電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)概論
在“多家辦電,國(guó)家管網(wǎng)”的總方針指導(dǎo)下,電力系統(tǒng)各方面發(fā)生了深刻的變化,供需矛盾明顯緩和,多元化利益主體的局面已經(jīng)形成。電力公司已經(jīng)從行業(yè)管理部門變?yōu)橐粋€(gè)真正的企業(yè)經(jīng)營(yíng)者。電廠已分解為所轄電廠和上網(wǎng)電廠:一種純粹的經(jīng)濟(jì)合同關(guān)系。省電力公司最終將成為電網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)者。
多家辦電的政策,刺激了投資熱情。電力系統(tǒng)由過(guò)去的缺電局面慢慢變成相對(duì)富余。電力調(diào)度由切負(fù)荷變?yōu)榻档桶l(fā)電機(jī)出力或停機(jī),為真正的電網(wǎng)調(diào)度、優(yōu)質(zhì)供電提供了可能性。
利益主體的多元化必然要求公開,公平,公正的電能計(jì)量原則。電能計(jì)量從來(lái)沒(méi)有象今天這樣斤斤計(jì)較,珠瑙必糾。先是提高PT和電能表的精度,其次是對(duì)自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)從觀望變成渴望,因?yàn)樵俑叩?strong>電表精度也無(wú)法抵消人工抄表所帶來(lái)的非同時(shí)性及其它人為因素所造成的誤差。
電能的相對(duì)富余呼喚公正的市場(chǎng)原則,于是提出競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、實(shí)時(shí)電價(jià)等標(biāo)準(zhǔn)極高的要求。但是,電力市場(chǎng)畢竟要從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制過(guò)渡過(guò)來(lái),無(wú)法一步到位地運(yùn)用市場(chǎng)原則。
國(guó)家管網(wǎng),到目前為止省級(jí)電網(wǎng)基本上是國(guó)資。調(diào)度中心則是它的前臺(tái)操作,故調(diào)度中心重新回到省電力公司的懷抱,成為它的一個(gè)職能機(jī)構(gòu)僅是一個(gè)時(shí)日問(wèn)題。公司制定政策,調(diào)度中心執(zhí)行之。在多元利益主體面前,如何端平這碗水,也是對(duì)各電力公司建立市場(chǎng)機(jī)制信心的考驗(yàn)。
調(diào)度的權(quán)威性使電廠絕對(duì)不敢亂動(dòng),否則可能會(huì)收到一張措辭強(qiáng)硬的罰單。筆者曾多次在電廠的計(jì)算機(jī)屏上看到,一條綠色的實(shí)際負(fù)荷曲線如何緊貼著調(diào)度中心下達(dá)的紅色計(jì)劃曲線移動(dòng),須臾不敢擅離半步。
競(jìng)價(jià)上網(wǎng)必須以實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)為技術(shù)支撐,原理完全正確。不過(guò)基于大電網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)性,負(fù)荷的相對(duì)平穩(wěn)變化以及電廠開停機(jī)的固有惰性,實(shí)際的電網(wǎng)平均電價(jià)也會(huì)是一條相對(duì)平穩(wěn)的曲線。因而競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的可能模式,是在經(jīng)過(guò)一段規(guī)范準(zhǔn)確的計(jì)費(fèi)之后,電廠和電網(wǎng)雙方都形成了自己的經(jīng)驗(yàn)。在某個(gè)季節(jié),峰谷平電價(jià)的時(shí)序都心中有數(shù),從而在調(diào)度中心與電廠之間形成一種默契。在電廠看來(lái),調(diào)度返回來(lái)的電價(jià)只是一種手續(xù),實(shí)際上你不說(shuō)我也知道是這個(gè)數(shù)(當(dāng)然,緊急電價(jià)除外)。從而實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)度從整體上來(lái)說(shuō),不是依靠計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息,而主要依靠前一日負(fù)荷曲線。
一. 對(duì)電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的要求
