電力工程技術在智能電網建設中的應用

何韶華 譚亮亮 譚明明

摘要：中國的電力系統正面臨著越來越劇烈的創新和機會，智能電網具有、健康、安全、潔凈以及耐用性等優點。自中央新疆工作座談會以來，新疆經濟社會持續快速發展。高耗能、大工業負荷急劇增加，雖然新疆電網整體供需能夠滿足需求，且有較大外送能力，但局部大負荷集中區域的電力供應仍面臨較大壓力。電網建設發展與電源建設、負荷增長存在階段性不匹配現象?，F階段，新疆電網老舊設備缺陷和隱患數量較多，運行維護工作量大。本文在分析了智能電網的發展進程以及推行過程中的脈絡趨向的基礎上，剖析了智能電網建設過程中電力工程技術的應用，并對其中存在的問題提出了相應的解決措施。

關鍵詞：電力工程技術；智能電網建設；實際應用

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

引言

智能電網顧名思義是在傳統電網的基礎上發展而來的。傳統電網系統的體系內部以多處的單獨信息模塊組成，信息共享能力差，且智能化程度相對較低。而智能電網則可以規避由于信息孤立帶來的不便，獲取較為完整和聯通的信息，使資源配置效益最大化。智能電網利用大型傳感設備對電力發起、電力傳送、電力分配和電力供給等中間環節中至關重要的各種電力設備的使用和工作情況進行實時把控；將以上設備傳來的信號與DATA通過內網或更廣泛的網路系統進行收集與整理；通過對相關數據的分析、發掘，達到對整個電力體系運行的監管與優化。

一、智能電網的發展趨勢

1、智能電網的搭建首先應該保證電網的堅固性,只有堅固的電網系統才能夠將電力資源與電力供應所消耗的能源有機整合形成最大范圍優化能源分配的目的，同時對于電力供給的安全性和可靠性提供了相對有力的保證。國外的智能電網研究主要集中在對電力配給的方向，而我國電力系統應該首要解決局部地區不斷上漲的電力需要，應該將更多的關注點集中在如何將智能化電能輸出的領域，結合相關特高壓電力網絡的建成和開發趨勢，提高對特大電網調度的安全性能，保證電網整個系統的安全性和運行期間的穩定性。

2、2009年5月，國家電網公司明確提出建設具有“信息化、自動化、互動化的智能電網”，計劃到2020年全面建成堅強智能電網。由于地緣和歷史原因，新疆南疆區域智能電網起步晚，始于2009年，其中和田電網在2013年年底初步建成2座110kV智能變電站，按照智能電網規劃從2013年以后建設的110kV及以上變電站將全部實現智能化，在未來的兩年時間將陸續建成1座220kV智能變電站，5座110kV智能變電站。

國網和田供電公司依據國家電網公司《2011年智能電網項目建設意見》、《配電自動化建設與改造標準化設計技術規定》等文件要求，積極響應國家電網公司建設堅強智能電網的戰略部署，認真組織學習前期積累的配電自動化試點工程的建設經驗，在充分考慮和田地區配電網現狀的基礎上，緊密結合《和田縣2015-2020年配電網規劃報告》、《國網和田供電公司35千伏及以下電網發展專項規劃報告》，以持續提升供電可靠性和優質服務水平為目標，分步、有序地開展和田地區配電自動化規劃、建設工作，力爭2020年初步建成以“信息化、自動化、互動化”為特征的堅強智能配電網，進一步推動建設堅強智能電網的進程。

二、智能電網建設中電力工程技術的總體運用

1、發電過程中的運用

智能電網建設作為有較高技術含量的電力工程技術，通過對電子設備實現了電能的轉化和控制，極大的降低了電能的消耗和機電設備的損耗，極大的提高了發電機和機電設備的工作效率。隨著電容技術的發展，目前市場上使用的半導體功率元件的容量有了很大的提高，并朝著高壓的方向發展。并且，電力工程技術中也涌現出一大批高精尖技術，如同步開斷技術的智能開關、新型超高壓輸變電技術的高壓直流輸電、電氣傳動技術的高壓變頻等等。

2、電源部分的運用

為了滿足用戶的不同電子設備和電器元件的用電需求，電力工程技術能夠為接入智能電網的用戶提供個性化的電源供應，如直流電源、交流電源、恒定頻率的交流電源等等。舉個例子，蓄電池充電一般采用直流充電的技術，但變電站（所）就可以采用直流電源和交流電源的充電方式，而大型的電子計算就已采用高頻的開關電源。

