電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用探究

宋揚(yáng)，毛文博

1.中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司，北京，100070；2.中鐵建國(guó)際投資有限公司，北京，100005

0 引言

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，能源的需求也在不斷增加。要解決我國(guó)目前能源供應(yīng)不足、防止能源危機(jī)等問題，必須加強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)[1]。隨著計(jì)算機(jī)智能化信息處理技術(shù)應(yīng)用的日益發(fā)展普及，也隨著電力工程的發(fā)展，智能電網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容也在不斷整合，與其他相關(guān)技術(shù)融合在一起，不斷優(yōu)化和改進(jìn)智能電網(wǎng)的工作流程和運(yùn)行方式。

1 智能電網(wǎng)相關(guān)概述

1.1 智能電網(wǎng)的內(nèi)涵

智能電網(wǎng)是基于傳統(tǒng)的綜合網(wǎng)絡(luò)和高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合傳感器技術(shù)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行智能化水平的測(cè)量技術(shù)和其他技術(shù)，促進(jìn)電網(wǎng)安全運(yùn)行，創(chuàng)建環(huán)保、實(shí)用、安全的運(yùn)行體系。隨著社會(huì)科技水平的不斷提高，能源資源和科技資源的整合對(duì)促進(jìn)社會(huì)的全面發(fā)展起到了積極的作用，通過國(guó)內(nèi)技術(shù)人員的不斷努力，中國(guó)在智能電網(wǎng)的開發(fā)和運(yùn)行方面取得了技術(shù)突破，智能電網(wǎng)有更大的發(fā)展空間。

1.2 智能電網(wǎng)的特點(diǎn)

智能電網(wǎng)產(chǎn)品具有智能自愈、保護(hù)用戶電網(wǎng)的特殊功能，能滿足電力用戶上網(wǎng)對(duì)提高電能質(zhì)量保障的一系列基本性能要求?；緟?shù)在智能電網(wǎng)的控制下，電網(wǎng)在安全管理和分析方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際運(yùn)行中，通過在線實(shí)時(shí)工作，可以達(dá)到預(yù)警的目的。同時(shí)，可以有效地發(fā)現(xiàn)和處理相關(guān)錯(cuò)誤，從而提高其處理能力和自愈能力，為智能網(wǎng)絡(luò)故障排除奠定基礎(chǔ)。

（1）技術(shù)體系強(qiáng)。智能電網(wǎng)的總體體系結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固，在某些易發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域，依靠其更為牢固的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以建立更加有效的電力傳輸方式，保證日常使用控制的規(guī)范化。另外，智能電網(wǎng)還具備極強(qiáng)的抗干擾能力，可以抵御外界的負(fù)面影響，在智能電網(wǎng)建設(shè)中，技術(shù)人員會(huì)添加感應(yīng)設(shè)備，以保證對(duì)外界的監(jiān)控，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或干擾時(shí)，它就會(huì)發(fā)出警報(bào)，從而將干擾的影響降低到最小。

（2）體系靈活性高。智能電網(wǎng)系統(tǒng)能夠綜合實(shí)現(xiàn)大規(guī)模柔性交/直流快速輸電、智能指揮調(diào)度、儲(chǔ)能、配電線路自動(dòng)化監(jiān)控等電網(wǎng)技術(shù)，同時(shí)還保持著其高度靈活可控的綜合運(yùn)營(yíng)功能和經(jīng)濟(jì)效益。另外，智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的智能在線視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能，并具有持續(xù)的安全評(píng)價(jià)和分析功能，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，該智能系統(tǒng)會(huì)根據(jù)技術(shù)條件，對(duì)其進(jìn)行故障診斷、隔離，從而達(dá)到自動(dòng)恢復(fù)的目的。

（3）節(jié)能環(huán)保指數(shù)高。智能電網(wǎng)建設(shè)作為一種電力節(jié)能、環(huán)保減排的重要新技術(shù)，通過可重復(fù)連續(xù)使用電能加工產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)換的分布式處理交換機(jī)制，可以初步建立出一個(gè)結(jié)構(gòu)更為協(xié)調(diào)、和諧、合理的高效電力系統(tǒng)和運(yùn)行安全平臺(tái)，既可以進(jìn)一步保持能源系統(tǒng)運(yùn)行的能量整體有效使用及效率，又可以大幅降低能源電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)對(duì)資源環(huán)境安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效率的雙重影響，達(dá)到實(shí)現(xiàn)節(jié)能和降耗并舉的兩個(gè)根本要求。