電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(TMS---TeleMetering System)直接關(guān)系到供需雙方的經(jīng)濟(jì)利益。電度值直接對(duì)應(yīng)的是錢,因而已經(jīng)引起供需雙方的高度重視。正是這一點(diǎn),決定了人們對(duì)TMS系統(tǒng)高標(biāo)準(zhǔn)的要求。
首先,數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確,完整,不重復(fù),不丟失,并且在確定的時(shí)間段內(nèi),這就要求有可靠的安全措施,準(zhǔn)確的時(shí)鐘,并且時(shí)鐘必須全網(wǎng)統(tǒng)一。TMS以歷史數(shù)據(jù)為處理對(duì)象,存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是它的重要概念。由于要帶時(shí)標(biāo)存儲(chǔ),各層次設(shè)備(TMS主站,RTU,表計(jì))必須統(tǒng)一時(shí)鐘,解決的辦法是周期性對(duì)時(shí),一系列對(duì)時(shí)措施的實(shí)施,就必須考慮對(duì)時(shí)(實(shí)際上就是要改變時(shí)鐘)對(duì)數(shù)據(jù)的影響,以及表計(jì)停電,RTU停電,GPS 時(shí)鐘失敗可能帶來(lái)的一系列問(wèn)題。
把TMS系統(tǒng)與EMS(SCADA)系統(tǒng)作個(gè)比較,能夠更具體地了解TMS系統(tǒng)的特點(diǎn)。下面是這方面簡(jiǎn)單的比較:
TMS與SCADA 比較
1.SCADA系統(tǒng)以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為處理對(duì)象,TMS則以歷史數(shù)據(jù)為處理對(duì)象,因而在系統(tǒng)的各個(gè)層次上,存貯是TMS的重要功能,而SCADA在廠站端(RTU中)一般不需要存儲(chǔ)。
2.存儲(chǔ)帶來(lái)一系列的時(shí)鐘問(wèn)題,SCADA主站與RTU對(duì)時(shí)是為了統(tǒng)一SOE(Sequence Of Events)時(shí)間,其余實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)是以主站采集時(shí)間為準(zhǔn),TMS則以RTU的時(shí)間為數(shù)據(jù)的時(shí)標(biāo)。
3.SCADA的歷史數(shù)據(jù)在主站形成,而TMS歷史數(shù)據(jù)在表計(jì)和RTU中形成。
4.TMS系統(tǒng)由于存儲(chǔ),通訊分若干組完成,因而掃描周期較長(zhǎng)。
5.SCADA是實(shí)時(shí)系統(tǒng),TMS是及時(shí)系統(tǒng),后者訪問(wèn)周期可以很長(zhǎng),比如一天一次,甚至一個(gè)月一次。
6.若不考慮SOE,SCADA系統(tǒng)可以不對(duì)時(shí),但TMS系統(tǒng)必須對(duì)時(shí)。廠站RTU的時(shí)鐘偏差會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果,重新設(shè)定時(shí)間會(huì)清除數(shù)據(jù),RTU時(shí)鐘不正確會(huì)使主站對(duì)采來(lái)的數(shù)據(jù)構(gòu)成錯(cuò)誤的疊加(不是該時(shí)段的電能值加在了一起)。
7.SCADA系統(tǒng)主站采集RTU正如TMS系統(tǒng)中RTU采集表計(jì),時(shí)標(biāo)由采集命令的發(fā)出者決定。
圖2.1是TMS和SCADA功能的比較示意:
圖2.1 TMS和SCADA功能的比較
Fig2.1 A comparison of TMS and SCADA function
在TMS系統(tǒng)中, 某個(gè)時(shí)段內(nèi)形成一個(gè)電能數(shù)據(jù),這個(gè)時(shí)段被稱為積分周期。對(duì)于帶負(fù)荷曲線(load profile)的電能表,這一過(guò)程在表計(jì)內(nèi)完成;對(duì)于用脈沖輸出來(lái)計(jì)算電能的表計(jì),這一過(guò)程是在RTU中完成的。積分周期的長(zhǎng)短對(duì)費(fèi)率分辨率和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性產(chǎn)生影響,它是主站周期性掃描廠站的上限。假如積分周期為15分鐘,則廠站端每15分鐘形成一個(gè)數(shù)據(jù)。如果主站掃描周期短于15分鐘,則采來(lái)的是同一個(gè)數(shù)據(jù),這是沒(méi)有意義的。如果定義主站掃描周期為60分鐘,則在此期間廠站端已經(jīng)形成了4個(gè)數(shù)據(jù),每次能采到4個(gè)數(shù)據(jù)。