3、輸電過程中的運用

因為智能電網的運營需要的電能質量較高、電網工作狀態較為穩定等，而這些條件的滿足又和電力工程技術中的諧波抑制技術和無功補償技術息息相關。隨著電力工程技術的不斷發展和智能電網建設的不斷完善，一大批適應智能電網建設需求的新型裝置也大量涌現，比如超導無功補償裝置和薄型交流變換器等等。對于輸電工程線路較長、輸電容量較大的時候，一些國家和地區通常采用直流電的輸電方式。而我國的此類輸電線路的發展，特別是高壓直流電的輸電線路，通常采用晶閘管變流裝置來作為送電和受電兩端的整流閥和逆變閥裝置。

三、智能電網建設過程中電力工程技術的具體應用

智能電網建設中電力工程技術的具體運用主要體現在電能質量優化、柔性交流輸電技術、高壓直流輸電技術和能源轉換技術四個方面。結合我國電力工程技術發展的趨勢和我國智能電網建設的實際對這四項突破性的技術作簡要的介紹：

1、電能的質量優化技術

電能的質量優化技術在智能電網建設中的運用主要通過在電能的質量等級劃分和電能質量評估體系級完備建設的基礎上對用電經濟性能進行分析，并因此建立用戶經濟性和技術等級兩個質量評估體系，并在用戶需求的不斷滿足和用電市場不斷規范的基礎上促進智能電網建設朝著經濟和高質量的方向發展。具體來說，電能的質量優化主要包括直流有源濾波器技術、自適應靜止無功補償技術和連續調諧濾波器關鍵技術等。這些技術的采用能夠有效的提高電能運輸的質量，并且極大的降低電能的使用成本，具有較強的價格優勢，在環境保護和能源可持續利用方面效果顯著，因此具有良好的發展前景和應用前景。

2、柔性交流輸電技術

柔性交流輸電技術是可以將污染小的新型清潔能源輸入電網的技術，它是在微電子技術、電子技術和相關通信控制技術發展的基礎上發展而來的能夠對交流輸電實現靈活控制的技術。因為我國的智能電網建設輸送的只要是超高壓的輸變電，所以需要在建設過程中將污染小的新型清潔能源加入智能電網，并借此實現能源的隔離。因此，柔性交流輸電技術很好的適應我國智能電網發展的新趨勢，把電力工程技術的發展和我國智能電網的建設有機的結合起來，從而促進智能電網的建設，保證智能電網的良性穩定運行，極大的降低輸電過程中的電能損耗，同時智能電網的輸電能力也有了很大的提高。

3、高壓直流輸電技術

目前，我國輸電主要采用的是直流電的輸電方式，但是輸電的許多環節卻是交流電。因此，采用高壓直流輸電技術能夠很好的實現輸電網絡整流、逆變的工作狀態的轉變。同時，在重量輕的直流輸電系統中采用可以關斷元件的換流器可以有效的提高輸送電流的穩定性和可靠性，并且具有很高的性價比。更重要的是，高壓直流輸電技術還能在為遠距離孤立區域提供穩定的供電。因此，隨著我國國民經濟的不斷發展和祖國邊疆的開發，適應遠距離輸電的高壓直流輸電技術必將獲得越來越廣泛的運用，在更遠距離和更大容量的輸電工程中獲得廣闊的發展空間。

4、能源轉換技術

全球變暖和能源短缺的現實問題使得世界各國致力于開發各種新型清潔能源，也就是盡可能的降低能源的污染排放和能源的消耗量。因此，通過使用先進技術進行能源的轉換和高效利用已經成為了現代低碳經濟能源利用的核心。目前，我國著重開發大規模電廠并網技術，電網未來的發展趨勢應該是范圍大、運行可靠的光伏發電技術等。

四、新疆電網提升電網優化配置安全保障能力的措施

新疆電網通過幾年的大發展、大建設，逐步打造了堅強的電網網架結構，構造了電網安全第一道防線；在堅強網架形成前的過渡時期，通過建設合理、完善、適應性強的電網安全穩定控制系統，在電網事故情況下快速采取保障安全的控制措施，構造了電網安全第二道防線；通過在合適的系統解列點配置失步解列裝置，并在各地區電網配置足夠的低頻、低壓減負荷裝置、高頻切機裝置等安全自動裝置，構造了電網安全第三道防線。同時，新疆電力通過有序推進大檢修體系建設，打造精干高效的運檢隊伍，以電網設備狀態監測為重點，深入開展隱患排查治理，確保設備安全可控、在控、能控。

