智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計技術(shù)研究

陳江源

（四川長園工程勘察設(shè)計有限公司，四川 成都 610031）

0 引言

當(dāng)前是一個互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)時代，我國電力行業(yè)建設(shè)發(fā)展要與時俱進(jìn)，跟上時代前進(jìn)的腳步。電力企業(yè)要想在競爭激烈的市場上脫穎而出，就必須建立起智能化的電網(wǎng)體系，合理引進(jìn)和應(yīng)用電力設(shè)計技術(shù)，全面提升電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率，并且保障電力生產(chǎn)的安全可靠性，進(jìn)而為廣大群眾提供可靠安全的電力服務(wù)。電力企業(yè)要將電力設(shè)計技術(shù)應(yīng)用放在智能電網(wǎng)搭建工作中的重要位置，安排專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計作業(yè)，充分發(fā)揮出電力設(shè)計技術(shù)在智能電網(wǎng)搭建中的價值和作用，推動我國電力行業(yè)穩(wěn)定持續(xù)地發(fā)展。

1 智能電網(wǎng)及其優(yōu)勢

1.1 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)實質(zhì)是指在物理電網(wǎng)的建設(shè)基礎(chǔ)上，合理融入現(xiàn)代化的計算機(jī)信息技術(shù)、傳感測量技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)等，促使最終能夠打造出具有良好可靠性、互動性、兼容性和生態(tài)環(huán)保性的智能化供電網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)的運(yùn)行將會變得更加安全可靠，并且能夠降低各項能源的損耗[1]，用最低的成本創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，政府部門要鼓勵電力企業(yè)大力建設(shè)和發(fā)展智能電網(wǎng)，創(chuàng)新運(yùn)用新的電力技術(shù)，促進(jìn)我國電力行業(yè)和諧健康地發(fā)展。

1.2 智能電網(wǎng)的優(yōu)勢

智能電網(wǎng)建設(shè)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）維持電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。智能電網(wǎng)有著明顯的治愈性特征，它能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)評估，當(dāng)電網(wǎng)在運(yùn)行中產(chǎn)生安全故障問題時，智能電網(wǎng)系統(tǒng)能夠自主進(jìn)行隔離故障的安全處理，電力企業(yè)不用專門安排工作人員進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行的實施檢查監(jiān)控，從而保障了電網(wǎng)運(yùn)行的安全有序性。

（2）滿足電力生產(chǎn)的不同工作需求。智能電網(wǎng)具備良好的兼容性，不僅能夠兼容市場上的中大型電廠電力生產(chǎn)要求，還可以兼容持續(xù)增加的分布式能源，達(dá)到現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)保社會的建設(shè)發(fā)展要求。

（3）節(jié)省社會資源。智能電網(wǎng)具有良好的節(jié)能性，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)在運(yùn)行過程中能夠幫助社會節(jié)省更多的電力資源，避免出現(xiàn)不必要的資源浪費(fèi)，最大限度地提升我國電能的利用率，在促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展過程中起到極為重要的作用。

2 智能電網(wǎng)的性能

2.1 節(jié)能性

在智能電網(wǎng)設(shè)計過程中，技術(shù)人員要充分考慮電網(wǎng)在實際運(yùn)行中的節(jié)能性，避免造成過多電能的損耗，促使我國社會電能資源生產(chǎn)使用變得更加緊張。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)研究顯示，智能電網(wǎng)在供應(yīng)電力過程中每年能夠節(jié)省超過10%的電能。電力企業(yè)通過利用先進(jìn)的電力設(shè)計技術(shù)搭建起專業(yè)完善的智能電網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)資源的優(yōu)化配置，并且為了能夠讓輸電與配電工作高效進(jìn)行[2]，智能電網(wǎng)能夠基于高壓輸電方式，對電流展開分流傳送，最大限度地降低電力運(yùn)輸過程中的電能損耗，并將污染度控制在最低?，F(xiàn)代智能電網(wǎng)的交互性在雙向通信和互動溝通中得到了充分體現(xiàn)，電力企業(yè)管理人員可以實時了解市場用戶反饋的各項體驗服務(wù)改進(jìn)意見和想法，從而有針對性地利用電力設(shè)計技術(shù)優(yōu)化改善智能電網(wǎng)，全面提升智能電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率，緩解社會能源使用緊張的局面。

