智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

劉慶

摘要：隨著中國社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展以及中國城鎮(zhèn)化進程的加速，人民群眾對電力能源的需要也日漸增多。但是，目前隨著環(huán)保意識的增強，電能資源日益緊張，部分省市甚至出現(xiàn)了大規(guī)模限電的情況，電力智能化也日益引起地方政府的關(guān)注，所以建設(shè)智慧電網(wǎng)已成為當前中國電力行業(yè)改革發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。智能電網(wǎng)工程建設(shè)的發(fā)展對整個電力行業(yè)的發(fā)展有著重要性。盡管目前的智能電網(wǎng)工程建設(shè)已經(jīng)得到很大的進展，并做出了前所未有的成就，但仍面臨著很多不足之處。所以，如何提高電網(wǎng)工程設(shè)計管理水平，使智能電網(wǎng)工程建設(shè)更加適應現(xiàn)代發(fā)展的需要，一直是電網(wǎng)部門所關(guān)注的問題。本文就研究智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計技術(shù)提出探討。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);電力設(shè)計;關(guān)鍵技術(shù)探究

引言

現(xiàn)代社會的方方面面都離不開電力的使用，不管人類的基本生活還是社會生產(chǎn)活動都離不開電力。這不僅增加了對當前供電系統(tǒng)能源的消耗，同時造成了供電系統(tǒng)壓力的不斷增加，這也就對現(xiàn)階段的供電系統(tǒng)安全提出了更高的要求。因此為了促進當前供電效率的提高，電力部門有必要在供電方案設(shè)計的工作過程中，全面重視智能供電方案設(shè)計的必要性，從根本上促進了當前供電安全運作和效率的提升。

1.當前我國智能電網(wǎng)的電力設(shè)計特點

1.1智能電網(wǎng)的電力設(shè)計具有可靠性

對于智慧電網(wǎng)設(shè)計工程師來說，安全的電力供電與平穩(wěn)運作是在智慧電網(wǎng)設(shè)計中首先要考慮的因素，也是設(shè)計的重點目標。傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生了供電故障或事件后，無法持續(xù)地向終端用戶供電。所以，就有必要來建立智能供電系統(tǒng)來克服普通供電系統(tǒng)的不足。智能電網(wǎng)的安全可靠性既可以保證我國信息安全數(shù)據(jù)的不泄露，進而保障了我國的人民群眾財產(chǎn)安全。此外，智能供電還可以有效防止了計算機收到系統(tǒng)的損壞，既保證了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也保障了使用者的安全性。

1.2智能電網(wǎng)的電力設(shè)計具有兼容性

從中國電網(wǎng)發(fā)展的實際情況可以看出，中國的風力發(fā)電設(shè)備基本上都集中在西北地區(qū)，然而，正是由于智能電網(wǎng)發(fā)展的巨大滯后，形成了巨大的電力資源浪費。因為風能發(fā)電本身的局限性其結(jié)果也具有較大的影響，風能的質(zhì)量也會對電網(wǎng)的整體運營效果形成較大的影響，而智慧電網(wǎng)不但能夠徹底改變這個狀況，還能夠帶動電網(wǎng)總體運營效益的提升。

1.3智能電網(wǎng)的電力設(shè)計具有自我修復性

智能電網(wǎng)在電力發(fā)生故障時，能獨立診斷及時進行破壞測試，但也可以適當?shù)淖疃痰钠谙迌?nèi)對故障進行反應，使得事故所產(chǎn)生的的影響能夠降到最低程度，并且減少了供電中因供電不足而引起的故障，供電不足的問題也減輕了機組負擔的沉重損失[1]。

1.4智能電網(wǎng)的電力設(shè)計具有互動性

智能電網(wǎng)設(shè)計將智能電網(wǎng)的通信、信息、管理集于一體，良好的交互設(shè)計可以大大提高電能的使用效率，減少不必要的電力成本，從而大大提高電能的轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟效益，同時，完善的交互設(shè)計也讓用戶更加準確的了解家庭電價、用電、用電等基本信息，從而使家庭用電更加科學合理的使用。電力企業(yè)還可以及時獲取用戶信息，改善互動體驗，提高用戶滿意度，豐富電力行業(yè)的增值服務。