一是積極探索和實踐先進的狀態檢測技術并綜合應用，規范設備狀態監測系統建設，加大帶電檢測裝備配置，切實提高設備狀態診斷準確性。

二是做好設備狀態評價，動態修訂檢修維護策略，確保設備狀態檢修精、準、實，有效降低檢修工作量，提高設備可靠性。

三是加強帶電檢測缺陷的閉環管理，對于檢出的疑似缺陷，強化運維監控，適時停電驗證、消缺和復檢，確保設備狀態可控。

四是強化狀態檢修過程管控，確保狀態檢修工作規范、高效開展。

通過大力實施電網設備狀態檢修，提高了對設備運行狀態的掌控度，在堅持 “應修必修”的前提下，最大可能減少了人力物力的投入，最大程度避免了對電網正常運行方式的破壞。

結束語

我國國民經濟的迅速發展和人民群眾生活水平的不斷提高給我國智能電網的建設提供了廣闊的發展機遇和發展空間，作為具有極大潛力的電力工程技術在我國現代電網的建設中起著十分重要的作用。智能電網的特點和發展趨勢、電力工程技術在智能電網中總體運用和具體技術的應用等進行了詳細的分轉換和利用效率具有十分重要的作用。

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席巍巍

摘要：在時代不斷發展以及城市化進程不斷加快的今天，工業化程度得到了很大的提高，但是同時也面臨著能源問題。因此，對于智能電網的建設是十分必要的，已經受到了全社會的普遍關注。而電網公司結合智能化建設和結構堅強的網架，應用發電技術、通信技術以及自動化調整技術，可以有效地應對發展中的能源問題，值得在以后的工作中繼續推廣應用?；诖?，本文就將對電力工程技術在智能電網建設中的應用問題問題進行分析探討。

關鍵詞：電力工程；智能電網；技術；應用

中圖分類號： F407 文獻標識碼： A

1、概述

1.1、發展智能電網的性能要求

1.1.1、電網能夠自動合理安排運行方式，協調國家、大區、省級、地縣各級電網，根據潮流、負荷、氣象條件等情況確定運行參數。

1.1.2、電網具有在線安全穩定分析能力，能快速對自身狀態進行評估，明確電網安全穩定的薄弱環節并自動提出解決方案。

1.1.3、有快速的反應能力，力保電力系統三道防線

能針對實際情況修改或制定黑啟動方案。電網兼容性是指電力系統能夠開放性地兼容各種類型設備的能力。電網涉及的產業鏈較長，包括發電、燃料、環保、需求側、裝備制造等領域，因此，一個開放的、高兼容性的電網對于各產業的充分發育、增加就業崗位、促進節能減排具有重要意義。

1.2、電網的兼容性

兼容一次設備，包括特高壓FACTA、傳統能源、清潔能源、儲能裝置等；兼容二次設備，包括保護、測量、控制和通信裝置、軟件等；推動標準化，實現即插即用。高效運營和管理是指電網提高設備利用率、減少線損、降低運營成本的能力。

2、電力工程技術在智能電網建設中的總體應用

2.1、在電源部分中的應用

研究發現，電力工程技術的最大作用是將持續不斷的電能提供給智能電網，包括直流電和交流電兩種類型。其中，交流又劃分為變頻交流和恒頻交流兩種。在變電所的操作中，既可以應用直流電源，又可以應用交流電源，并且可以將高頻開關電源應用到任何一種計算機中。

2.2、在輸電過程中的應用

因為智能電網對電能和電網工作狀態的質量要求較高，因此，在電網建設過程中，要充分重視電能質量和電網運行的穩定性，這就需要有機結合電力工程技術中的無功補償技術和諧波抑制技術。其中，比較典型的兩種設置分別是超導無功補償裝置和薄型交流變換器。

2.3、在智能發電過程中的應用

通過調查分析可知，近年來，電力工程技術逐漸被應用到智能電網系統中，主要是利用電力、電子器件實現對電能的轉化和控制。采用電力工程技術，可以促使電量消耗減少；同時，降低機電設備的使用，提高工作效率。