2.2 兼容性

在智能電網(wǎng)設(shè)計應(yīng)用中，兼容性是它的一個顯著特征，該特征能夠保障智能電網(wǎng)具有更廣的應(yīng)用范圍。相較于沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，西部地區(qū)的智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展水平要明顯落后，目前我國西部地區(qū)的智能電網(wǎng)覆蓋率偏低，同時租用電負(fù)荷也偏小，存在電力難以得到最大化利用的問題，這樣一來就會阻礙西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展，造成能源浪費(fèi)現(xiàn)象。除此之外，西部地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電模式還會受到外界自然風(fēng)力強(qiáng)弱無法控制的影響，傳統(tǒng)電網(wǎng)難以解決這種現(xiàn)實問題，而通過搭建智能電網(wǎng)則能夠有效解決這個問題。智能電網(wǎng)的運(yùn)行能夠優(yōu)化調(diào)節(jié)電流和電力系統(tǒng)[3]，兼容各種電力運(yùn)行環(huán)境，達(dá)到節(jié)能與環(huán)保的發(fā)展目的。智能電網(wǎng)作為一種現(xiàn)代高科技手段與電力系統(tǒng)的融合設(shè)計產(chǎn)物，能夠滿足全球化市場的發(fā)展需求，推動電力行業(yè)與市場經(jīng)濟(jì)建設(shè)的共同發(fā)展。

2.3 互動性

電力企業(yè)通過利用電力設(shè)計技術(shù)科學(xué)設(shè)計出集通信、管理和信息于一身的智能電網(wǎng)，能夠提升電能使用效率，杜絕不必要的電能損耗，充分保障電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和高效性。與此同時，智能電網(wǎng)的互動性還可以加強(qiáng)與市場電力消費(fèi)用戶的互動溝通，促使每個用戶能夠?qū)崟r掌握和了解最新的電費(fèi)價格、電力電能資信等生活信息。電力企業(yè)也可以基于智能電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)全面掌握和了解用戶的相關(guān)信息，結(jié)合用戶反饋意見優(yōu)化與改進(jìn)智能電網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)，不斷提升用戶對企業(yè)電力供應(yīng)服務(wù)的認(rèn)可度和滿意度，為用戶制定個性化的體驗服務(wù)。

2.4 自愈性

電氣企業(yè)內(nèi)部的電網(wǎng)在日常運(yùn)行過程中，不可避免各種突發(fā)事故，影響電力傳輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性?；陔娏υO(shè)計技術(shù)應(yīng)用下搭建的智能電網(wǎng)有著良好的自愈性，它作為一項能夠自主傳感與控制的基礎(chǔ)設(shè)施，可以對各種突發(fā)事故進(jìn)行科學(xué)預(yù)判，并在電網(wǎng)故障發(fā)生之前及時發(fā)出警示，告知電網(wǎng)管理人員要采取對應(yīng)的解決措施。即便是電網(wǎng)已經(jīng)產(chǎn)生了運(yùn)行故障，智能電網(wǎng)也能夠自動將發(fā)生故障的區(qū)域進(jìn)行有效隔離，并展開自我恢復(fù)作業(yè)，這樣一來就能夠保障市場用戶用電的可持續(xù)性，杜絕當(dāng)?shù)厥袌鼍用翊笠?guī)模停電現(xiàn)象。智能電網(wǎng)的自愈性能夠幫助電力企業(yè)保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，為廣大用戶持續(xù)提供高質(zhì)量的電力服務(wù)。

3 智能電網(wǎng)中的電力設(shè)計技術(shù)

3.1 信息收集處理技術(shù)

