CN109921430A - 一种负荷控制终端及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种负荷控制终端及其控制方法，根据调度主站或快切主站的跳闸指令，通过相应的控制策略，控制是否执行跳闸指令；根据用电信息采集主站发送的负荷功率或用户费用信息，判断是否对负荷跳闸，实现多主站之间负荷切除的协调控制，满足当前电网的负荷调节需求。本发明的负荷控制终端安装于用户侧，当电网发生故障时可中断负荷可以作为一种调节电网运行资源，与发电侧资源协调共同参与电网调节。

Description

一种负荷控制终端及其控制方法

技术领域

本发明属于电力系统智能控制技术领域，具体涉及一种负荷控制终端及其控制方法。

背景技术

随着新能源不断接入，传统电力系统供电侧以煤电为主的格局逐渐被打破，相对于燃煤机组新能源机组出力的调节能力大为减弱。一旦电网遭遇大型电源故障退出，往往会出现系统备用不足的问题，从而造成电网频率波动较大，严重时甚至会引起电网稳控装置动作，切除部分负荷线路。但当前稳控装置均安装于变电站，其最小切除单元为一条出线，因此则会造成该出线上关键负荷失电，从而产生重要损失。

传统用户侧负荷控制设备响应时间过长，一般为分钟级的负荷控制，不能实现用电信息主站、调度主站和快切主站的多主站(为实现毫秒级的控制建设的主站)之间负荷切除的协调控制，无法满足当前电网的负荷调节需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种负荷控制终端及其控制方法，用于解决现有负荷控制终端无法实现多主站之间负荷切除的协调控制问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种负荷控制终端控制方法，包括以下方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

1)当接收到调度主站的跳闸指令时，判断调度主站的跳闸指令是否有效，若有效，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述调度主站的跳闸指令；

2)当接收到快切主站的跳闸指令时，判断所述快切主站的跳闸指令是否是由快切主站中两套系统分别发出的有效跳闸指令，若是，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述快切主站的跳闸指令。

方法方案二，在方法方案一的基础上，当投入功率控制或购电控控制时，允许用电信息采集主站根据负荷功率是否越限或用户是否欠费，对功率越限或欠费的用户跳闸。

方法方案三，在方法方案二的基础上，当调度主站的跳闸指令无效时，判断调度主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行调度主站的合闸指令；所述调度主站的跳闸指令无效指的是根据调度主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误。

方法方案四，在方法方案二的基础上，当快切主站的跳闸指令无效时，判断快切主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行快切主站的合闸指令；所述快切主站的跳闸指令无效指的是根据快切主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误。

方法方案五，在方法方案一的基础上，所述快切主站的两套系统分别发出的有效跳闸指令的时间间隔小于或等于设定时间。

方法方案六，在方法方案一的基础上，根据用电信息采集主站、调度主站、快切主站对负荷切除量上传的不同时效性要求，采用分时间尺度通信的方式，分别向各主站发送可中断负荷的大小。

方法方案七，在方法方案六的基础上，还包括确定切除可中断负荷优先级别的步骤，根据切除单位可中断负荷成本的大小，确定可中断负荷的优先级别；所述单位可中断负荷成本为切除负荷的总成本与负荷大小的比值。

方法方案八，在方法方案七的基础上，在切除可中断负荷时，切除所述优先级别中指定层级的负荷，或者根据切除可中断负荷的需求量，按照所述优先级别从高到低切除不小于所述需求量的负荷。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种负荷控制终端，包括以下终端方案：

终端方案一，包括双CPU模块，其中一个CPU模块作为第一CPU模块用于与用电信息采集主站通信连接，另一个CPU模块作为第二CPU模块用于分别与调度主站和快切主站通信连接；

第二CPU模块用于执行实现以下步骤的指令：

1)当接收到调度主站的跳闸指令时，判断调度主站的跳闸指令是否有效，若有效，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述调度主站的跳闸指令；

2)当接收到快切主站的跳闸指令时，判断所述快切主站的跳闸指令是否是由快切主站中两套系统分别发出的有效跳闸指令，若是，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述快切主站的跳闸指令。