2.目前我國智能電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析

目前，中國正構(gòu)建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型的經(jīng)濟社會，以推動環(huán)境和經(jīng)濟與社會的均衡發(fā)展。智慧供電技術(shù)的發(fā)展，已構(gòu)成了一種比較完整的供電體系，促進了中國技術(shù)企業(yè)和國家電網(wǎng)公司技術(shù)的不斷創(chuàng)新，已形成了中國供電設(shè)計的共同的目標和特點，也形成了中國電力行業(yè)不斷發(fā)展的新態(tài)勢[2]。智慧供電技術(shù)充分利用了現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)與傳感器檢測技術(shù)的融合，進而形成了更加穩(wěn)定的體系進行智慧供電輸電，將現(xiàn)代電力網(wǎng)絡信息技術(shù)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)巧妙地融合在一起，并運用現(xiàn)代計算機信息技術(shù)與通訊信息技術(shù)來優(yōu)化供電系統(tǒng)。就這樣，智慧供電既具有了綠色、高效、集中、協(xié)調(diào)發(fā)電供應的優(yōu)點，又減少了傳統(tǒng)電力發(fā)電技術(shù)對環(huán)境污染，進而優(yōu)化了供電系統(tǒng)運行中的設(shè)備配置，從而達到了高效、環(huán)保、安全、經(jīng)濟的目的。因此，國家必須要需要完善智慧電力系統(tǒng)的設(shè)計，讓電能資源可以有效進行引導、輸送以及對電能的有效綜合利用，既可以比較科學合理地使用電能，又可以推動國家社會經(jīng)濟的發(fā)展。

3.智能電網(wǎng)在電力技術(shù)及電力系統(tǒng)規(guī)劃中的應用優(yōu)點

隨著中國現(xiàn)代社會的高速發(fā)展，中國智慧電網(wǎng)已通過利用計算機和網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、網(wǎng)絡無線通信技術(shù)、智慧電力安全管理系統(tǒng)等領(lǐng)先科學技術(shù)，已逐步形成了一個國家對智慧電力的自主監(jiān)測與安全管理體系。這并不是對現(xiàn)有城市輸配電管理方法和網(wǎng)絡技術(shù)的簡單變革，而是通過利用各種更先進的城市供電網(wǎng)絡設(shè)備和信息技術(shù)，提升了智能配電網(wǎng)及管理網(wǎng)絡的可靠性和總體效率等。

3.1智能電網(wǎng)能夠擴展電網(wǎng)范圍

將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)和與智慧電網(wǎng)技術(shù)的全面融合，是實現(xiàn)現(xiàn)代電網(wǎng)智能化的重要關(guān)鍵技術(shù)。同時，還有助于提高整個供電系統(tǒng)運營的安全和穩(wěn)定性，從而積極增加了電力系統(tǒng)在整個社會的影響力和經(jīng)濟效益性。隨著我國現(xiàn)代電網(wǎng)智慧技術(shù)的提高和快速發(fā)展，各種新能源技術(shù)也在智能供電系統(tǒng)中得到了應用，可以提高對智能供電系統(tǒng)的管理水平，并增加了智能供電系統(tǒng)的運營規(guī)模。但鑒于中國幅員遼闊，人口基數(shù)較大，因此對電力資源的依賴程度和需要量也很大，尤其是西北地區(qū)[3]，所以，很有必要考慮通過設(shè)置一種智能供電系統(tǒng)技術(shù)來聯(lián)接整個供電系統(tǒng)。將智能供電系統(tǒng)技術(shù)和傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，就能夠為整個中國電網(wǎng)建設(shè)提供更加安全的技術(shù)支持，進而保障整個系統(tǒng)的順暢運作。

3.2智能電網(wǎng)能夠提高抵御風險的能力

智能電網(wǎng)風險主要來自計算機收到了病毒的攻擊，所以，智能供電管理系統(tǒng)公司應該可以通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新來提升自己的安全體系，從而實現(xiàn)將自己的安全防護系統(tǒng)始終保持在最新的版本，以便于讓整個電力系統(tǒng)在所有條件下都可以平穩(wěn)地供電。當智能電網(wǎng)自動控制和處理系統(tǒng)中發(fā)生的外部損壞時，控制器就可以在正常工作狀態(tài)下進行診斷，從而把系統(tǒng)無法正常工作的部分從控制器中分離，在不影響整體系統(tǒng)正常工作的狀況下有效工作，從而真正提高了整體系統(tǒng)的正常工作特性。