至于主站掃描周期定多少合適,取決于電力系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。本人建議:對(duì)網(wǎng),省調(diào)系統(tǒng),掃描周期以一小時(shí)為宜;對(duì)地區(qū)及負(fù)荷調(diào)配基本無(wú)關(guān)的系統(tǒng),以一天為宜。以一小時(shí)到一天這樣的周期,通訊才可以考慮用撥號(hào)方式,這將大大降低通訊的投資。短于1小時(shí)的掃描周期,就必須考慮用專線方式通訊。當(dāng)然,由于電力系統(tǒng)通訊網(wǎng)自成體系,信道充足,利用起來(lái)并不覺(jué)得增加了投資,但增加了主站端通訊設(shè)備則是確鑿的。由于現(xiàn)在考慮競(jìng)價(jià)上網(wǎng),一些系統(tǒng)已經(jīng)在以5分鐘的掃描周期運(yùn)行,以及時(shí)了解供需狀況。不過(guò)因?yàn)閹缀跛须娏ο到y(tǒng)在TMS上馬之前,早就有EMS系統(tǒng)運(yùn)行多年,而且它確實(shí)是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng),何不從那里了解負(fù)荷動(dòng)態(tài)呢?供需現(xiàn)狀,從本質(zhì)上講是從功率的角度去看。而電能是功率在時(shí)間上的累積,本質(zhì)上它是滯后的、歷史的而非當(dāng)前的。如果要用TMS去彌補(bǔ)EMS系統(tǒng)的不足,這從概念上就不對(duì)。應(yīng)該倒過(guò)來(lái),讓EMS系統(tǒng)提供執(zhí)行電能政策的輔助手段。
積分周期的長(zhǎng)短還影響電能費(fèi)率的分辨率,它也是這一分辨率的上限。仍以積分周期15分鐘為例,當(dāng)我們定義日費(fèi)率時(shí)段時(shí),相鄰兩時(shí)段的間隔,最小只能是15分鐘,短于15分鐘是分不開的??v觀國(guó)內(nèi)對(duì)費(fèi)率分辨率的要求,到目前為止還沒(méi)有短于30分鐘的。單就這一點(diǎn)看,積分周期定為30分鐘也沒(méi)有任何影響。
其實(shí),積分周期的最大影響還是整個(gè)系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)總量。15分鐘對(duì)30分鐘,無(wú)論廠站存儲(chǔ),通訊報(bào)文,主站存儲(chǔ),都增加一倍的數(shù)據(jù)量。我們不妨以15分鐘的積分周期,來(lái)看看它對(duì)主站存儲(chǔ)容量的要求。設(shè)硬盤至少需要保存一年的數(shù)據(jù)。
如果積分周期為15分鐘.
每小時(shí)形成4個(gè)數(shù)據(jù),每天形成4*24=96個(gè)數(shù)據(jù).
每年則形成96*365=35040個(gè)數(shù)據(jù).
若全系統(tǒng)有500個(gè)測(cè)點(diǎn),不考慮主/校表設(shè)計(jì),每個(gè)點(diǎn)以正、反向有功、無(wú)功采集。即每塊表產(chǎn)生正向有功,正向無(wú)功,反向有功,反向無(wú)功4個(gè)量。這樣全系統(tǒng)有2000個(gè)量。
全年產(chǎn)生總數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)=35040*2000=70,080,000個(gè).
因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)要帶年,月,日,時(shí),分,秒標(biāo)記,還要帶數(shù)據(jù)狀態(tài)位,設(shè)備狀態(tài)位等,光這些數(shù)據(jù)本身就需以64個(gè)字節(jié)(bytes)來(lái)表示。實(shí)際存入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),要考慮到方便操作、查詢、識(shí)別、提取等,其存儲(chǔ)位將占到128個(gè)字節(jié)。
1M存儲(chǔ)空間=1024K=1,048,576 bytes
全年總字節(jié)數(shù)=70,080,000*128=8,970,240,000 bytes
全年需盤存儲(chǔ)空間=8,970,240,000/1,048,576=8,544.69(M)
如果盤空間全部被數(shù)據(jù)所占,是無(wú)法進(jìn)行盤操作的。可進(jìn)行安全操作的盤空間理論上將是翻一番。這樣,即使對(duì)整個(gè)盤的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作也是可行的。從而最終盤的設(shè)計(jì)容量將是17,109.38(M)=17.11(G).