（4）資源一體化程度高。智能網(wǎng)絡(luò)可以構(gòu)建通信、信息、現(xiàn)代管理等技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，電網(wǎng)的建設(shè)必須同時(shí)考慮項(xiàng)目實(shí)施的實(shí)際價(jià)值及其經(jīng)濟(jì)效益。此外，智能網(wǎng)絡(luò)還用于創(chuàng)建高質(zhì)量的營(yíng)銷傳播系統(tǒng)，能夠及時(shí)了解消費(fèi)者的需求，為消費(fèi)者提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

（5）資源利用率高。智能電網(wǎng)具有高的資源利用率，與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相比，它具有更好的資源配置和重組能力，可以有效地降低因資源浪費(fèi)而帶來的負(fù)面影響，同時(shí)也能有效地改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行。智能電網(wǎng)控制系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，提高了電能網(wǎng)的有效傳輸轉(zhuǎn)換效率能力，保障了電能質(zhì)量。在輸電過程中，可以大大減少電能消耗，減少維修費(fèi)用，提高電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)效率。

2 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用

2.1 提升電網(wǎng)整體效率與水平

在中國(guó)智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)踐中，合理、高效利用分布式能源技術(shù)可以積極促進(jìn)新型智能電網(wǎng)體系的創(chuàng)新發(fā)展，提高國(guó)家智能電網(wǎng)運(yùn)行的供電質(zhì)量性和電力安全性。能源技術(shù)發(fā)展對(duì)于全面推進(jìn)城鄉(xiāng)智能電網(wǎng)體系建設(shè)等具有極為重要的戰(zhàn)略應(yīng)用開發(fā)價(jià)值。通過將電力技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工作中，可以進(jìn)一步提高電網(wǎng)建設(shè)的質(zhì)量和效益，其總體價(jià)值可以充分反映在用途方面，需確保能源技術(shù)能夠有效集成，能夠自動(dòng)采集和處理各種數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)采集、儲(chǔ)存和使用，為能源系統(tǒng)的自動(dòng)控制提供必要的保證[2-3]。

2.2 加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集計(jì)算功能

由于采用網(wǎng)絡(luò)管理方式，技術(shù)人員要采集大量的電網(wǎng)資料，因此運(yùn)行起來比較繁瑣，耗費(fèi)時(shí)間和精力。電力系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)電網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)的采集方式存在著認(rèn)識(shí)的局限性，傳統(tǒng)的電力物理網(wǎng)絡(luò)模型只能用來對(duì)有關(guān)的電網(wǎng)資料進(jìn)行采集，但是不能對(duì)其進(jìn)行分組；在我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展建設(shè)工作中，要先保證其信息在整個(gè)電網(wǎng)體系中得到的應(yīng)用比較合理，才能大大增強(qiáng)對(duì)智能電網(wǎng)信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析收集利用能力。合理運(yùn)用智能電力數(shù)據(jù)，按照其模式要求和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)自動(dòng)分類和智能處理，不僅可以提高對(duì)電網(wǎng)資料的智能化存儲(chǔ)利用和管理，而且可以提高用電系統(tǒng)的智能化運(yùn)行服務(wù)效率和運(yùn)行質(zhì)量，推動(dòng)智能電網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展。

2.3 提升系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性

將電力工程技術(shù)運(yùn)用到智能電網(wǎng)建設(shè)中，可以提高項(xiàng)目的全面性，通過新技術(shù)、新思想，對(duì)智能電網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，既可以構(gòu)建一個(gè)完整的工程系統(tǒng)，又可以改善整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃效果；除此之外，由于電力工程技術(shù)的特殊性和標(biāo)準(zhǔn)化特性，使智能電網(wǎng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，避免了不利的市場(chǎng)環(huán)境對(duì)電網(wǎng)的影響，從而提高了電力公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在智能電網(wǎng)建設(shè)中，電力工程技術(shù)是智力支撐、技術(shù)支撐和綜合協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)[4]。

2.4 資源優(yōu)化整合達(dá)到節(jié)能降耗

與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相比，通過建立高效的智能電網(wǎng)系統(tǒng)，可以達(dá)到節(jié)約能源的目的，并將各種資源進(jìn)行最優(yōu)的處理和集成，從而最大限度地避免或減少不必要的投資。

