唐理壯 張發(fā)斌 彭期波 王勇

（1.國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司大足區(qū)供電分公司 重慶 402360 2.重慶櫻花電氣開關(guān)有限公司 重慶 400061）

基于云平臺(tái)的小動(dòng)力負(fù)荷管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

唐理壯1張發(fā)斌2彭期波1王勇1

（1.國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司大足區(qū)供電分公司 重慶 402360 2.重慶櫻花電氣開關(guān)有限公司 重慶 400061）

本文通過分析家庭作坊式的小動(dòng)力電力負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性帶來影響，針對(duì)存在的問題提出了基于云系統(tǒng)的解決方案。

云平臺(tái)；小動(dòng)力；負(fù)荷管理

引言

由于小動(dòng)力負(fù)荷的無序、快速的發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、可靠供電造成了一定的影響；據(jù)有關(guān)方面的數(shù)據(jù)調(diào)查城鄉(xiāng)結(jié)合部、城中村的配電網(wǎng)故障發(fā)生幾率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其他區(qū)域；可見加強(qiáng)對(duì)這一區(qū)域配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究，加強(qiáng)對(duì)區(qū)域（配電臺(tái)區(qū)）配電網(wǎng)的監(jiān)控和有序發(fā)展已經(jīng)到了刻不容緩的態(tài)勢(shì)。

1 問題的產(chǎn)生

因市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的刺激，大量家庭作坊式的生產(chǎn)、加工系統(tǒng)如雨后春筍般的發(fā)展起來，因城郊結(jié)合區(qū)域獨(dú)特的地理位置導(dǎo)致了大量小動(dòng)力負(fù)荷的小家庭式作坊，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，供電所轄區(qū)內(nèi)的超過30kW的家庭作坊數(shù)量達(dá)到了上千戶；他們?yōu)榱诉m應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求，有效的提高勞動(dòng)效率，決定了此區(qū)域的配電網(wǎng)供電半徑相對(duì)較大且單個(gè)用戶輸送功率較大，且負(fù)荷波動(dòng)較大的特性，同時(shí)也存在不定時(shí)的用電高峰超容問題。加上這些區(qū)域配電網(wǎng)一般投資少、設(shè)備功能簡(jiǎn)單等原因造成這一地區(qū)故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響此區(qū)域居民的正常用電。

2 小動(dòng)力負(fù)荷的特點(diǎn)

在供電公司的供電范圍內(nèi)，存在大量的小動(dòng)力負(fù)荷，其主要特點(diǎn)為：

（1）家庭式作坊小動(dòng)力負(fù)荷主要生產(chǎn)設(shè)備為電機(jī)，其性質(zhì)為感性負(fù)載，功率因素較低，導(dǎo)致臺(tái)區(qū)無功缺額較大；

（2）小動(dòng)力負(fù)荷根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況進(jìn)行設(shè)備購置，電力負(fù)荷容量沒有進(jìn)行備案登記管理，電力管理部門無法進(jìn)行設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)管理；

（3）因小動(dòng)力負(fù)荷的無序、動(dòng)態(tài)增加，電力負(fù)荷超過原電路線路最大承載容量，不能隨實(shí)際電力負(fù)荷容量的大小隨時(shí)改變電力變壓器容量和線路截面的大小，存在較大的安全隱患；

（4）臺(tái)區(qū)電力負(fù)載過載，經(jīng)常導(dǎo)致臺(tái)區(qū)變壓器過載保護(hù)，影響其他電力用戶用電；

（5）用戶加大了電力導(dǎo)線截面，經(jīng)常導(dǎo)致上級(jí)保護(hù)動(dòng)作，難于發(fā)現(xiàn)真正過載、超限用電用戶。

3 解決方案

為了提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)，電力系統(tǒng)不僅僅要對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行報(bào)備管理，還需通過技術(shù)手段對(duì)用戶的電力負(fù)荷進(jìn)行有效的管控，對(duì)小動(dòng)力負(fù)荷的電力負(fù)載進(jìn)行分級(jí)管理。

