新型电力负荷管理系统下的柔性负荷断路器实践与应用案例研究

张 聪

（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东潮州 521000）

1 新型电力负荷管理系统及柔性负荷断路器介绍

1.1 新型电力负荷管理系统的特点和优势

针对传统负荷控制存在的技术缺陷问题，新型电力负荷管理系统采用了数据分析方法，能够更精确地监测和预测负荷情况[1]。通过实时采集各个接入点的用电数据，并结合模型和算法进行分析，可以快速准确地了解负荷变化趋势和需求情况。这使得系统能够更好地实现负荷的动态调整和灵活控制，提高电力供应的可靠性和稳定性。

新型系统通过数据共享和信息交流，使得供电企业和用户能够更紧密地合作和协同。用户可以根据自身需求和偏好参与负荷调控和优化，提高用电体验和满意度，快速适应不同负荷条件下的变化，实现快速反应和精准调控。这种自适应能力能够有效缓解负荷过载和能源浪费问题，提高电力利用率。

如表1所示，柔性负荷断路器相比传统断路器在额定电流可调节、柔性控制时间可调节、通讯方式、量测功能、ARM 微处理器和遥调功能等方面具有更多的特点和先进的功能，能够更好地适应和满足现代负荷管理的需求。

表1 传统断路器与柔性负荷断路器的对比分析

1.2 柔性负荷断路器的原理和功能

柔性负荷断路器是新型电力负荷管理系统中的关键设备，其原理和功能具有重要意义[2]。柔性负荷断路器的原理基于可调节额定电流和灵活控制的特点，通过控制导通电流和断开电流的阈值，实现对负荷的柔性控制。其功能主要有以下两点：①可调节额定电流。传统断路器的额定电流是固定的，无法根据需求进行调整，而柔性负荷断路器可以通过调节控制参数，实现对额定电流的灵活调节，当负荷需求较高时，可以适度提高额定电流，以满足用户的电力需求。②实现用户的主动参与和互动。用户作为电力消费者，可根据个体需求和电网供需情况，主动调整和控制负荷，通过与柔性负荷断路器的互动，用户可实时监测电力需求和用电量，并根据负荷调控指令调整额定电流。这种用户参与的方式使得负荷管理更加灵活和精细，更好地实现削峰填谷和负荷控制的目标。

2 柔性负荷断路器案例研究设计与实施

2.1 某地电力系统的选取和数据采集

某市A 企业在供电负荷紧张的情况下，供电运维人员根据线路负荷情况制订负荷控制计划，决定对A 企业进行拉闸限电，由于市场存量断路器设备以及市面已有的断路器只具备单一拉合闸功能，不具备负荷柔性可控、可调以及远程监控功能，无法全面支撑精准负荷控制和常态负荷管理业务，需做升级改造后方可逐步实现柔性负荷管理的智能化、精细化、柔性化和常态化。联络厂家对断路器进行升级创新。根据负荷控制计划，供电运维人员将A 企业的额定电流从原来的1 000 A 调整到200 A，并规定有序用电时间为每天8：00—17：00。在这个时间段内，A 企业只能以不超过200 A 的负荷进行生产和生活用电。而在17：00以后，供电运维人员将恢复A 企业的额定电流到1 000 A，以满足其正常用电需求。

2.2 柔性负荷断路器的安装和调试过程

（1）在设备安装阶段，需要按照相关标准和要求选择并安装断路器设备。断路器应根据电流负荷的大小和特点进行选型，并按照安装说明进行安装、接线和连接。同时，需要确保断路器的供电和接地正常，以充分保证设备工作的稳定性和安全性。

（2）在参数设置阶段，需要对柔性负荷断路器的一些关键参数进行调整和配置，以满足柔性可调和负荷控制的要求。其中，重要的参数包括额定电流调整、监测开始时间、监测结束时间、告警值、跳闸值和恢复合闸时间等。根据规则编号给出如下设置。