3 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用策略

3.1 輸電技術(shù)中的應(yīng)用

目前，電力工程技術(shù)的應(yīng)用主要集中于交流輸電技術(shù)，其中以柔性交流和高壓直流技術(shù)為主。在智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展規(guī)劃中，必須嚴(yán)格按照能源發(fā)展的基本規(guī)律制定相應(yīng)的技術(shù)方案。

（1）柔性交流傳輸技術(shù)。該系列技術(shù)都是指將數(shù)字微處理技術(shù)、電力技術(shù)處理系統(tǒng)技術(shù)、微電子技術(shù)和處理系統(tǒng)技術(shù)三者相結(jié)合，以共同建立一套可集成利用的系統(tǒng)技術(shù)模型，充分利用其中各個(gè)子類技術(shù)體系的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建成一個(gè)功能完整集成的系統(tǒng)技術(shù)和處理體系以及系統(tǒng)資源與控制的平臺(tái)。采用柔性的交流電能傳輸利用技術(shù)，可逐步建立高效低污染治理技術(shù)模式，建立新型綠色能源運(yùn)行控制監(jiān)測(cè)平臺(tái)，并能夠與計(jì)算機(jī)通訊、電子傳感技術(shù)等產(chǎn)品相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)長(zhǎng)距離超高壓輸變電負(fù)荷的輸送監(jiān)視與安全管理。

（2）HVDC傳輸技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)的電力輸送系統(tǒng)中，交流電占很大比例，但在傳輸中所用的大部分是直流電力，為了確保逆變器和整流的正常運(yùn)行，必須安裝相應(yīng)的換流器裝置。在直流輸電系統(tǒng)中，有些換流器必須經(jīng)過原始組合，才能達(dá)到長(zhǎng)距離傳送，提高整個(gè)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3.2 能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用

智能電網(wǎng)必須融入可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。為此，我們需要運(yùn)用新的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)來推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)，為社會(huì)提供更加穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。比如，在實(shí)際生活中，許多地區(qū)利用太陽能發(fā)電，這樣的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，可以充分利用自然能源，降低煤炭的使用，還可以將剩余的電能儲(chǔ)存起來，符合我國(guó)綠色可持續(xù)發(fā)展思想。同時(shí)，可以增強(qiáng)我國(guó)的能源包容度，減少能耗的控制費(fèi)用，促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，在今后的智能電網(wǎng)建設(shè)中，應(yīng)加大投入，引入新能源技術(shù)，使智能電網(wǎng)不斷升級(jí)，使電力建設(shè)進(jìn)入一個(gè)良性循環(huán)。

3.3 預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用

智能電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)的主要功能是收集配電網(wǎng)運(yùn)行和各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，從而為今后網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。智能電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)完成后，將采集到的電力信息輸入計(jì)算機(jī)，可以形成一個(gè)完整的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，然后引入相應(yīng)的自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大提高了工作效率，減輕了人員的工作壓力。智能電網(wǎng)預(yù)警系統(tǒng)在能源市場(chǎng)中的廣泛應(yīng)用，不僅可以有效保障能源市場(chǎng)的正常運(yùn)行，同時(shí)也及時(shí)預(yù)警配電網(wǎng)運(yùn)行中的各種問題，確保能源市場(chǎng)的穩(wěn)定。

3.4 系統(tǒng)二次構(gòu)建技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能能源系統(tǒng)技術(shù)也在迅速發(fā)展和更新，能源系統(tǒng)對(duì)保護(hù)能源系統(tǒng)提出了越來越高的要求。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，繼電保護(hù)技術(shù)不僅要收集信息、解決故障，還要具有自修復(fù)能力，能夠自我診斷和系統(tǒng)重組。特別是在電網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，有必要找到替代部件以確保系統(tǒng)的安全。該保護(hù)技術(shù)不僅可以幫助系統(tǒng)快速調(diào)整，自動(dòng)適應(yīng)被保護(hù)的對(duì)象，提高系統(tǒng)靈活性，同時(shí)也能快速應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件，進(jìn)一步提高系統(tǒng)對(duì)其環(huán)境適應(yīng)性；除此之外,該技術(shù)也可以輕松實(shí)現(xiàn)繼電短路保護(hù)模塊的實(shí)時(shí)在線自動(dòng)配置，并在電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行積極調(diào)整，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行[5]。

