解析智能電網中的智能輸變電技術

梁森

摘 要：智能電網系統包括智能輸/配電網、智能變電站、智能調度、智能交互終端等，集計算機、網絡通訊、自動化控制及傳感測量等多種技術于一體，能夠實時對電力系統進行完全自動化的監測控制，實現系統的優化平衡，意義重大。智能輸變電技術在其中占據著十分關鍵的地位，涉及智能變電站、柔性輸電及特高壓輸電等諸多方面，文章分別對其做了簡單介紹。

關鍵詞：智能電網；智能輸電技術；智能變電站；特高壓輸電

中圖分類號：TM774 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）23-0096-02

在經濟技術的推動下，國內電網事業進入到了一個新的發展階段，加上用電需求的增長，對供電質量要求的提高，各大電力企業紛紛引進高科技，逐漸實現了智能化，大大提高了運行效率。輸電和變電是電力系統中的重要環節，直接關系著系統能否正常運行，進而影響到企業效益，因此必須不斷完善智能輸變電技術。

1 智能輸電技術

輸電線路是連接變電站和用戶之間的橋梁，負責整個電力過程的傳輸，面臨著當前大機組和高電壓的發展趨勢，為提高傳輸效率和質量，也逐漸實現了智能化。智能化輸電技術通常包括以下三種：特高壓輸電、柔性輸電技術、輕型高壓直流輸電。

1.1 特高壓輸電技術

通常分為交流輸電和直流輸電兩種，前者的電壓等級多在1 000 kV以上，運輸容量大、損耗少，能夠實現長距離傳輸，而且比較經濟。國內電網事業正面臨著大容量、長距離的發展趨勢，該技術非常適宜，且有利于解決走廊布置困難等問題，因此極受重視，2006年建設的1 000 kV特高壓輸電工程自山西晉南到湖北荊門，全長645 km，有效地緩解了華中、華北電網供電緊張的局面。

關于該技術的研究，有以下幾個重點：

①輸電能力尤為重要，與電壓和阻抗都有關系，電壓越高，傳輸能力越強；線路阻抗越大，傳輸能力越弱。如兩條線路，一條為500 kV，另一條為1 200 kV，后者的傳輸能力要比前者高出4倍之多，同時產生的容性無功也遠遠超過了前者。為防止出現工頻過電壓，通常會并聯電抗器，用以彌補容性無功。

②因電流在傳輸中會產生一定的功率損耗，對線路構成破壞或引起浪費，以至于增加成本，而如何降低損耗是當前研究的重點問題之一。假如傳輸的功率一致，1 000 kV線路的電流約為500 kV線路的50%，電阻是其25%左右，而功耗與電流、電阻皆成正比，這表明1 000 kV特高壓線路的功耗只有500 kV線路的6.25%。

③穩定性對輸電能力有著直接影響，尤其是傳輸距離較長時，功角穩定對輸電能力的限制極為明顯；而在中短距離的輸電過程中，電壓穩定是影響傳輸能力的主要因素。

1.2 柔性輸電技術

也包括直流和交流兩種，前者主要是建立在PWM和VSC技術之上的，使用的電子設備都比較先進，柔性直流輸電的優勢多通過轉換和控制體現出來，如系統中的換流站可以無源環流的方式運行，不需要外加的換相電壓，進而對有功和無功均能夠實現精確控制。

與直流不同，柔性交流輸電使用的電子器件較多，包括可控并聯電抗器、串聯電容器及無功補償器等，該技術的優勢在于能夠對電能質量和無功補償進行精確有效地控制。

1.3 輕型高壓直流輸電技術

該技術使用的電壓源換流器主要是由絕緣柵雙極晶體管器件構成的，具有自行關斷的功能，與普通的高壓直流輸電技術相比，該技術可以向無電源負荷區或弱交流系統供電，在降低無功需求的同時，還可動態補償交流母線的無功功率，有助于穩定交流母線的電壓，環保價值和經濟效益都比較高，加上該技術靈活性強，在小型輸電工程中較為適宜。

2 智能變電技術

2.1 智能變電站

變電站在電力系統的重要性是不可代替的，采用先進的科學技術，借助具備低碳環保作用的設備對普通變電站加以改進，以網絡化、數字化和自動化等技術為基礎，實時對變電站的動態進行完全自動化的監控，進而形成自動采集信息并具備計量控制功能的變電站，即為智能變電站。

智能變電站可分為過程層、間隔層和控制層三個層次，各自發揮著應有的作用。當前的關鍵問題在于如何保證智能變電站穩定運行，在諸多影響因素中，新型設備無疑是最重要的。新型設備主要包括電子互感器、交換機等。交換機一旦發生故障，必須及時調查故障原因，同時可以重啟機器，如果重啟無效，需通知專業的檢修人員對交換機進行維修。智能端發生故障時，維護工作與交換機類似，先重啟，若無效在由專業人員維修。電子互感器主要起著測量電力系統內部電壓電流的作用，各項設備都要通過電子傳感器獲得信號，然后經采集器分析處理，屏蔽線多選擇專用的，主要起傳輸信號的作用。在確定電子互感器是否處于正常狀態時，可通過其外形的完整性、接線是否良好、線路間是否有斷路現象等來判斷。

2.2 智能變電技術

①智能感應技術。電力系統結構龐大，為實現對系統的有效控制，應從整體進行把握，測量獲取系統的運行狀態和各項設備的準確信息。在智能電網中，無線感應器或智能感應器占據著相當重要的地位。智能變電站使用的智能設備最多，溫度傳感器、濕度傳感器等在變壓器監測中的作用尤為重要，需按照設計需要獲取有用的變壓器信息。

②信息通訊技術。智能電網需應用到諸多現代化技術，如3 S技術、信息智能處理技術等，發揮著重要作用。而通信技術則以無線通信和光纖通信為代表，尤其是光纖通信，在實際中的應用十分廣泛，在高新技術不斷完善的情況下，無線通信需要進一步發展，以擴大使用范圍。

③同步相量測量技術。該技術在電網事業中應用十分廣泛，而GPS技術的發展，為其提供了高度精確的同步時標，能夠保證系統內多個站點的電壓或電流信號保持同步，實現共享。而變電站是電力系統的關鍵節點，也是布置同步相量測量點的理想位置。

④控制決策技術。為保證電力系統能夠安全正常地運行，需對其狀態進行實時監測，并做好分析決策工作，這就要求強化仿真分析、控制決策等技術，而實現這些技術需要用到大量的參數和信息，通常是依靠智能變電站中的傳感裝置來獲取。

⑤智能設備裝置。智能設備和智能裝置覆蓋了整個智能電力系統，尤其是變電站，安裝的智能設備最多，智能設備具有可視化、數字化等功能，都體現出了新技術的優越性。

3 結 語

電網事業不斷進步，逐漸朝智能化的方向發展，這也必將是今后的主流，智能輸變電技術意義重大，在所取得的成就的基礎上，需要進一步完善，進而促進國內電網事業的進一步發展。

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