其余各種參數(shù)變動(dòng)下的存儲(chǔ)容量,讀者可自行計(jì)算。
以5分鐘的積分周期計(jì),數(shù)據(jù)量增加3倍,盤空間變成51.33(G);
以1分鐘的積分周期計(jì),數(shù)據(jù)量增加15倍,盤空間變成256.64(G)。
在以前,如果采用4.3G的硬盤,將需要60個(gè)硬盤,這已經(jīng)是不現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)。現(xiàn)在盤的存儲(chǔ)能力以指數(shù)增長(zhǎng),一兩個(gè)盤就可以解決,問(wèn)題是在數(shù)據(jù)的讀取和轉(zhuǎn)存方面,有時(shí)候一個(gè)盤的數(shù)據(jù)花一天時(shí)間都讀不完。
這里的設(shè)計(jì)僅是以非冗余RAID0存儲(chǔ)方式為例。如果考慮數(shù)據(jù)的安全性,則存儲(chǔ)量還要增加。對(duì)于大型省網(wǎng)系統(tǒng),通常配置成鏡象冗余RAID1存儲(chǔ)方式,硬盤空間還要增加一倍。如考慮以檢校備用RAID5方式存儲(chǔ),也得再增加約30%的盤空間。
500個(gè)測(cè)點(diǎn)的系統(tǒng),規(guī)模并不算大。一般考慮到電網(wǎng)的發(fā)展,常將設(shè)計(jì)水平放在2000個(gè)測(cè)點(diǎn)以上。另一些系統(tǒng),則要求將數(shù)據(jù)保存兩年,這又得將硬盤數(shù)翻番。一種可行的方案,是設(shè)計(jì)水平仍為一年,但定期往磁帶上備份數(shù)據(jù)。一般查詢一年以前數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)是不多的。萬(wàn)一要查,再將貼有時(shí)間區(qū)段標(biāo)簽的磁帶往硬盤上恢復(fù)。如果考慮采用可讀寫光盤存儲(chǔ),檢索速度無(wú)疑將大幅度提高,但介質(zhì)的長(zhǎng)期投資費(fèi)用較大。
二. 兩種計(jì)費(fèi)系統(tǒng)模式的比較
兩種計(jì)費(fèi)系統(tǒng)模式,簡(jiǎn)言之,一種是RTU方式,另一種是直接采表方式。就主站而言,沒(méi)有重大差別。目前的通行設(shè)計(jì),是高檔服務(wù)器硬件平臺(tái),UNIX操作系統(tǒng),大型商用數(shù)據(jù)庫(kù),大存儲(chǔ)容量,支持網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)共享,支持多規(guī)約的廠站訪問(wèn),等等。
兩種模式的重大差別,是在廠站端的配置方面。下表1.1是兩種廠站模式的簡(jiǎn)單比較:
表1.1 兩種廠站模式的比較
Table 1.1 A comparison of two kind of the model in substation
兩種模式的最重要區(qū)別在于是否使用RTU。決定模式選取的關(guān)鍵是,你使用什么表計(jì),你是否需要RTU功能?RTU的設(shè)計(jì),是為了適應(yīng)從脈沖機(jī)械表到最新型電子表的一切電能表計(jì)。不管你的表計(jì)是什么結(jié)構(gòu),有沒(méi)有負(fù)荷曲線,只要能輸出脈沖,對(duì)RTU來(lái)說(shuō)是一樣的。由于內(nèi)部的全數(shù)字化處理,其數(shù)據(jù)精度只取決于電能表的精度。當(dāng)然,它也能實(shí)現(xiàn)電子表所具有的串行通訊功能,以便能得到數(shù)據(jù)以外的一些信息。多一套R(shí)TU設(shè)備,價(jià)格肯定會(huì)高,但它為各種不同需求的用戶提供了選擇。
從趨勢(shì)看,當(dāng)脈沖式機(jī)械表到達(dá)它的折舊壽命時(shí)點(diǎn)的時(shí)候,串行通信將獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。
綜合以上討論,一般大區(qū)及省網(wǎng)系統(tǒng),通常使用RTU方式。為貫徹公開,公平和公正(兩側(cè)人員都能看到所有數(shù)據(jù))的原則,可在設(shè)計(jì)時(shí)一并考慮主要電廠的當(dāng)?shù)刂髡竟δ堋?duì)于地區(qū)及小型系統(tǒng),兩種方式都可使用。事實(shí)上對(duì)于小型廠站,目前的RTU體積已經(jīng)比一塊普通電子式電能表還小,其價(jià)格也已經(jīng)低到與直接采集方式中使用的通訊多路復(fù)用器相當(dāng)?shù)乃健?/p>