4.智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1節(jié)能減排技術(shù)分析

在當前經(jīng)濟社會發(fā)展快速發(fā)展中，節(jié)能減排一直是供電系統(tǒng)設(shè)計的基本目的。因為傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)會對周圍的自然環(huán)境產(chǎn)生會產(chǎn)生很大的環(huán)境影響，同時在對整體的電力消耗控制方面也不是很好。隨著當前自然能源的減少，環(huán)保意識的增強，對整個電力能源資源的智能合理利用逐漸形成一種發(fā)展趨勢。因此，在智能電網(wǎng)視野下進行供電設(shè)計中必須要將節(jié)能減排放在重要位置。智能電源使用計算機等新技術(shù)使得電力管理能夠效率更高，在整個配電過程，可以大大提高資源的最大利用效率，并能準確地處理減壓和分流過程，也極大地提高了整個電力傳輸過程的準確性。在電力建設(shè)設(shè)計中必須運用最新的科技發(fā)展，進而避免了輸電電壓的不合理不會造成電能的損失，滿足了節(jié)能減排的需要，并逐步改善電力輸送過程中的弊端。同時，根據(jù)現(xiàn)階段出現(xiàn)的中國電網(wǎng)資源被盜的狀況，將引入智慧供電系統(tǒng)，可以更快的定位位置，也更方便地打擊罪犯，防止國有資源的浪費，在現(xiàn)階段我國還需要進一步提高全國人民對電力智能化工作的關(guān)注程度，把節(jié)能減排科技運用于建設(shè)智能的電網(wǎng)系統(tǒng)，最大程度的地追求低碳經(jīng)濟，推動電力的有效使用[4]。

4.2能源轉(zhuǎn)換技術(shù)分析

低碳經(jīng)濟也是我國未來經(jīng)濟發(fā)展的重點方面之一，其內(nèi)容之一就是對能量轉(zhuǎn)化科技進行創(chuàng)造與運用。目前，太陽能、風電等可再生能源的運用技術(shù)，已經(jīng)成為全球能量轉(zhuǎn)化領(lǐng)域最主要的研究熱點。通過對中國電力系統(tǒng)的發(fā)展狀況進行全面系統(tǒng)分析，基于并網(wǎng)技術(shù)和光伏發(fā)電安全、平穩(wěn)、運用范圍廣泛的特點，將成為未來中國電網(wǎng)的主要發(fā)展方向。能源轉(zhuǎn)換技術(shù)在我國還處于發(fā)展的早期階段，相關(guān)的技術(shù)標準還不完善，有必要進一步探索研究開發(fā)和利用。因此，在我國的智能電網(wǎng)建設(shè)中，有必要大力加強并網(wǎng)技術(shù)的研究、發(fā)展與應用，重點是對可再生能源技術(shù)進行研發(fā)與利用，從而達到對能量的最高效能的使用，降低了能源消耗以及發(fā)電對于自然環(huán)境的污染，從而真正達到了低碳經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展宗旨。

4.3智能儀表技術(shù)分析

當下在客戶服務中常見的配置智能電表是對于智能電網(wǎng)應用最為廣泛的方法。智能儀表的設(shè)置地點和一般儀表一樣，該型智能儀表具備了雙向通信監(jiān)測功能，可以監(jiān)控供電服務，監(jiān)控波形，并完成計費記錄的電流電壓狀態(tài)，這樣，智能電測儀表就能夠產(chǎn)生并記錄下用戶的歷史數(shù)據(jù)，提供用電規(guī)劃與操作應用，使得電力評估的工作更為高效。在其中，智能電能表最明顯的優(yōu)勢在于實時計費，其發(fā)展更傾向于電力系統(tǒng)的負荷平衡模式。

4.4智能固態(tài)表針技術(shù)分析

智慧固態(tài)電表技術(shù)的運用，不僅可以實現(xiàn)對全市用電總量的詳細記錄，以達到供電用戶的基本用電需求之外，還可以實現(xiàn)在用電高峰期時間合理用電的目的。此外，該技術(shù)記錄的關(guān)鍵數(shù)據(jù)也為電力部門的能源規(guī)劃與決策提供了基礎(chǔ)，從根本上促進了能源利用效率的有效提高。