终端方案二，在终端方案一的基础上，第一CPU模块用于实现以下步骤的指令：

当投入功率控制或购电控控制时，允许用电信息采集主站根据负荷功率是否越限或用户是否欠费，对功率越限或欠费的用户跳闸。

终端方案三，在终端方案二的基础上，当调度主站的跳闸指令无效时，判断调度主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行调度主站的合闸指令；所述调度主站的跳闸指令无效指的是根据调度主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误。

终端方案四，在终端方案二的基础上，当快切主站的跳闸指令无效时，判断快切主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行快切主站的合闸指令；所述快切主站的跳闸指令无效指的是根据快切主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误。

终端方案五，在终端方案一的基础上，所述快切主站的两套系统分别发出的有效跳闸指令的时间间隔小于或等于设定时间。

终端方案六，在终端方案一的基础上，第二CPU模块包括FPGA和DSP，FPGA通过光纤用于分别连接快切主站的两套系统，DSP通过串口或以太网用于与调度主站通信连接，FPGA与DSP之间采用并口通信。

终端方案七，在终端方案一的基础上，根据用电信息采集主站、调度主站、快切主站对负荷切除量上传的不同时效性要求，采用分时间尺度通信的方式，分别向各主站发送可中断负荷的大小。

终端方案八，在终端方案七的基础上，还包括确定切除可中断负荷优先级别的步骤，根据切除单位可中断负荷成本的大小，确定可中断负荷的优先级别；所述单位可中断负荷成本为切除负荷的总成本与负荷大小的比值。

终端方案九，在终端方案八的基础上，在切除可中断负荷时，切除所述优先级别中指定层级的负荷，或者根据切除可中断负荷的需求量，按照所述优先级别从高到低切除不小于所述需求量的负荷。

终端方案十，在终端方案一的基础上，所述负荷控制终端设置在用户侧。

本发明的有益效果是：

本发明根据调度主站或快切主站的跳闸指令，通过相应的控制策略，控制是否执行跳闸指令，实现多主站之间负荷切除的协调控制，满足当前电网的负荷调节需求。

并在投入功率控制时，允许用电信息采集主站根据负荷功率是否越限的情况，对功率越限的负荷跳闸；或者，在投入购电控制时，允许用电信息采集主站根据负荷是否欠费的情况，对欠费的负荷跳闸；当不投入功率控制和购电控控制时，不允许用电信息采集主站对负荷跳闸，进一步实现多主站之间负荷切除的协调控制。

本发明的负荷控制终端同时连接多个主站，包括快切主站、调度主站和用电信息采集主站，当电网发生大电源故障退出且电网频率越限时，快切主站向负荷控制终端发送跳闸指令，负荷控制终端根据该指令快速切除可中断负荷，切除命令可达到毫秒级的响应速度，可在电网二次调频前实现负荷完全切除；负荷控制终端对调度主站的负荷跳闸指令的响应，可以实现对大用户可中断负荷秒级控制，实现通过可中断负荷解决区域电网联络线过载问题；负荷控制终端根据电信息采集主站发送的信息对相应负荷跳闸，实现对可中断负荷分钟级的控制，实现电网的有序用电，保障电网安全。

本发明的负荷控制终端安装于用户侧，用户侧存在着大量的可中断负荷，当电网发生故障时可中断负荷可以作为一种调节电网运行资源，与发电侧资源协调共同参与电网调节。

附图说明

图1是本发明一种负荷控制终端结构示意图；

图2是一种负荷控制终端控制方法流程图；

图3是负荷控制终端安装在用户侧示意图；

图4是负荷优先级策略及负荷切除策略示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的一种负荷控制终端如图1所示，包括双CPU模块，其中一个CPU模块作为第一CPU模块(即CPU1)与用电信息采集主站通过以太网或者GPRS方式通信连接，用电信息采集主站装在电力公司营销部。另一个CPU模块作为第二CPU模块(即CPU2)分别与调度主站和快切主站通信连接，两CPU模块之间通过高速串口通信。上述调度主站为电网调度主站，设备安装在电力公司各级调度部门；快切主站一般安装在枢纽变电站，综合判断多重事故，下发控制命令。