如表2所示，上述参数设置和功能规则能够为电力系统提供柔性负荷控制和保护电路安全的能力。完成参数设置后，进入功能测试阶段。

表2 柔性负荷断路器的参数设置和功能规则

（3）在功能测试阶段包括以下几个方面：①进行监测功能测试。通过实际电流值的模拟或现场接入，确认断路器能够准确监测电流值，并根据设定的监测开始时间和监测结束时间，在正确的时间段内产生告警数据。这一测试可以验证断路器的监测机制和告警触发规则是否正确运行，确保其能够及时发现异常情况并采取相应的措施；②进行跳闸功能测试。通过模拟电流值超出跳闸阈值的情况，验证断路器能够及时触发分闸动作，并记录相应的跳闸告警数据。这一测试旨在验证断路器在面临过流风险时的安全保护能力，确保其能够迅速切断电路并避免电流超出安全范围；③进行恢复合闸功能测试。设置合适的恢复合闸时间间隔，观察断路器是否能在设定时间内自动尝试合闸，以恢复电路正常运行。

这一测试可以验证断路器的自动化恢复合闸功能是否有效，并确保在一定时间内尝试修复电力供应。通过上述安装和调试过程，柔性负荷断路器能够提供可靠的负荷控制和远程监控功能。其不仅可以根据用户需求灵活调整额定电流阈值，还能确保在设定时间段内监测电流值并触发相应告警或跳闸动作。

3 柔性负荷断路器案例研究结果展示及分析

3.1 数据分析和实时监测结果

如表3所示，通过模拟实际电流值（250 A）进行监测功能测试。根据设定的监测开始时间（08：00）和监测结束时间（17：00），断路器应能够在正确的时间段内准确监测电流值。如果存在异常情况，断路器应当能够及时触发告警，并生成相应的告警数据。实际电流值为250 A，处于正常范围内，没有触发任何告警。监测结果显示正常，并没有产生告警数据。

表3 监测功能测试数据

这表明柔性负荷断路器的监测机制和告警触发规则正确运行，能够准确地监测电流值并在需要时触发告警。

如表4所示，在跳闸功能测试中，通过模拟电流值超过设定阈值，验证断路器能够及时触发跳闸动作并记录相应告警数据。在恢复合闸功能测试中，确认断路器能正确执行合闸操作并恢复正常运行状态。

表4 跳闸功能测试数据

如表5所示，恢复合闸功能测试的结论是合闸操作顺利完成，断路器能够正确地执行合闸动作，且系统恢复到正常运行状态。通信状态正常意味着控制系统与断路器之间的通讯可靠。这些结果表明断路器在恢复合闸过程中表现良好，能安全有效恢复电路供电。

表5 合闸功能测试数据

3.2 柔性负荷断路器对负荷控制效果的评估

（1）改造后的柔性负荷断路器的检测功能一致率达到了100%。在监测电流值方面，断路器能够准确、可靠地进行检测，并根据设定的检测开始和结束时间，在正确的时间段内产生告警数据。这使得断路器能够及时发现异常情况并采取相应的措施，确保电力供应的安全和稳定。

（2）双通道通信测试的正确率也达到了100%。双通道通信的准确性保证了断路器的监控和控制能力，使得操作人员可以远程拉合闸操作，并及时了解断路器的状态和运行情况。经过连续运行1 000 h，柔性负荷断路器表现出良好的稳定性，未出现任何故障，这验证了断路器在长时间运行中的可靠性和稳定性。

（3）证明柔性负荷断路器能够基本满足技术规范的各项指标要求。这显示出断路器在设计和制造过程中严格遵循了相应的技术标准，能够提供符合要求的性能和功能，以满足用户的需求。

3.3 改善能源利用效率和负荷过载情况

传统的断路器无法灵活地适应负荷变化，而柔性负荷断路器具备额定电流可调节的特点，能够根据负荷需求实时调整电流，保证电力供应的负荷匹配，从而提高能源的利用效率。通过合理调控电流大小，实现电力系统的优化运行，最大限度地提高能源利用效率。柔性负荷断路器具备负荷控制时间可调节的功能，通过调整控制时间，可以实现对负荷的灵活控制和优化调度。随着新型电力负荷管理技术的进一步创新和发展，柔性负荷断路器将在能源领域发挥更大的作用，实现更高效、可持续地能源利用。

4 结束语

综上所述，采用柔性负荷断路器进行技术优化，并结合新型电力负荷管理系统的新兴技术，可以有效减少负荷过载现象，为电力系统的稳定运行提供了有效保障。柔性负荷断路器的引入不仅提高了电力系统的负荷管理效果，也减少了舆情风险的产生，对于保障能源供应的稳定性和安全性具有重要作用。