為方便運(yùn)維人員的管理，可以在基于internet的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行管理，所有數(shù)據(jù)上傳到云端的服務(wù)器，所有運(yùn)維人員可以根據(jù)權(quán)限查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程合分閘管理。

（1）為實(shí)現(xiàn)其功能，對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)如下：

利用了云平臺(tái)系統(tǒng)，系統(tǒng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，將終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇ㄔO(shè)的云平臺(tái)，數(shù)據(jù)由云平臺(tái)自動(dòng)采集并存貯。用戶終端只需要可接入internet的電腦即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理，根據(jù)分配的權(quán)限進(jìn)行操作。

（2）硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)了蓄電池，可在停電情況下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的合分閘管理。CPU與計(jì)量模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)的RS485通信接口，采用DL/T645-2008通信規(guī)約完成數(shù)據(jù)交換。電力計(jì)量設(shè)備均通過第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證，只要滿足相應(yīng)通信規(guī)約即可接入系統(tǒng)進(jìn)行使用。合/分閘機(jī)構(gòu)本身自帶短路、過載保護(hù)等功能，可大大提供供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，保證用戶的電力設(shè)備正常使用。

具備狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋：由控制器發(fā)送執(zhí)行合/分閘指信，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無反饋信息，可判為設(shè)備故障。因設(shè)備短路故障時(shí)發(fā)生狀態(tài)變化，而未經(jīng)過控制器發(fā)相應(yīng)指令，可判斷為設(shè)備故障。

（3）主要功能

GPRS報(bào)警功能：通過中央處理器與GSM短信/GPRS模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)送入到后臺(tái)管理系統(tǒng)。具體參見圖1。

圖1 終端硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

遠(yuǎn)程送電功能：當(dāng)用于辦理完相應(yīng)送電手續(xù)后，管理人員實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程送電功能。

預(yù)警提示功能：當(dāng)用戶負(fù)荷達(dá)到額定負(fù)荷數(shù)據(jù)時(shí)，提醒用戶及時(shí)對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行管理，以免停電造成不必要的停電損失。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)在線管理功能：遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置，包括管理人員、用戶手機(jī)號(hào)碼的管理、用戶電力負(fù)荷容量設(shè)置、預(yù)警負(fù)荷線設(shè)置等參數(shù)。

數(shù)據(jù)及短信記錄：支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、已發(fā)送短信記錄上傳到后臺(tái)管理系統(tǒng)，以便于數(shù)據(jù)查詢與取證。

軟件安全機(jī)制：簡(jiǎn)潔、安全的短信命令，自動(dòng)屏蔽騷擾信息。

數(shù)據(jù)加密：為保護(hù)數(shù)據(jù)的有效性，采用軟件加密方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

數(shù)據(jù)采用云技術(shù)，將數(shù)據(jù)傳送到云平臺(tái)，后臺(tái)從去端接入，降價(jià)了后臺(tái)管理的開發(fā)難度。

4 小結(jié)

本方案內(nèi)置GSM短信/GPRS模塊既可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)送短信，也可以作為數(shù)據(jù)傳送通道，將數(shù)據(jù)上傳到云監(jiān)控服務(wù)器。通過的小動(dòng)力負(fù)荷用戶的有效管理和監(jiān)督，降低電力設(shè)備和線路的安全隱患，提高配電線路的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，能有效提高對(duì)用戶電力負(fù)荷的管理，提升電力公司的管理能力，提高供電質(zhì)量，減少因部份小動(dòng)力負(fù)荷造成的大面積（變壓器臺(tái)區(qū)）的停電影響。

[1]張發(fā)斌，楊小柳.基于GSM通信的智能配電房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，自動(dòng)化與儀器儀表，2015（7）.

[2]儲(chǔ)懷川，王誠(chéng)忠，張宇.基于GSM短信的無人機(jī)房遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).有線電視技術(shù)，2015（5）：72～76

[3]羅滇生，王新坤.基于云計(jì)算的智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)平臺(tái)架構(gòu)研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2016，43（2）：101～108.

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2016-9-26