智能電網(wǎng)中電力設備及其技術(shù)探析

郭玉泉

摘要：隨著全球經(jīng)濟及計算機網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)也以突飛猛進的發(fā)展速度為人類生產(chǎn)生活提供著巨大的便利。然而，隨著用電需求的提升和電網(wǎng)規(guī)模的一再擴大，電力系統(tǒng)的安全隱患也開始出現(xiàn)。在這種情況下，智能電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃在世界范圍內(nèi)成為一種趨勢。智能電網(wǎng)系統(tǒng)總體包括了發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等所有環(huán)節(jié)，本文主要從智能電網(wǎng)中電力設備以及智能電力設備技術(shù)這兩方面作了簡要的分析，以供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電力設備；技術(shù)

引言

對智能電網(wǎng)來說，主要是將一些單元部件整合成具有一定功能的智能化系統(tǒng)，例如智能配電系統(tǒng)、分時電價系統(tǒng)、智能化變電站控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)都是智能電網(wǎng)的核心組成部分之一，其中所包含的所有電力系統(tǒng)一、二次設備即為智能電網(wǎng)中的電力設備。本文主要對智能電網(wǎng)中電力設備情況進行介紹，并對電力設備發(fā)技術(shù)進行分析。

一、智能電網(wǎng)中電力設備

1、變電設備

變電設備主要是變電站內(nèi)所設計的所有一次和二次設備，在智能電網(wǎng)的規(guī)劃建設下，未來變電站將逐步實現(xiàn)信息的交互和共享，建立起一個信息平臺，在此平臺基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能電網(wǎng)所需求的諸多強大的功能。目前已經(jīng)在建設的主要有智能化變電站，主要是是通過一次設備的智能化、二次設備網(wǎng)絡化，并以 IEC61850 通信協(xié)議為基礎(chǔ)進行分層構(gòu)建，從而實現(xiàn)變電站內(nèi)設備間的信息和數(shù)據(jù)交互以及共享。智能數(shù)字化變電站與傳統(tǒng)變電站相比雖然只是在通信模型上發(fā)生了改變，但在過程層中卻發(fā)生了較大的變動，傳統(tǒng)變電站中一二次設備之間主要是通過電纜進行連接，而在智能數(shù)字化變電站的框架下，上述設備逐步電子式電壓、電流互感器，光纖連接，智能化一次設備以及合并單元等設備所替代。

2、輸電設備

第一，柔性交流輸電設備。柔性交流輸電技術(shù)是將清潔度高的能源輸入到電網(wǎng)中的主要技術(shù)，該種技術(shù)是在通信和通知技術(shù)、電子技術(shù)、電力技術(shù)、微電子技術(shù)、微處理技術(shù)等基礎(chǔ)上發(fā)展形成的能夠?qū)涣鬏旊娺M行靈活控制的技術(shù)。由于我國智能電網(wǎng)輸變電的電壓都非常高，在智能電網(wǎng)建設的過程中需要引進一些清潔能源，同時實現(xiàn)能源的隔離，通過將柔性交流輸電技術(shù)應用在智能電網(wǎng)建設中，能夠?qū)⑾冗M的控制技術(shù)與電力設計技術(shù)有效的結(jié)合起來，實現(xiàn)對智能電網(wǎng)各種參數(shù)的調(diào)節(jié)以及控制，顯著的提高輸送能力，同時降低損耗，促進智能電網(wǎng)能夠更加穩(wěn)定的運行。第二，超導電力設備。超導電力技術(shù)是利用超導體的無阻載流能力和正常態(tài)與超導抬相變的特性發(fā)展而來的一種新型電力技術(shù)。超導電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用，具有提高電網(wǎng)安全性、能耗低、輕量化、設備小型化、反應速度快等特點，致使超導電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中具有非常廣泛的應用前景。 第三，高壓直流輸電設備。目前的直流輸電系統(tǒng)中，許多環(huán)節(jié)都采用交流電，但在輸電的過程中依然采用直流電。高壓直流輸電技術(shù)能夠利用控流器實現(xiàn)逆變或者整流的工作狀態(tài)，一些質(zhì)量相對較輕的直流輸電系統(tǒng)中，換流器由一些能夠關(guān)斷的電氣元件組成，便于提高電流輸送的經(jīng)濟性能和穩(wěn)定性，既適合近距離直流輸電工程，又適用于遠距離直流輸電工程，例如孤立的島嶼供電等，高壓直流輸電技術(shù)在我國遠距離輸電中具有非常廣泛的應用前景，其應用趨勢也在不斷的向更大容量、更遠輸送距離方向發(fā)展。

3、配電設備

智能電網(wǎng)在配電網(wǎng)方向的表現(xiàn)主要是未來配電網(wǎng)的高度自動化，以便適應未來分布式能源以及其他智能配電設備的大量接入，未來配電網(wǎng)中功率將出現(xiàn)雙向流動的形式，而智能配電網(wǎng)的高度自動化也為配電網(wǎng)的監(jiān)控更為方便。智能配電網(wǎng)主要是基于先進的傳感量測技術(shù)對數(shù)據(jù)進行高效的采集，然后通過現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡進行傳輸，實現(xiàn)配電網(wǎng)的全方位、實時的監(jiān)控與控制，所以其中所涉及到的設備多種多樣。例如在智能配電網(wǎng)中所構(gòu)建的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，將包括載波設備、無線設備和光纖等各種設備和先進技術(shù)；對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方面，所涉及的則有電能質(zhì)量實時監(jiān)測設備，電力系統(tǒng)在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷設備，各種各樣的光、電子傳感器以及電纜溫度檢測器等。

