装置通过用电信息读取接口连接供电电力线或供电电力线上的电能表，本实施例是连接电能表，电能表为供电电力线上的电能表，还可以连接用电支路上的电能表。连接计算机的多路供电线路最大需量实时计算装置向计算机提供各供电线路和用电支路的实时负荷。

参看图2，装置中的处理器连接存储器和与计算机的接口，处理器还连接RS485接口，通过RS485接口连接多个电能表以读取实时用电信息。处理器还连接红外端口以接收电能表的用电信息。

参看图3，与图2的区别是用电信息读取接口采用至少两组电压互感器PT和电流互感器CT，电压互感器PT和电流互感器CT连接供电线路的A、B、C、N相线，经A/D转换后得出电压、电流值，处理器计算出用电信息，进而计算线路的实时用电量和需量等。

参看图4，在线路检修或线路倒换前，计算机选择并关闭设备以满足要求。

首先，进行参数设置存储及前期准备：

设置各供电线路的标识码和最大需量值：供电线路的标识码可以定义为1、2、3等，对应的最大需量值是固定的，在这里确定其对应关系。

设置各设备的标志、功率及设备本身的优先级别：将设备按一定规则设定标志，并将其标定的功率与标志对应，同时，按照设备的重要程度设定设备本身的优先级别。不同设备的优先级别可以相同。

设置各用电支路的优先级别以及连接到各用电支路上的设备标志：为了管理方便，企业一般将电力线路分成若干用电支路，每个用电支路连接功能相似的设备或连接一个生产线、一个生产车间，其优先级别也有区别。如果各用电支路优先级没有区别，则可以统一设置成1。

计算并保存：设备的综合优先级=设备本身的优先级别*设备所在用电支路的优先级别。两个优先级别确定了设备的综合优先级，选取关闭的设备以此为主要依据。设备的综合优先级可以预先计算并存储，也可以在需要时再计算。

设置阀值P，P的取值范围在0至10%。这里是设置一个冗余，如果不需要，P=0。

输入需断电的供电线路的标志码。

针对每台设备，设置是否可以关闭的标志。有些设备是不可停止的，这里将不可停止的设备标注出来。

设置共同工作的共同设备列表。该列表可能不止一个，这是同时关闭几台设备的依据。

计算S1=所有供电线路的最大需量之和减去需断电的供电线路的最大需量，S2=S1*P；S1为关闭一路供电线路后剩余供电线路的最大需量，S2是冗余。最后的目标是关闭一些设备后，总负荷不大于S1-S2。

以上完成了前期准备。上述步骤没有严格的先后关系。

判断当前功耗：计算机通过多路供电线路最大需量实时计算装置获取当前各供电线路的负荷，计算当前各供电线路的总负荷SUM。

计算S= SUM-（S1-S2）并判断，如果S大于0，执行步骤D，否则，提示可以进行断电操作，过程结束。

步骤D：W=0，设置并清空停止设备列表。这里W是选取关闭设备的总功率。

选取设备：选取综合优先级最低且未经选取的设备，这里保证一个设备只判断选取一次。

首先判断设备是否在共同设备列表中：

如果不在，该设备单独工作，判断该设备是否可以关闭并且是否开启状态，如果满足上述条件，选取该设备：W=W+该设备的功率，将该设备的标志加入停止设备列表中，判断总功率；否则，执行选取设备。

如果在，判断该列表中是否有综合优先级更高的设备，如果没有，判断该列表中是否有不可关闭的设备，如果没有，将共同设备列表中开启的设备的标志加入停止设备列表中，W=W+开启设备的功率，判断总功率；否则，执行选取设备。

判断总功率：比较W与S，S为需减少的总功耗，W为选取关闭设备的总功率，如果W大于等于S，计算机通过控制电磁开关关闭停止设备列表中的设备，再判断当前功耗，否则，执行选取设备。

在处理共同设备列表中的设备过程中，当选取到其中综合优先级最高的设备时，再判断列表中其他设备的状态，也就是说，对其中综合优先级低的设备先不做处理，当需要判断处理其中综合优先级最高的设备时，统一处理列表中的设备。

Claims (13)

1.多路供电线路控制最大需量的系统，包括计算机、设备开关柜，设备开关柜中设置各设备的电磁开关，其特征在于：计算机与设备开关柜中的电磁开关连接，系统中还包括连接计算机的多路供电线路最大需量实时计算装置，所述多路供电线路最大需量实时计算装置包括处理器、与计算机的接口、用电信息读取接口，用电信息读取接口连接至少两路供电电力线或供电电力线上的电能表。