三. 表計(jì),精度及誤差限
電能表是計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),對(duì)電能供需雙方的公正性要由它來(lái)體現(xiàn)。TMS只是在電能表正確計(jì)量的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方采集和后臺(tái)數(shù)據(jù)匯集的功能。
精度是最能體現(xiàn)供需雙方的公正性的。計(jì)量精度越高,需方不合理支付電費(fèi)的可能范圍就越小,這對(duì)雙方就越公正。但實(shí)際上精度是有限制的,無(wú)誤差的表計(jì)是不存在的。而且精度要求越高,投到電能表上的費(fèi)用就越高,必須設(shè)計(jì)在一個(gè)合理的水平上。根據(jù)目前的實(shí)際情況,對(duì)于220KV以上的重要廠站和關(guān)口,用0.2S級(jí)表;對(duì)于 220KV及以下不很重要的關(guān)口,以及大用戶高壓側(cè),用0.5S級(jí)表,應(yīng)該被認(rèn)為是合理的。對(duì)于500KV及大型發(fā)電廠上網(wǎng)側(cè),考慮采用主校表方式運(yùn)行,更能增加數(shù)據(jù)的安全性,避免將來(lái)可能的因電能表及二次側(cè)故障所帶來(lái)的麻煩。
比起精度來(lái),誤差限相比之下是一個(gè)頗有爭(zhēng)議的問(wèn)題。固態(tài)電子式電能表原理及工藝上的長(zhǎng)足進(jìn)步,使得電能表在整個(gè)環(huán)境條件變化范圍內(nèi)都保持不超差。它幾乎能適應(yīng)全世界的一切氣候、電網(wǎng)等條件。但就某一地點(diǎn)使用而言,由于不可能經(jīng)受給定的整個(gè)范圍的環(huán)境條件的變化(比如:溫度從-20℃ ~+70℃ ,三相嚴(yán)重不平衡至單相測(cè)量,功率角在大范圍內(nèi)變化等),因而其誤差限常常高一個(gè)精度等級(jí),即0.2S的表誤差限在0.1S水平上;0.5S的表誤差限在0.2S水平上,這樣誤差限的正負(fù)就成為一個(gè)可供討論的范圍。因?yàn)閷⒄`差限調(diào)為+0.2~0.0之間,對(duì)于0.2S的表計(jì)來(lái)說(shuō),仍未超出標(biāo)定的精度范圍(理想情況)。但請(qǐng)注意:
1.這對(duì)供需雙方是不公正的,廠家將不予承認(rèn)這種校定;
2.此種方式不符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,不能推廣;
3.此種方式未考慮整個(gè)負(fù)荷的各種復(fù)雜因素。
一般來(lái)說(shuō),電表在整個(gè)負(fù)荷范圍(從基本電流到最大電流)內(nèi)的誤差曲線,形如下圖4.1中的a或b。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償以后,形成圖4.2中的a′或b′形狀。
圖4.1 電能表典型誤差示意 圖4.2 經(jīng)補(bǔ)償后的誤差示意圖
Fig4.1 The type error curve of meters Fig4.2 The error curve compensated of meters
至于是a型還是b型,取決于所采用的測(cè)量原理。質(zhì)量控制水平高的一批表,你會(huì)看到其誤差方向的一致性很好,差別僅在于誤差曲線的上下平移,哪一頭多補(bǔ)償一點(diǎn),哪一頭少補(bǔ)償一點(diǎn)而已。如果都在一個(gè)小負(fù)荷點(diǎn)上看,它可能都表現(xiàn)為一個(gè)正誤差或負(fù)誤差,但就整個(gè)范圍來(lái)說(shuō),它仍然是公正的,有正也有負(fù)。如果你的表永遠(yuǎn)處于小電流下運(yùn)行,則應(yīng)該考慮選用小電流的電表(如5A換成1A)。如果還達(dá)不到中等的電流范圍,則說(shuō)明當(dāng)初的一次側(cè)設(shè)計(jì)是不合理的,應(yīng)該更換CT。另外,應(yīng)注意電能表負(fù)荷率的選取。負(fù)荷率為200%的表,廠家是要保證在此范圍內(nèi)仍不超差的,因而本來(lái)就偏小的電流對(duì)于這塊表來(lái)說(shuō)就顯得更小。