3、電力工程技術在智能電網建設中的具體應用

3.1、高壓直流輸電技術的應用

當代的輸電系統中只有輸電環節采用的是直流電，發電和用電的部分仍然采用的是交流電，交流電通過輸電線路傳送到整流器將變成高壓直流電，然后會送到直流輸電線路，隨后會送至逆變器處，將直流電再轉變回交流電，最后經過環流變壓器送到交流電力系統中。高壓直流輸電技術主要應用于遠距離輸電，即便中途發生了故障也不會對電網產生過于嚴重的影響，尤其適用于長遠距離的點與點之間的大功率輸電要求。該技術被應用到了智能電網中后，能夠滿足電網長遠距離的大功率輸電需要，同時還能有效保證網絡的穩定性。

3.2、柔性交流輸電技術的應用

柔性的交流輸電技術對于新型清潔能源的使用有著重要的作用，在大規模的并網中起著關鍵性的作用，綜合了微電子技術、數字通信技術、控制技術，有效控制了電網中的交流輸電系統，在保證電力系統穩定性的前提之下大大提升了電力系統的反應速度，從而大幅度提升了電能的輸送速度。在我國的智能電網使用中，高壓輸電是使用基礎，柔性交流輸電技術有效解決了新型清潔能源的隔離接入問題，電力工程師們在越來越重視這項技術的同時，控制該技術與其他電力系統中當代常用的控制技術融合，對智能電網中的各項參數進行調整，有效降低電路電能損耗并保證電能輸送的平穩和電力系統的運行安全。

3.3、智能開關技術的應用

智能開關技術主要應用于電路中特定的相位發生指定斷開、閉合，智能開關并不是僅僅指某個特定的開關，其包括了構成的殼體、總開關以及若干個分開關，總開關起一定的保護作用，分開關則采用整體結合式，防止漏電以及在一定程度上有效防止過流現象的發生，保證電網中的用電安全，家用電器和生產中的用電儀器設備不會受到損害。隨著高科技的進步，智能開關技術也要想著高品質性能發展，借鑒信息傳感技術和微電子技術，逐步實現智能化。

3.4、高壓變頻技術的應用

高壓變頻技術的應用能夠有效節約電能，通?？梢怨澕s30%，但是比較容易被高次諧波污染，成本較高，作為有效節約電能的技術手段受到工業用戶的歡迎。國內的高壓變頻器件生產廠家一般是通過功率單元串聯多電平技術，也有少部分采用其他類型的高壓變頻器，例如：中壓三電平技術、混合結構技術等，這樣的技術工藝密度大、結構設計緊密，控制起來更加靈活，是未來的主要發展方向。

3.5、需求側技術的應用

需求側技術可以理解為用戶電力電子技術，主要是根據智能電網的使用用戶對電力系統的要求設計出的技術，通常對于電力系統的安全可靠程度和電能質量要求較多，電力工程師們根據用戶的實際要求，結合大功率的電力電子技術及配電自動化技術設計出適用于用戶的電力供應技術。

4、優化智能電網未來發展的建議

4.1、積極有序推行智能電網研究及建設

建議以國家宏觀政策為指導，立足于世界電力發展技術的前端，從我國電力行業實際需要出發，依托科技創新和管理創新，充分調動系統內外資源，形成前瞻研究、試點應用、大范圍推廣梯級推行機制，建立技術標準和管理標準體系，建設貫穿于電力行業全領域、全過程、全壽命的廣域全景分布式整體多向性架構，建成符合我國能源戰略和企業發展要求的智能電網。

4.2、開展我國智能電網架構設計

應該以我國電網自身的特點和現有的信息、控制、管理系統發展為立足點，綜合考慮未來相關技術的發展方向，參考國外的研究成果，提出我國發展智能電網的構架和體系，保證我國智能電網具備可靠、靈活、開放的特點，能夠同時滿足電網規劃建設、運行控制、資產管理、用戶管理等方面的需要。

4.3、形成完整的智能電網規范和標準體系

建立統一的規則和標準體系是我國智能電網建設的關鍵環節，也是智能電網能夠正常運行的基本保證。建議統一部署，通過組織各方面的研究力量集中科研攻關，把電力工業的標準、通信標準集成到電力系統的架構中，形成完整的智能電網規范和標準體系。最終目標是實現從發電到用電各個環節中相關信息的集成與共享。

總而言之，電網建設是社會設施建設的基礎項目之一，在我國當前的電網運行環境逐漸地發生改變的今天，社會各行業對于電網的需求量越來越高。由于智能電網具有自愈能力強、實用性強、經濟性高、堅固等特點，可以有效地推動現代社會的建設。而電力工程技術的有效應用，對于我國智能電網系統的建設和優化都具有重要的意義，因此在以后的實際工作中要得到特別的重視。

參考文獻

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