4 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用未來展望

4.1 提升智能電網(wǎng)整體靈活堅(jiān)固性能

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電力和能源的需求增加，電力系統(tǒng)必須為社會(huì)提供安全優(yōu)質(zhì)有效的能源電力安全服務(wù)。智能電網(wǎng)項(xiàng)目的合理建設(shè)利用和快速發(fā)展不僅要做到對(duì)智能電網(wǎng)工程全面、有效、及時(shí)的技術(shù)管理監(jiān)督和技術(shù)維護(hù)，還要充分、合理、有效利用各種電力工程技術(shù)，提升電源的質(zhì)量和效率。研究智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和智能電力工程技術(shù)可以顯著增強(qiáng)現(xiàn)代電網(wǎng)安全的保護(hù)作用，為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)能源，促進(jìn)電力可持續(xù)發(fā)展。因此，提高結(jié)構(gòu)靈活性是確保智能電網(wǎng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵。為了妥善解決能源資源配置問題，我們需要注意高壓電網(wǎng)的靈活性和剛性。區(qū)域電網(wǎng)在中國(guó)智能電網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用，解決區(qū)域電網(wǎng)連接問題將有助于提高電網(wǎng)用電量效率[6]。

4.2 提升智能電網(wǎng)整體安全性能

在智能電網(wǎng)中，信息技術(shù)和通信技術(shù)是電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，通過提高通信技術(shù)和信息技術(shù)的水平來提高電網(wǎng)的智能化和自動(dòng)化水平。在建設(shè)智能電網(wǎng)的過程中，要注重網(wǎng)絡(luò)的開放性和柔性，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)共享，提高網(wǎng)絡(luò)的整體效能。重點(diǎn)是要結(jié)合通信網(wǎng)的特性，對(duì)智能電網(wǎng)的通訊技術(shù)進(jìn)行深入剖析，以保證其可靠性和安全性。輸電是一種非常復(fù)雜的工作，不僅要滿足電網(wǎng)的需求，還要保證運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。電網(wǎng)作為交通工具，既要加大投資，又要加大技術(shù)支撐。

4.3 加入智能電網(wǎng)先進(jìn)設(shè)備

電力設(shè)備控制系統(tǒng)在整個(gè)智能電網(wǎng)設(shè)備的日常運(yùn)行工作中，一直扮演著重要的角色，它可以及時(shí)為所有用戶系統(tǒng)提供更優(yōu)質(zhì)、有效的運(yùn)行電力，并全程參與整個(gè)電網(wǎng)中的所有用戶連接。智能網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心建設(shè)要重點(diǎn)加快引進(jìn)高端智能電子設(shè)備、靜態(tài)同步動(dòng)態(tài)補(bǔ)償檢測(cè)設(shè)備、損傷限制設(shè)備等，提高能源系統(tǒng)的整體運(yùn)行能力，確保智能電網(wǎng)的運(yùn)行效率。在能源市場(chǎng)運(yùn)行中，要充分發(fā)揮智能電網(wǎng)的支撐和促進(jìn)作用。在這方面，有必要對(duì)能源市場(chǎng)和能源交易進(jìn)行更有效的整合和優(yōu)化。在智能電網(wǎng)運(yùn)行過程中，要提高資源利用率，將節(jié)約和降低能耗與可持續(xù)發(fā)展理念相結(jié)合，使電網(wǎng)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用，這將極大地促進(jìn)能源系統(tǒng)的運(yùn)行。

5 結(jié)語

作為電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的核心技術(shù)，電力工程技術(shù)在應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，對(duì)發(fā)展新能源具有重大意義，為進(jìn)一步完善我國(guó)的智能電網(wǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。在智能電網(wǎng)建設(shè)中引入先進(jìn)的電力工程技術(shù)，使其在電力開發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娑寄馨l(fā)揮作用，達(dá)到提高電力系統(tǒng)智能化、經(jīng)濟(jì)性的目的。在智能電網(wǎng)的運(yùn)作中，要根據(jù)具體情況，采取多種不同的方式進(jìn)行電力系統(tǒng)的建設(shè)，從而為我國(guó)新能源的開發(fā)與應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為我國(guó)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境。