如图1所示，第二CPU模块包括一个FPGA芯片和DSP芯片，FPGA芯片通过光纤分别连接快切主站的两套系统，DSP芯片通过串口或以太网与调度主站通信连接，FPGA芯片与DSP芯片之间采用并口通信。

如图2所示，第二CPU模块用于执行实现以下步骤的指令：

1)当接收到调度主站的跳闸指令时，判断调度主站的跳闸指令是否有效，若有效，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述调度主站的跳闸指令。

当调度主站的跳闸指令无效时，即调度主站的跳闸指令无效指的是根据调度主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误，判断调度主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行调度主站的合闸指令。

2)由于快切主站具有A、B两套系统，当接收到快切主站的跳闸指令时，判断所述快切主站的跳闸指令是否是由快切主站中两套系统分别发出的有效跳闸指令，若是。且两套系统分别发出的有效跳闸指令的时间间隔不大于设定时间(例如设定时间为30ms)，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述快切主站的跳闸指令。

当快切主站的跳闸指令无效时，即快切主站的跳闸指令无效指的是根据快切主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误，判断快切主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行快切主站的合闸指令。

本发明的负荷控制终端执行调度主站和快切主站的跳闸指令时均需要判断用户是否开启禁控功能，若用户某一时段不参与电网互动，此时可以与供电公司按照事先签署的协议，将控制开关置到禁控状态。

第一CPU模块用于实现以下步骤的指令：

当用电信息采集主站投入功率控制或购电控控制时，当用户实际消耗的功率大于功率限值或用户用电量大于购电量时，对功率越限或欠费的负荷跳闸。

负荷跳闸后，根据终端可定时向用电信息采集主站发送的负荷功率或负荷欠费信息，判断负荷功率是否越限或用户是否欠费，当确认为不再发生功率越限或欠费时，对不再功率越限或欠费的负荷合闸。

上述功率控制和购电控控制是用户与电网公司协议的控制方法，当用户选择投入功率控制时，用电信息采集主站可根据用户设定的负荷功率是否越线判断是否跳闸，当用户选择投入购电控控制时，用电信息采集主站可根据用户负荷的计费信息判断是否欠费，在欠费时允许跳闸；当用户没有选择投入功率控制和购电控控制时，则不允许用电信息采集主站对负荷跳闸。

如图3所示，上述负荷控制终端安装在负荷用户侧，例如安装在大用户配电房，安装时将大用户负荷分为可中断负荷与重要负荷，具有多路负荷分类精准控制等功能，对于重要负荷要保障其供电可靠性，而可中断负荷则可作为电网优化运行或者故障备用的资源，参与电网调节。

本发明的负荷控制终端还用于确定切除可中断负荷优先级别，根据切除单位可中断负荷成本的大小，将可中断负荷的优先级别分为设定层级。单位可中断负荷成本为切除负荷的总成本与负荷大小的比值，公式为W＝RBM/P，W为切除单位负荷的成本，RBM为切除负荷的总成本，P为切除负荷的大小。

例如，可根据不同用户切除单位可中断负荷成本大小，确定可中断负荷的优先级，将可终端负荷的优先级划分为6级，其中单位可切量成本越低，可中断负荷优先级越高。切除可中断负荷的成本可由供电公司与用户协商，可通过谈判或者竞价的模式签订协议。在切除负荷时，切除设定层级中指定层级的负荷，或者按照切除负荷的需求量，从优先级别从高到低切除不小于一定需求量的负荷。

根据用电信息采集主站、调度主站、快切主站对负荷切除量上传的不同时效性要求，采用分时间尺度通信的方式，分别向各主站发送可中断负荷的大小。例如，如图4所示，用电侧各支路负荷优先级由供电公司和大用户签订协议后，终端可就地整定各层级负荷的参数。对于三主站根据时效性要求，终端支持向用采主站分钟级上送各层级可切量，支持向调度主站秒级上送各层级可切量，向快切主站可以达到毫秒级上送可切量。

