智能電網中電力設備及其技術探析

郭玉泉

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

關鍵詞：智能電網；電力設備；技術

引言

對智能電網來說，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，例如智能配電系統、分時電價系統、智能化變電站控制系統等，這些系統都是智能電網的核心組成部分之一，其中所包含的所有電力系統一、二次設備即為智能電網中的電力設備。本文主要對智能電網中電力設備情況進行介紹，并對電力設備發技術進行分析。

一、智能電網中電力設備

1、變電設備

變電設備主要是變電站內所設計的所有一次和二次設備，在智能電網的規劃建設下，未來變電站將逐步實現信息的交互和共享，建立起一個信息平臺，在此平臺基礎上實現智能電網所需求的諸多強大的功能。目前已經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、二次設備網絡化，并以 IEC61850 通信協議為基礎進行分層構建，從而實現變電站內設備間的信息和數據交互以及共享。智能數字化變電站與傳統變電站相比雖然只是在通信模型上發生了改變，但在過程層中卻發生了較大的變動，傳統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。柔性交流輸電技術是將清潔度高的能源輸入到電網中的主要技術，該種技術是在通信和通知技術、電子技術、電力技術、微電子技術、微處理技術等基礎上發展形成的能夠對交流輸電進行靈活控制的技術。由于我國智能電網輸變電的電壓都非常高，在智能電網建設的過程中需要引進一些清潔能源，同時實現能源的隔離，通過將柔性交流輸電技術應用在智能電網建設中，能夠將先進的控制技術與電力設計技術有效的結合起來，實現對智能電網各種參數的調節以及控制，顯著的提高輸送能力，同時降低損耗，促進智能電網能夠更加穩定的運行。第二，超導電力設備。超導電力技術是利用超導體的無阻載流能力和正常態與超導抬相變的特性發展而來的一種新型電力技術。超導電力技術在智能電網中的應用，具有提高電網安全性、能耗低、輕量化、設備小型化、反應速度快等特點，致使超導電力技術在智能電網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中，許多環節都采用交流電，但在輸電的過程中依然采用直流電。高壓直流輸電技術能夠利用控流器實現逆變或者整流的工作狀態，一些質量相對較輕的直流輸電系統中，換流器由一些能夠關斷的電氣元件組成，便于提高電流輸送的經濟性能和穩定性，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展。

3、配電設備

智能電網在配電網方向的表現主要是未來配電網的高度自動化，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，未來配電網中功率將出現雙向流動的形式，而智能配電網的高度自動化也為配電網的監控更為方便。智能配電網主要是基于先進的傳感量測技術對數據進行高效的采集，然后通過現代化通信網絡進行傳輸，實現配電網的全方位、實時的監控與控制，所以其中所涉及到的設備多種多樣。例如在智能配電網中所構建的數據通信網絡，將包括載波設備、無線設備和光纖等各種設備和先進技術；對于數據采集系統方面，所涉及的則有電能質量實時監測設備，電力系統在線狀態監測與故障診斷設備，各種各樣的光、電子傳感器以及電纜溫度檢測器等。

4、發電設備

智能電網在發電側中所包含的智能電氣設備主要包括可再生能源發電設備，例如風機、光伏等，還有能量轉換設備、能量儲存設備以及可靠并網接口設備等等。第一類是各種分布式發電以及可再生能源發電設備，例如太陽能光伏發電、燃料電池、風能發電、微型燃氣輪機、地熱發電設備、生物質能發電設備和海洋能發電設備等。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、數字型保護繼電器以及動態分布式電力控制設備等。第三類設備主要是各種能量轉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

1、儲能技術

傳統電力系統中電能的發輸變配用都是在同一時間完成的，電能是無法儲存的。而儲能技術的研究與發展為解決這一問題提供了方案儲能技術的應用也比較廣泛，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，使其對電網的運行更加穩定。此外負荷的削峰填谷也可以通過儲能設備來實現，主要是在負荷低谷時充電，在高峰負荷時放電來實現削峰填谷的目的。

2、智能感應技術

智能電網不僅僅是簡單單一的配電系統，而是發展成為一個極其復雜且龐大的系統網絡，為了實現對該系統網絡的有效監控，需要對系統網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數據，并對設備進行有效監控，保證設備安個運行。實現對智能電網的有效監控，感應器就成為了必不可少的技術環節，變電技術要引入光纖感應器或者無線感應器，通過智能感應器實現對智能電網中相關設備溫度、濕度以及位置的監控。

3、現代電力電子技術

未來智能電網的發展過程中，由于有大量的分布式能源和新能源的接入，對輸電系統的安個穩定運行必然將產生巨大的影響，為了提高系統運行的穩定性和安全性以及達到節能降損的目的，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。智能電網在建設過程中將會大量的使用到現代電力電子技術以及電力電子設備，在發電和輸電的方面講，電力電子設備的應用將提高電能質量以及發電效率；從配、用電方面上講，則可以有效的實現節能降損，提高用電效率等目的。

4、能源轉換技術

當前在發展的過程中，風能和太陽能等新能源己經成為了各個國家積極使用的幾種能源，在我國電網運行和發展的過程中，具備大規模的并網技術，而從當前發展的現狀上來看，電網自身的發展趨勢是光伏發電技術，這種技術在應用的過程中具有非常好的穩定性，而在我國，這種技術的發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技術的應用，這樣也就使得電網運行中的能源消耗和環境污染水平大幅下降體現其經濟性。

結束語

未來智能電網設備和技術的發展仍然是智能電網建設的前提和基礎。本文旨在為當前智能電網設備和技術的發展進行進行總結和分析，為未來智能電網設備的研發提供一些參考價值。

參考文獻

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