4、發(fā)電設備

智能電網(wǎng)在發(fā)電側(cè)中所包含的智能電氣設備主要包括可再生能源發(fā)電設備，例如風機、光伏等，還有能量轉(zhuǎn)換設備、能量儲存設備以及可靠并網(wǎng)接口設備等等。第一類是各種分布式發(fā)電以及可再生能源發(fā)電設備，例如太陽能光伏發(fā)電、燃料電池、風能發(fā)電、微型燃氣輪機、地熱發(fā)電設備、生物質(zhì)能發(fā)電設備和海洋能發(fā)電設備等。第二類主要是自動控制設備和智能保護設備，例如智能分接頭變換器、數(shù)字型保護繼電器以及動態(tài)分布式電力控制設備等。第三類設備主要是各種能量轉(zhuǎn)換設備及裝置和儲能設備。例如蓄電池、超級電容器、飛輪、高容量儲氫、燃料電池、超導儲能以及高效率二次電池等。

二、智能電力設備技術(shù)

1、儲能技術(shù)

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中電能的發(fā)輸變配用都是在同一時間完成的，電能是無法儲存的。而儲能技術(shù)的研究與發(fā)展為解決這一問題提供了方案儲能技術(shù)的應用也比較廣泛，例如風能和太陽能等間歇性能源，由于其波動性對電力系統(tǒng)的影響十分嚴重，而儲能電池的接入可以極大的降低其波動性，使其對電網(wǎng)的運行更加穩(wěn)定。此外負荷的削峰填谷也可以通過儲能設備來實現(xiàn)，主要是在負荷低谷時充電，在高峰負荷時放電來實現(xiàn)削峰填谷的目的。

2、智能感應技術(shù)

智能電網(wǎng)不僅僅是簡單單一的配電系統(tǒng)，而是發(fā)展成為一個極其復雜且龐大的系統(tǒng)網(wǎng)絡，為了實現(xiàn)對該系統(tǒng)網(wǎng)絡的有效監(jiān)控，需要對系統(tǒng)網(wǎng)絡的整體運行進行有效的觀測，以此獲得設備運行中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對設備進行有效監(jiān)控，保證設備安個運行。實現(xiàn)對智能電網(wǎng)的有效監(jiān)控，感應器就成為了必不可少的技術(shù)環(huán)節(jié)，變電技術(shù)要引入光纖感應器或者無線感應器，通過智能感應器實現(xiàn)對智能電網(wǎng)中相關(guān)設備溫度、濕度以及位置的監(jiān)控。

3、現(xiàn)代電力電子技術(shù)

未來智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中，由于有大量的分布式能源和新能源的接入，對輸電系統(tǒng)的安個穩(wěn)定運行必然將產(chǎn)生巨大的影響，為了提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性以及達到節(jié)能降損的目的，大量的電能都必須進過電力電子設備的處理之后才可以接入大電網(wǎng)。智能電網(wǎng)在建設過程中將會大量的使用到現(xiàn)代電力電子技術(shù)以及電力電子設備，在發(fā)電和輸電的方面講，電力電子設備的應用將提高電能質(zhì)量以及發(fā)電效率；從配、用電方面上講，則可以有效的實現(xiàn)節(jié)能降損，提高用電效率等目的。

4、能源轉(zhuǎn)換技術(shù)

當前在發(fā)展的過程中，風能和太陽能等新能源己經(jīng)成為了各個國家積極使用的幾種能源，在我國電網(wǎng)運行和發(fā)展的過程中，具備大規(guī)模的并網(wǎng)技術(shù)，而從當前發(fā)展的現(xiàn)狀上來看，電網(wǎng)自身的發(fā)展趨勢是光伏發(fā)電技術(shù)，這種技術(shù)在應用的過程中具有非常好的穩(wěn)定性，而在我國，這種技術(shù)的發(fā)展還不是十分的成熟，所以還需要實踐去不斷的改進和完善，智能電網(wǎng)在建設的過程中主要還是應用可再生資源，同時還要在這一過程中加強對并網(wǎng)技術(shù)的應用，這樣也就使得電網(wǎng)運行中的能源消耗和環(huán)境污染水平大幅下降體現(xiàn)其經(jīng)濟性。

結(jié)束語

未來智能電網(wǎng)設備和技術(shù)的發(fā)展仍然是智能電網(wǎng)建設的前提和基礎(chǔ)。本文旨在為當前智能電網(wǎng)設備和技術(shù)的發(fā)展進行進行總結(jié)和分析，為未來智能電網(wǎng)設備的研發(fā)提供一些參考價值。

參考文獻

[1]徐健.智能電網(wǎng)中的電力設計技術(shù)分析[J].黑龍江科技信息.2015（24）：51.

[2]閆丹，張紅亮.簡述電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用[J].電子技術(shù)與軟件工程.2015（17）：36.

[3]劉 瑜.智能電網(wǎng)中電力設備及其技術(shù)探析[J].科技展望.2015（03）：51-52.