信息收集處理技術(shù)是指企業(yè)設(shè)計技術(shù)人員從電網(wǎng)電量的角度分析，綜合考慮電網(wǎng)所形成的電流、電能和頻率的實際狀態(tài)，完成對電壓二次信號的有效轉(zhuǎn)化，并對電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的安全故障問題進(jìn)行及時的判斷分析和維護(hù)，從而保障企業(yè)用電的安全性和可靠性。除此之外，電力設(shè)計技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的信息收集性還體現(xiàn)在結(jié)合當(dāng)前電流電壓計算，獲取到更多的相關(guān)參數(shù)，為未來可能會發(fā)生的各種故障維修作業(yè)打下良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)條件?；谛畔⑹占幚砑夹g(shù)應(yīng)用輔助下的智能電網(wǎng)[4]，除了要完成對實時數(shù)據(jù)的收集整理，還必須對各項具有價值的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效儲存，要求數(shù)據(jù)交換工作始終處于安全穩(wěn)定的環(huán)境。信息數(shù)據(jù)處理技術(shù)能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)內(nèi)全部數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理，幫助電力企業(yè)提升電網(wǎng)運(yùn)行故障的排查和解決能力，有效提高我國智能電網(wǎng)運(yùn)營管理的工作質(zhì)量和效率。

3.2 能源轉(zhuǎn)化技術(shù)

在當(dāng)今提倡生態(tài)環(huán)保的社會發(fā)展背景下，人們越來越意識到發(fā)展低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)的重要性。在低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中，能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)應(yīng)用將會是一項極為重要的內(nèi)容，全球范圍內(nèi)各個國家都在投入大量的資源研究生產(chǎn)可再生能源，太陽能、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉蠢枚家呀?jīng)成為國際上能源轉(zhuǎn)化利用的研究熱點。根據(jù)當(dāng)前我國社會的發(fā)展形勢分析，國內(nèi)智能電網(wǎng)的未來設(shè)計發(fā)展方向?qū)@著大規(guī)模的并網(wǎng)技術(shù)、光伏發(fā)電進(jìn)行，其具有安全穩(wěn)定、應(yīng)用范圍廣大的優(yōu)勢。與西方發(fā)達(dá)國家相比較，我國能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用工作水平偏低，仍然處于初級發(fā)展階段，相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)應(yīng)用還不夠成熟和完善，需要政府部門及時制定與頒布相關(guān)扶持激勵政策措施，號召社會企業(yè)、高校大力培養(yǎng)該領(lǐng)域的專業(yè)人才，投入更多的資源研究能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，將其合理融入應(yīng)用在智能電網(wǎng)設(shè)計中[5]。我國智能電網(wǎng)的未來設(shè)計搭建要注重對可再生能源的轉(zhuǎn)化開發(fā)利用，提高并網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用水平，在實現(xiàn)科學(xué)高效利用能源、降低生態(tài)環(huán)境污染的同時，推動我國社會低碳經(jīng)濟(jì)的和諧穩(wěn)定發(fā)展。

3.3 高壓直流輸電技術(shù)

高壓直流輸電是指利用直流電具有無感抗、容抗不起作用、無同步問題等優(yōu)點而采用的大功率遠(yuǎn)距離輸電，輸電過程為直流。高壓直流輸電技術(shù)被廣泛應(yīng)用在架空線和海底電纜遠(yuǎn)距離輸送電能、獨立電力系統(tǒng)間的連接等工作中。根據(jù)我國當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析，在已有高壓電路的直流輸電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)都是采用以交流電供電為主，而在新時代電力企業(yè)的智能電網(wǎng)信息系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用中，應(yīng)該充分發(fā)揮高壓直流輸電技術(shù)的作用，有效滿足高壓電路的直流輸電工作要求，促使控制器能夠完成逆變甚至是整流的工作狀態(tài)。如果電力企業(yè)設(shè)計的輸電系統(tǒng)質(zhì)量較為輕盈，那么相關(guān)工作人員就應(yīng)該考慮電流輸送的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性，盡量選擇采用一些能夠方便關(guān)斷的元件構(gòu)成換流器，滿足各種距離要求下的直流輸電任務(wù)。對于一些較為偏遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)，電力企業(yè)更應(yīng)該采用高壓直流輸電技術(shù)完成遠(yuǎn)距離的輸電任務(wù)，為人們的生活帶來更多的便利。

3.4 電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)

