梁 捷，梁廣明，黃水蓮

（1. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司計(jì)量中心，廣西 南寧 530023；2. 南寧百會(huì)藥業(yè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530003）

根據(jù)國(guó)家發(fā)改委2020年對(duì)電價(jià)執(zhí)行方式的政策規(guī)定，我國(guó)繼續(xù)對(duì)大用電量的工業(yè)用戶實(shí)行兩部制電價(jià)，即該類用戶的電價(jià)包括電度電價(jià)和基本電價(jià)兩部分。其中，基本電價(jià)是指按用戶用電容量計(jì)算的電價(jià)，可按變壓器容量或按最大需量2 種方式計(jì)收電費(fèi)。變壓器負(fù)載率不高的用戶通常選擇按最大需量計(jì)費(fèi)方式較為經(jīng)濟(jì)。多回路供電用戶通常采用高供高計(jì)的方式，每個(gè)計(jì)量點(diǎn)的電源側(cè)均安裝計(jì)量表計(jì)，計(jì)算該用戶總最大需量時(shí)須對(duì)各回路表計(jì)的需量值進(jìn)行疊加。本文對(duì)多回路供電用戶的3 種常見需量疊加方案進(jìn)行闡述和優(yōu)缺點(diǎn)比較，為執(zhí)行兩部制電價(jià)的大用戶進(jìn)行需量疊加方案選型提供參考。

電力用戶在一定結(jié)算周期內(nèi)需量的最大一次采樣值作為這一結(jié)算周期的最大需量。由于瞬間的最大需量難以檢測(cè)，實(shí)際應(yīng)用中，最大需量通常以離散化的方式獲得，即取電力用戶在電費(fèi)結(jié)算周期內(nèi)按一定需量周期采樣的需量的最大值：

式中：MD為電費(fèi)結(jié)算周期內(nèi)的最大需量；TJ為電費(fèi)結(jié)算周期，通常取1 個(gè)月；TH為需量計(jì)算周期，電能表技術(shù)規(guī)范給出的有效取值集合為{1 min，2 min，3 min，5 min}；D(k)為k滑差時(shí)段以后的連續(xù)時(shí)間區(qū)間k+TH內(nèi)的需量，即某一段需量周期內(nèi)用戶用電的平均有功功率值，通常以滑差的方式遞推測(cè)算，其公式為：

式中：E(i)為需量計(jì)量表計(jì)第i個(gè)采樣點(diǎn)的需量數(shù)據(jù)。

1 傳統(tǒng)人工代數(shù)疊加方案

傳統(tǒng)人工代數(shù)疊加方案的原理是簡(jiǎn)單地將用戶多回路供電電源在同一結(jié)算周期內(nèi)的最大需量值進(jìn)行代數(shù)疊加，得到該用戶的最大需量。該方案的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，不需要額外加裝設(shè)備，成本低。缺點(diǎn)是由于未考慮潮流方向和各回路最大需量發(fā)生時(shí)間不一致等原因，將各線路結(jié)算周期內(nèi)的最大需量簡(jiǎn)單相加在一起，無(wú)法準(zhǔn)確反映真實(shí)的負(fù)荷狀況。若各回路計(jì)量點(diǎn)的最大需量數(shù)據(jù)的采集不在同一時(shí)刻進(jìn)行,則該方法計(jì)算結(jié)果值通常大于實(shí)際最大需量值，造成用戶基本電費(fèi)增加。此方案是自動(dòng)化、信息化技術(shù)普及前的常用方案，已逐漸被淘汰。

2 子母表疊加方案

子母表法是目前常見的多回路需量疊加方案，其原理是：首先加裝一個(gè)需量計(jì)量電能表作為需量疊加母表，用戶各供電回路的電能表作為子表，然后通過(guò)光纖、RS485 等通信連接線將各回路表計(jì)連接起來(lái)，如圖1 所示。通過(guò)更新軟件方式將子母表采集方案寫入各表計(jì)，接著進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。各回路子表按照滑差步進(jìn)時(shí)間，計(jì)算截止到當(dāng)前時(shí)間的各個(gè)供電回路需量周期的實(shí)時(shí)需量，并通過(guò)通信連接線傳送至母表，再由母表根據(jù)需量發(fā)生時(shí)間將各子表的需量按時(shí)間逐點(diǎn)疊加，然后與母表存儲(chǔ)的上一個(gè)總最大需量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。若當(dāng)前數(shù)據(jù)大于上一個(gè)數(shù)據(jù)，則當(dāng)前數(shù)據(jù)覆蓋上一個(gè)數(shù)據(jù)，重復(fù)該過(guò)程，最后在過(guò)月時(shí)，將當(dāng)前值保留為上月該用戶的最大需量月凍結(jié)值供主站讀取，當(dāng)前值清零并重新開始計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)多回路最大需量疊加計(jì)量功能。

圖1 子母表疊加方案接線圖

該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確反映用戶的實(shí)時(shí)需量，避免需量疊加時(shí)倒負(fù)荷和各回路計(jì)量點(diǎn)最大需量發(fā)生時(shí)間不同步所造成的誤差，計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確。