2.根据权利要求1所述的多路供电线路控制最大需量的系统，其特征在于：所述用电信息读取接口为RS485接口，RS485接口连接电能表的RS485输出端，所述用电信息读取接口还有红外端口。

3.根据权利要求2所述的多路供电线路控制最大需量的系统，其特征在于：所述RS485接口还连接各用电支路的电能表。

4.根据权利要求1所述的多路供电线路控制最大需量的系统，其特征在于：所述用电信息读取接口为电压互感器PT和电流互感器CT，至少两组，互感器的输入端连接供电电力线。

5.多路供电线路控制最大需量的方法，基于多路供电线路控制最大需量的系统实现，其特征在于：计算机中存储以下信息：

各供电线路的标识码、对应标识码的最大需量值；

各设备的标志、功率及设备本身的优先级别；

各用电支路的优先级别以及连接到各用电支路上的设备标志；

设备的综合优先级=设备本身的优先级别*设备所在用电支路的优先级别；

设置阀值P，P的取值范围在0至10%；

在线路检修或线路倒换前，计算机执行包括以下步骤：

A、向计算机输入需断电的供电线路的标识码，计算：

S1=所有供电线路的最大需量之和减去需断电的供电线路的最大需量，

S2=S1*P；

B、计算机通过多路供电线路最大需量实时计算装置获取当前各供电线路的负荷，计算当前各供电线路的总负荷SUM；

C、计算S= SUM-（S1-S2）并判断，如果S大于0，执行步骤D，否则，提示可以进行断电操作，过程结束；

D、选取设备：

D1、设W=0；设置停止设备列表，停止设备列表为空，

D2、选取综合优先级最低且未经过选取的设备，

D3、判断选取的设备是否开启，如果开启，W=W+该设备的功率，将该设备的标志加入停止设备列表中，转到步骤D4；否则，转到步骤D2，

D4、如果W大于等于S，转到步骤E，否则，执行步骤D2，

E、计算机通过控制电磁开关关闭停止设备列表中的设备；

F、转到步骤B。

6.根据权利要求5所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：在计算机中对应每个设备还设置标志位，标志该设备是否可以关闭，在步骤 D3中，首先读取设备标志位，如果设备不可关闭，转到步骤D2；否则，继续执行。

7.根据权利要求5或6所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：在计算机中设置共同工作的共同设备列表，共同设备列表中存储需要共同工作的设备标志；在步骤D2和步骤D3之间增加步骤D21和D22：

D21、判断该设备是否在共同设备列表中，如果不在，执行步骤D3，如果在，判断共同设备列表中是否有综合优先级高于该设备的其他设备，如果有，转到步骤D2，如果没有，执行步骤D22；

D22、判断共同设备列表中是否有不可关闭的设备，如果有，转到步骤D2，否则，将共同设备列表中开启的设备的标志加入停止设备列表中，W=W+开启设备的功率，转到步骤D4。

8.根据权利要求5所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：步骤B中，每隔5秒钟计算机通过多路供电线路最大需量实时计算装置获取当前各供电线路的负荷，计算当前各供电线路的总负荷SUM，当3次结果之差都不超过最后一次计算结果的10%时，执行步骤C，否则，继续执行步骤B。

9.根据权利要求7所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：计算机中对应每个设备设置停电次数，停电次数初始值为0，方法中：

设备的综合优先级=设备本身的优先级别*（1+停电次数*加权因子）*设备所在用电支路的优先级别；

在步骤E中，针对停止设备列表中的每个设备，设备停电次数加1并存储。

10.根据权利要求9所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：所述加权因子的取值范围为0.05至0.1之间。

11.根据权利要求9所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：每过30天，各设备的停电次数复位为0。

12.根据权利要求5所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：在步骤B中，还计算各用电支路的负荷，并将各供电线路的负荷、各用电支路的负荷及连接到各用电支路上设备的开关状态送给计算机。

13.根据权利要求5所述的多路供电线路控制最大需量的方法，其特征在于：在步骤A中或在步骤A之前，读取并存储各设备的工作状态；完成线路检修或线路倒换后，计算机按照存储的信息，通过控制电磁开关，开启断电前关闭的设备。