就功能來(lái)說(shuō),目前的多功能電子表,已經(jīng)是一臺(tái)真正的16位計(jì)算機(jī)。正反向有功,無(wú)功,費(fèi)率,需量,負(fù)荷曲線,總加,視在電能,功率因數(shù),四象限無(wú)功,三相電流監(jiān)視,過(guò)壓欠壓監(jiān)視,掉電監(jiān)視,232口,485口,CS口,脈沖輸出,串行輸出,內(nèi)置Modem,打印機(jī)接口,反呼主站等功能,應(yīng)有盡有。怎樣選擇?根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)際情況,適當(dāng)考慮發(fā)展,應(yīng)該選擇功能夠用,價(jià)格合理的品種。目前中國(guó)市場(chǎng),高精度多功能的電能表,仍以國(guó)外品牌為主。象瑞士蘭吉爾,德國(guó)西門子,法國(guó)斯倫彼榭,美國(guó)GE,ABB公司ALPHA,澳大利亞紅相等,都已各有份額。國(guó)產(chǎn)品牌象威勝,科陸,也已有幾年歷史。
在功能方面,國(guó)產(chǎn)表也已庶幾近之,雖有差距,不是很遠(yuǎn)。但就性能而言,距離感比較強(qiáng),這與我們的工業(yè)基礎(chǔ)有關(guān),急不得的。按規(guī)程,目前中試所電測(cè)室規(guī)定是三個(gè)月到半年現(xiàn)場(chǎng)校一次,但國(guó)外廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)是二十年免校。由于我們的表計(jì)是四世同堂,所以對(duì)于不同表計(jì)應(yīng)該有不同的規(guī)定,不可一刀切。當(dāng)然目前還在積累經(jīng)驗(yàn)。我的感覺(jué),電子表運(yùn)行初三個(gè)月要多檢查,過(guò)了三個(gè)月,可按例行規(guī)定執(zhí)行。因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的一般規(guī)律如此。
串行通訊規(guī)約,應(yīng)支持開放性。有IEC規(guī)約當(dāng)然不錯(cuò),但成長(zhǎng)中的公司規(guī)約,有何不可?須知IEC規(guī)約也是起始于私人的規(guī)約。計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的一大特色就是各家爭(zhēng)鳴,逐漸形成主流,然后成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn),再被國(guó)際組織認(rèn)可。
四. 無(wú)功計(jì)量及最大需量
眾所周知,負(fù)載的無(wú)功需求對(duì)電力系統(tǒng)的影響有二:一是增加發(fā)輸變配設(shè)備的容量;二是網(wǎng)損中的一部分是由無(wú)功電流引起的。假設(shè)在有功負(fù)載分量不變的情況下,把功率因數(shù)從0.8提高到0.9,那么網(wǎng)損就會(huì)降低,發(fā)輸變配設(shè)備的容量也可降低。以往對(duì)用戶功率因數(shù)的一些規(guī)定,更多地是從電網(wǎng)安全運(yùn)行的角度考慮的,并不涉及收費(fèi)。就象上餐廳用餐,餐具的提供是不言而喻的,或者說(shuō)是包含在餐費(fèi)之內(nèi)的,不過(guò)近來(lái)各檔餐廳收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)差距的拉大,也許會(huì)給我們一點(diǎn)啟發(fā)。比如一杯啤酒,大檔可能2元,但在空調(diào)輕音樂(lè)的環(huán)境里,可能收費(fèi)10元,它說(shuō)明環(huán)境也是有價(jià)的,不過(guò)不另收費(fèi),而是含在食品中一同銷售出去。
對(duì)負(fù)載功率因數(shù)的要求是為了維持必要的電壓水平,防止過(guò)電流。如果客戶達(dá)不到所要求的指標(biāo)(比如0.85),則應(yīng)考慮裝補(bǔ)償器。鑒于實(shí)際可操作性的要求,補(bǔ)償器不可能過(guò)于分散,那么就補(bǔ)償點(diǎn)而言,應(yīng)該允許過(guò)補(bǔ)償。這樣,相鄰負(fù)荷點(diǎn)可以吸收它的無(wú)功,使這一區(qū)域的功率因數(shù)提高。這樣在一般情況下,該負(fù)荷點(diǎn)總是給出無(wú)功(已有某些電力部門規(guī)定,補(bǔ)償點(diǎn)功率因數(shù)不得大于0.98)。若用機(jī)械表(反向止逆)計(jì)無(wú)功,則電流相位是反接的。若是電子式表計(jì),則它將按容性無(wú)功被記錄下來(lái)。對(duì)這部分容性無(wú)功,怎樣計(jì)費(fèi)?各位請(qǐng)多考慮。