在智能電網(wǎng)搭建過程中，電力企業(yè)要想有效發(fā)揮出電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)的價值和作用，就必須安排專業(yè)人員結(jié)合實際情況和市場發(fā)展趨勢，合理構(gòu)建出完善的電能質(zhì)量等級和評估體系，深入分析供用電接口的經(jīng)濟(jì)性，同時設(shè)置好兩個健全的評估體系，分別是電能質(zhì)量技術(shù)等級評估體系、用戶經(jīng)濟(jì)性評估體系，這樣對于電力企業(yè)搭建良好經(jīng)濟(jì)性和安全穩(wěn)定性的智能電網(wǎng)具有重要的促進(jìn)作用。在智能電網(wǎng)設(shè)計過程中，電能質(zhì)量優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容主要涵蓋電氣化鐵道平衡供電技術(shù)、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制技術(shù)、自適應(yīng)靜止無功補(bǔ)償技術(shù)、連續(xù)調(diào)諧波器關(guān)鍵技術(shù)、直流有源濾波器相關(guān)技術(shù)等，電力企業(yè)通過科學(xué)引用這些先進(jìn)的技術(shù)，能夠全面提升智能電網(wǎng)的電能生產(chǎn)質(zhì)量，同時有效降低電能使用成本，為企業(yè)創(chuàng)造出更多的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 電力電子技術(shù)

電力電子技術(shù)作為一項新興應(yīng)用技術(shù)與電力領(lǐng)域的先進(jìn)電子技術(shù)，正在以多種技術(shù)形式逐漸在智能電網(wǎng)設(shè)計應(yīng)用中普及開來，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）智能開關(guān)技術(shù)。在智能電網(wǎng)設(shè)計中，通過合理運(yùn)用智能開關(guān)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對智能電網(wǎng)中任何一個位置電壓與電流的處理，從而保障智能電網(wǎng)線路某個特定區(qū)域能夠處于供電或者斷電狀態(tài)，全面提升電力企業(yè)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。智能開關(guān)技術(shù)的輔助應(yīng)用，能夠幫助電力企業(yè)的電網(wǎng)有效避免電流過量、漏電等安全問題的發(fā)生，切實維護(hù)好企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）在大規(guī)模的能源基地中的應(yīng)用。在大規(guī)模的能源基地中，電力傳輸范圍通常較大，其對于電力傳輸距離與容量方面有著較高的要求。企業(yè)通過引進(jìn)與應(yīng)用電力電子技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在電力傳輸過程中最大限度地降低電能損耗，并提升電能傳輸工作效率。與此同時，在電力電子器件中所夾帶的晶閘管，其能夠有效提高電網(wǎng)系統(tǒng)的電力流通能力，促使電能傳輸作業(yè)變得更加穩(wěn)定可靠。

（3）FACTS技術(shù)。FACTS技術(shù)集中了現(xiàn)代電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)，其通過利用電力電子技術(shù)有效增強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)電壓與電流的可控性，并且可以大幅度提升電力的實際傳輸能力。除此之外，F(xiàn)ACTS技術(shù)的應(yīng)用還能夠?qū)崿F(xiàn)對局部電網(wǎng)與總電網(wǎng)之間的電流水平協(xié)調(diào)控制目標(biāo)，促使電力企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)系統(tǒng)的操控模式變得更加靈活，這樣無疑能夠進(jìn)一步提升現(xiàn)代智能電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，促使智能電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性得到保障。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代電力企業(yè)要想保障自身建設(shè)穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展，不斷提高自身核心競爭力，就必須高度重視智能電網(wǎng)的設(shè)計建設(shè)工作。電力企業(yè)要組建起專業(yè)的智能電網(wǎng)設(shè)計人才隊伍，指導(dǎo)他們合理應(yīng)用電力設(shè)計技術(shù)展開智能電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，全面提升智能電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率。我國電力行業(yè)要加大對電力設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)力度，將該項技術(shù)與智能電網(wǎng)設(shè)計有機(jī)結(jié)合在一起，確保智能電網(wǎng)設(shè)計的安全性、可靠性、合理性，推動我國電力事業(yè)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。