該方法缺點(diǎn)為：一是改造成本高。需更換專用的需量計(jì)量?jī)x表并額外加裝母表和子表，以及它們之間的二次通信回路。此外，當(dāng)各回路的一、二次計(jì)量回路間的變比變化時(shí)，須重新設(shè)計(jì)采集方案并進(jìn)行電能表軟件升級(jí)，硬件改造和軟件維護(hù)成本提高。二是計(jì)量表計(jì)時(shí)鐘精確同步問(wèn)題。由于采用多個(gè)需量計(jì)量表計(jì)分別進(jìn)行高頻采集，各供電回路的采集時(shí)間點(diǎn)難以準(zhǔn)確控制，缺乏統(tǒng)一的時(shí)鐘管理機(jī)制保證需量數(shù)據(jù)的采集在同一時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行。

3 終端軟疊加方案

該方案的基本原理是首先通過(guò)通信線路將各回路電能表連接到負(fù)荷管理終端或電能量采集終端并開啟電能表的負(fù)荷記錄功能，然后以計(jì)量終端作為數(shù)據(jù)和控制中心，下發(fā)采集方案，控制電能表高頻采集各供電回路負(fù)荷曲線并存儲(chǔ)，接著由終端定時(shí)采集負(fù)荷記錄，調(diào)用終端的數(shù)據(jù)處理資源按對(duì)應(yīng)時(shí)標(biāo)疊加計(jì)算得到該用戶各回路的總實(shí)時(shí)需量，并與歷史值比較形成當(dāng)前最大需量。

該方案2021年初在廣西某金屬加工行業(yè)的工業(yè)用戶進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，該用戶同時(shí)安裝有子母表疊加方案，2 種方案的試驗(yàn)結(jié)果如表1。由表1 可知，終端軟疊加方案與子母表方案相比，最大需量誤差小于0.05%，發(fā)生時(shí)間誤差小于1 min，需量疊加結(jié)果的準(zhǔn)確度能滿足實(shí)際需求。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

此外，該方案支持計(jì)量自動(dòng)化主站開發(fā)對(duì)應(yīng)的高級(jí)應(yīng)用功能，例如由主站進(jìn)行疊加參數(shù)下發(fā)和召測(cè)功能、日/月疊加最大需量和發(fā)生時(shí)間，以及最大需量發(fā)生時(shí)各疊加點(diǎn)的當(dāng)前需量值采集功能、各疊加點(diǎn)高時(shí)間密度需量曲線采集功能和參數(shù)、曲線查詢、展示功能等。

本方案的優(yōu)點(diǎn)一是成本低，若現(xiàn)場(chǎng)已安裝的電能表支持負(fù)荷記錄采集功能，則無(wú)須更換電能表。二是需量數(shù)據(jù)按時(shí)標(biāo)采集和處理，時(shí)間同步性較高。三是可以計(jì)量終端為控制中心建立時(shí)間精確同步機(jī)制，通過(guò)廣播校時(shí)或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)編程校時(shí)的方式在需量數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中保持計(jì)量設(shè)備的時(shí)鐘同步性。該方案在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題為：一是非計(jì)量設(shè)備數(shù)據(jù)用于結(jié)算時(shí)用戶的可接受性。本方案當(dāng)前需量曲線來(lái)源于電能表，但疊加計(jì)算后的值來(lái)源于終端，主站采集的當(dāng)前需量曲線可以作為二次驗(yàn)證。由于計(jì)量終端一般不作為計(jì)量設(shè)備，建議在應(yīng)用該方案時(shí)對(duì)用戶解釋清楚數(shù)據(jù)來(lái)源問(wèn)題。同時(shí)，將各回路計(jì)量點(diǎn)的主副表分別疊加，通過(guò)主副表數(shù)據(jù)互相比對(duì)驗(yàn)證，提高數(shù)據(jù)的可靠性。二是終端通信異常帶來(lái)的問(wèn)題。終端疊加計(jì)算的原始數(shù)據(jù)來(lái)源于電能表，在需量疊加數(shù)據(jù)采集過(guò)程中須進(jìn)行大量的原始數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)信道的可靠性要求較高。如果終端與電能表之間通信異常，會(huì)影響終端的計(jì)算結(jié)果，須通過(guò)人工導(dǎo)數(shù)的方式進(jìn)行補(bǔ)數(shù)處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

不同的方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，大用電量客戶和重要電力交易關(guān)口，且計(jì)量表計(jì)的二次回路為光纖等可靠性較高的信道時(shí)選擇需量疊加方案，可優(yōu)先考慮終端軟疊加方案。若信道對(duì)高頻采集的可靠性不佳，可選擇子母表方案以較好地保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性。對(duì)用電量較小且對(duì)需量疊加數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求不高的客戶可采用傳統(tǒng)人工代數(shù)疊加方案?？傊?，現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜多變，須根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和需求進(jìn)行選擇。