由于容性無(wú)功的出現(xiàn),使目前的大多數(shù)電子電能表都考慮了四象限無(wú)功的計(jì)量。以前的機(jī)械表只區(qū)別無(wú)功的方向,并不分辨是感性還是容性。那么電子表如何定義四象限無(wú)功的呢?請(qǐng)看下圖5.1
圖5.1 四象限無(wú)功定義
Fig5.1 The definition of four domain reactive
從圖可見(jiàn),正反向有功定位于實(shí)軸上,正反向無(wú)功定位于虛軸上。四象限無(wú)功與四種組合 ±R, Rp, Rn的定義見(jiàn)下面:
+R=+Ri+Rc
-R= -Ri-Rc
Rp=|+Ri|+|-Rc|
Rn=|-Ri|+|+Rc|
一般情況下,用戶在電表中選取±A,±R,4個(gè)量,就與原來(lái)用機(jī)械表測(cè)量的概念完全一致。產(chǎn)生容性無(wú)功的條件是,有功與無(wú)功的方向相反:送出有功但吸收無(wú)功,或吸收有功但送出無(wú)功。前者的例子是發(fā)電廠送出有功但吸收部分網(wǎng)上無(wú)功來(lái)建立自己的電壓,后者的例子是過(guò)補(bǔ)償負(fù)載在吸收有功時(shí)向鄰近負(fù)載點(diǎn)供出無(wú)功。而在省際聯(lián)絡(luò)線等關(guān)口點(diǎn),這兩種情況是經(jīng)常之事。
在不涉及容性無(wú)功的情況下,選取±A,±R作為測(cè)量值和選取±A,Rp,Rn為測(cè)量值將得到同樣的結(jié)果。如果一定要單獨(dú)處理Rc,可選取±A,±Ri,±Rc六個(gè)測(cè)量值為一組,這樣可以到主站去任意組合,但缺點(diǎn)是增加了三分之一的數(shù)據(jù)傳輸量。
所有的負(fù)荷曲線都以需量(demand)的形式獲取。在表計(jì)內(nèi)部,它是從電能換算出來(lái)的,取的是一個(gè)積分周期的平均值。在表計(jì)內(nèi)部,它在形成負(fù)荷曲線的同時(shí)還附帶過(guò)濾出最大需量,帶時(shí)標(biāo)存入賬單數(shù)據(jù)(Billing Data)中,作為賬單數(shù)據(jù)的一個(gè)項(xiàng)。最大需量可以通過(guò)采集賬單數(shù)據(jù)獲得,但實(shí)際上有了負(fù)荷曲線一切都可通過(guò)計(jì)算得到。在主站,你僅僅需要定義一個(gè)時(shí)段,它就能為你找出該區(qū)間內(nèi)的最大需量和出現(xiàn)的時(shí)刻。最大需量反映負(fù)載對(duì)電網(wǎng)容量的要求,如果電能電價(jià)和容量電價(jià)構(gòu)成的兩部制電價(jià)政策出臺(tái),則這一測(cè)量值將上升到與有功電能同等重要的地位。這樣,表計(jì)和RTU中的滑差功能,就會(huì)被更加推崇和重視。
五. 當(dāng)?shù)毓δ?/strong>
當(dāng)?shù)毓δ苁?ldquo;三公”原則的必要手段,同時(shí)也是電廠內(nèi)部日經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考核,小指標(biāo)競(jìng)賽的可靠依據(jù)。從與電網(wǎng)調(diào)度配合的角度看,競(jìng)價(jià)上網(wǎng)首先必須自己心中有數(shù),知已知彼才可優(yōu)化自己的運(yùn)行方式,取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。
對(duì)于直采方式的系統(tǒng),當(dāng)?shù)毓δ懿蝗菀讓?shí)現(xiàn)。對(duì)于RTU方式的系統(tǒng),當(dāng)?shù)毓δ懿贿^(guò)是一個(gè)數(shù)據(jù)共享的問(wèn)題。RTU本身也帶有一些簡(jiǎn)單的當(dāng)?shù)毓δ埽邕\(yùn)算,打印等等。不過(guò)它畢竟只是一個(gè)硬件設(shè)備,受各種條件限制,無(wú)法滿足電廠對(duì)于數(shù)據(jù)處理的各種不同要求。而一套以PC為平臺(tái)的當(dāng)?shù)毓δ茉O(shè)施,在不計(jì)RTU和電能表(其投資已在TMS系統(tǒng)中)的情況下,不會(huì)超過(guò)30萬(wàn)人民幣,僅相當(dāng)于一臺(tái)30萬(wàn)千瓦機(jī)組運(yùn)行2.5小時(shí)所銷出的電價(jià)。
有這樣一個(gè)電廠,上當(dāng)?shù)毓δ苤笆冀K沒(méi)有弄清楚廠用電的百分比,由于表計(jì)四世同堂,抄表先后不齊,廠用比例從3%~26%都出現(xiàn)過(guò)。后來(lái),廠里上了一套當(dāng)?shù)毓δ?,統(tǒng)一表計(jì),全部采入RTU。經(jīng)當(dāng)?shù)睾笈_(tái)處理后,廠用電基本上穩(wěn)定在6.8%左右,非常接近于7%的設(shè)計(jì)指標(biāo)。