4.5實時信息采集與處理技術(shù)分析

智能電網(wǎng)可以立即收集和管理信號，一旦發(fā)生電力設(shè)備短路或其他故障，收集的結(jié)果可以進行實時分析，這樣就可以獲得相對準確的信息數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的準確性，及時定位檢查故障處，有效地提高事故調(diào)查和處理的效率，提高智能電網(wǎng)的整體質(zhì)量。

4.6柔性交流電輸電技術(shù)分析

所謂的柔性交流電力傳輸技術(shù)，是指一項集合了現(xiàn)代電氣信息技術(shù)、微處理技術(shù)、工業(yè)電子和光通信等技術(shù)為一體，能在短時間內(nèi)實現(xiàn)對交流電力監(jiān)控的新型信息傳輸技術(shù)。在智能電流感應下，大幅提升了輸電質(zhì)量，并拓寬了電能調(diào)節(jié)范圍，使輸電線路和輸電容量也更加穩(wěn)定。該技術(shù)可以解決當再生能源發(fā)電不足時的問題，同時通過合理結(jié)合控制技術(shù)和電源設(shè)計技術(shù)，大幅提升了電源能力，進而增強了智慧電網(wǎng)運營的穩(wěn)定性和可靠性。。

4.7高速雙向通信技術(shù)分析

在實際應用過程中，高速雙向通信技術(shù)的最主要目的就是對智能電網(wǎng)進行在線自我監(jiān)控，對電網(wǎng)損壞的詳細情況進行科學分析，從而使其能夠利用自身的功能自動修復損壞情況。在這種技術(shù)的成熟使用后，建設(shè)智能電網(wǎng)的最主要目的也就不僅僅達到了實時監(jiān)控電網(wǎng)的安全運作，同時還增強了不斷完善的網(wǎng)格的自動控制能力，并由此奠定了良好的科技基石為網(wǎng)格系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運營。

4.8高壓直流輸電技術(shù)分析

目前，雖然在工作和生產(chǎn)過程中都采用傳統(tǒng)的交流電，不過在實際用電過程中還是用直流電傳輸。高壓直流電能夠利用控制器使電網(wǎng)逆變和整流的特殊情況，使得電流傳遞能夠比較平穩(wěn)、經(jīng)濟、方便，所以，高壓直流輸電技術(shù)將獲得更廣闊的應用，前景也值得高度關(guān)注。

5. 結(jié)語

電網(wǎng)工程對國家經(jīng)濟社會發(fā)展具有巨大的深遠影響，而傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)在運營中如果發(fā)生線路故障，很有可能導致重大安全事故或者電能中斷，甚至危害社會生產(chǎn)和一般群眾的正常生活，所以建設(shè)智能電網(wǎng)工程的巨大意義是無法替代的，也同時是趨勢所在。在智能供電的工程設(shè)計中，一定要針對智能供電的具體工作要求和特性開展設(shè)計，除了綜合考慮關(guān)鍵因素之外，工程設(shè)計人員還需要掌握一定的工程技術(shù)基礎(chǔ)知識與豐富的設(shè)計經(jīng)驗，并在實際工作中培養(yǎng)專業(yè)知識能力和綜合素養(yǎng)，以提高供電方案設(shè)計的合理性與安全性，并保持我國供電系統(tǒng)工作的長久穩(wěn)定性，從而促進我國供電領(lǐng)域智能工程技術(shù)的深入發(fā)展。

參考文獻

[1]施軍， 沈凱. 芻議智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計有關(guān)技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)裝備， 2019（20）：2.

[2]王藝霏， 李賢， 來驥，等. 基于隨機矩陣理論的智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]. 計算技術(shù)與自動化， 2019， 38（3）：5.

[3]崔文俊， 湯壽泉. 構(gòu)建一流智能電網(wǎng)標準設(shè)計體系研究實踐[J]. 南方能源建設(shè)， 2020， 7（S01）：7.

[4]花新華. 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的運用研究[J]. 探索科學， 2019（4）：1.