图4中，连接负荷控制终端的主站由两个方式向负荷控制终端下发负荷切除命令：一，按照层级切除，主站指定切除层级，终端切除相应层级的负荷；二，按照切除需量切除，终端按照负荷切除的优先级，按层级由高到低，使得总可切量不小于主站下发的切除需量。

本发明根据调度主站或快切主站的跳闸指令，通过相应的控制策略，控制是否执行跳闸指令；根据用电信息采集主站发送的负荷功率或负荷欠费信息，判断是否对负荷跳闸，实现多主站之间负荷切除的协调控制，满足当前电网的负荷调节需求。

Claims (10)

1.一种负荷控制终端控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)当接收到调度主站的跳闸指令时，判断调度主站的跳闸指令是否有效，若有效，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述调度主站的跳闸指令；

2)当接收到快切主站的跳闸指令时，判断所述快切主站的跳闸指令是否是由快切主站中两套系统分别发出的有效跳闸指令，若是，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述快切主站的跳闸指令。

2.根据权利要求1所述的负荷控制终端控制方法，其特征在于，当投入功率控制或购电控控制时，允许用电信息采集主站根据负荷功率是否越限或用户是否欠费，对功率越限或欠费的用户跳闸。

3.根据权利要求2所述的负荷控制终端控制方法，其特征在于，当调度主站的跳闸指令无效时，判断调度主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行调度主站的合闸指令；所述调度主站的跳闸指令无效指的是根据调度主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误。

4.根据权利要求2所述的负荷控制终端控制方法，其特征在于，当快切主站的跳闸指令无效时，判断快切主站是否发送合闸指令，若是，判断待合闸的负荷的功率是否越限或判断待合闸的负荷是否欠费，若没有越限或欠费，执行快切主站的合闸指令；所述快切主站的跳闸指令无效指的是根据快切主站的跳闸指令相应负荷已经处于跳闸状态，或通信过程受到干扰导致数据帧内容传输错误。

5.根据权利要求1所述的负荷控制终端控制方法，其特征在于，所述快切主站的两套系统分别发出的有效跳闸指令的时间间隔小于或等于设定时间。

6.根据权利要求1所述的负荷控制终端控制方法，其特征在于，根据用电信息采集主站、调度主站、快切主站对负荷切除量上传的不同时效性要求，采用分时间尺度通信的方式，分别向各主站发送可中断负荷的大小。

7.根据权利要求6所述的负荷控制终端控制方法，其特征在于，还包括确定切除可中断负荷优先级别的步骤，根据切除单位可中断负荷成本的大小，确定可中断负荷的优先级别；所述单位可中断负荷成本为切除负荷的总成本与负荷大小的比值。

8.根据权利要求7所述的负荷控制终端控制方法，其特征在于，在切除可中断负荷时，切除所述优先级别中指定层级的负荷，或者根据切除可中断负荷的需求量，按照所述优先级别从高到低切除不小于所述需求量的负荷。

9.一种负荷控制终端，其特征在于，包括双CPU模块，其中一个CPU模块作为第一CPU模块用于与用电信息采集主站通信连接，另一个CPU模块作为第二CPU模块用于分别与调度主站和快切主站通信连接；

第二CPU模块用于执行实现以下步骤的指令：

1)当接收到调度主站的跳闸指令时，判断调度主站的跳闸指令是否有效，若有效，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述调度主站的跳闸指令；

2)当接收到快切主站的跳闸指令时，判断所述快切主站的跳闸指令是否是由快切主站中两套系统分别发出的有效跳闸指令，若是，检测待切除负荷是否禁止被控制，若不是，执行所述快切主站的跳闸指令。

10.根据权利要求9所述的负荷控制终端，其特征在于，第一CPU模块用于实现以下步骤的指令：

当投入功率控制或购电控控制时，允许用电信息采集主站根据负荷功率是否越限或用户是否欠费，对功率越限或欠费的用户跳闸。