六. 抄表系統(tǒng)
對(duì)于市區(qū)供電部門和大用戶之間的收費(fèi),并不需要用負(fù)荷曲線來(lái)做復(fù)雜的分析。0.5S~1.0S級(jí)的多功能電子表就非常適用于這樣的系統(tǒng),表內(nèi)僅存費(fèi)率數(shù)據(jù),不要負(fù)荷曲線。主站類似于電廠當(dāng)?shù)毓δ艿哪欠N,僅抄電表的帳單數(shù)據(jù)(billing data),想查當(dāng)前售電情況時(shí)就抄一遍。例行掃描可設(shè)置為每星期抄一次,或者每個(gè)月抄一次。錯(cuò)過(guò)了日期也不要緊,因?yàn)樵诒碛?jì)內(nèi)部已按月為你存著,至于何時(shí)去抄?悉聽尊便。
由于市區(qū)供電局面廣量大,其測(cè)點(diǎn)可能會(huì)遠(yuǎn)高于省級(jí)TMS系統(tǒng),這樣,采用高度集中的大型主站,會(huì)使投資上升并增加管理難度??梢杂脦讉€(gè)中型主站來(lái)代替一個(gè)大型主站,這樣安全性也好。而主站投資將會(huì)有很大下降。對(duì)于按月抄表,信道投資幾乎為零。
目前,配合小區(qū)建設(shè),民用抄表也被提上議事日程。
民用電表,一般為單相機(jī)械表。目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在大力推廣長(zhǎng)壽命磁浮機(jī)械表,以改變過(guò)去那種三年以后45%的表計(jì)已經(jīng)超差的現(xiàn)實(shí)。在長(zhǎng)壽命機(jī)械表內(nèi)安裝脈沖音頻發(fā)送模塊,將是民用抄表系統(tǒng)的很好選擇。筆者曾在煙臺(tái)某公司看了這種系統(tǒng),不算原電表的價(jià)格,一套抄集700戶電表的系統(tǒng),總價(jià)不超過(guò)15萬(wàn)人民幣,應(yīng)該是可以接受的價(jià)格。
七. 預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)
計(jì)劃經(jīng)濟(jì)留在電業(yè)方面的一個(gè)后遺癥是資源可以先預(yù)支來(lái)使用,然后再慢慢償還。由于產(chǎn)權(quán)不清,責(zé)任不明等原因,最后導(dǎo)致把電力生產(chǎn)拖垮,需要國(guó)家來(lái)輸血打氣。直到目前為止,很少有省局系統(tǒng)不是幾個(gè)億電費(fèi)的債權(quán)人,而這些債務(wù)人則原因各異,很難償還這筆債務(wù)。
面對(duì)電力的商業(yè)化運(yùn)營(yíng),如果過(guò)不了收費(fèi)這一關(guān),發(fā)供電企業(yè)必垮無(wú)疑。
推廣預(yù)付費(fèi)電表,這是一個(gè)解決收費(fèi)困難的釜底抽薪的辦法。它也有助于使敗壞的商業(yè)信譽(yù)重新獲得尊崇?,F(xiàn)在的困難是,預(yù)付費(fèi)電表價(jià)格尚嫌過(guò)高,一時(shí)無(wú)法推向民用。但在大用戶這一層面上,應(yīng)該是能夠被接受的。
八. 結(jié) 論
隨著電力系統(tǒng)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng),電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(TMS)已經(jīng)成為維持利益主體間“三公”原則的重要技術(shù)支撐。TMS技術(shù)也已從電能表計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展成為一個(gè)完整的體系。從省級(jí)系統(tǒng)往下,各用戶有著非常不同的取向和要求,因而多種模式的TMS系統(tǒng)各有千秋,都會(huì)形成自己的“讀者群體”。國(guó)家主管部門可以根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)手段和電力市場(chǎng)實(shí)際情況,修改和制定出新的電能計(jì)費(fèi)政策和法規(guī),推動(dòng)電力商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的進(jìn)程。
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