智能電網建設的主要技術

文/郭銘群

智能電網建設的主要技術

文/郭銘群

近些年來，國家對電網的投資建設越來越大，這就要求所要規劃建設的電網需要考慮的因素也要更加全面，一方面是經濟效益增長，另一方面則是電力負荷增長的需求，同時資源節約與環保因素也必須考慮。本文對電力規劃建設過程中最為主要三個技術環節：負荷預測、降低線損、PMU的配置問題等進行簡要探討。

電力 建設 負荷預測 PMU

近些年來，對供電電力智能化的建設要越發凸顯。從電力規劃的基礎上講，以安全可靠為本，而且需要兼顧經濟高效，如今新方法與新技術不斷應用于電力規劃建設，有效的解決了供電電網存在的一些問題，這些問題包括了供電過程的可靠性亟需提高、電力規劃過程中的構結構不合理問題及常常出現的供電容量不足等?？梢婋娏Φ囊巹澖ㄔO需要具有較長遠的眼光，這樣可以有效改變電網的現狀問題。

1 負荷預測問題

在電力規劃建設中，負荷預測重要性是無法取代的，研究人員通過許多途徑來尋求合適的負荷預測方法，追求預測方法過程簡便、精確度高、計算過程科學合理等，同時在理論上也進行了相關研究。就目前而言，在規劃建設領域所使用的預測技術方法較多，主要包括了經典預測法、時間動態預測法及智能預測法。

1.1 經典預測法

1.1.1 單耗法

在工業用電的規劃建設領域，最多被使用的電力預測方法就是單耗法，這種方法是采用某產品的質量與這個產品生產過程單位質量的用電量相結合，通過數學計算可以得到工廠在產品生產過程中的總用電量，計算的表達式：

A=bg

式中A表示總用電量；b表示產品的總質量；g表示產品的單位耗電量。

應用上述方法最重要的就是必須建立在大量的統計、分析工作基礎上，對電力預測的短期近期預測較準確。優點在于簡單實用，而缺點是前期的統計分析工作復雜，不能反映生產過程的其他影響因素。

1.1.2 人均用電量法

電力規劃建設中，人均年用電量法是一個重要指標，其可以衡量某些地區經濟發達程度。一般來說，如果一個地區的經濟水平越高其用電量就越多。計算公式表示為：

Am=gmkm

式中Am表示預測m年所需電量；gm表示m年人均電量指標；km表示預測m年的人口數。

1.1.3 負荷密度法

在不同規模城市的電力規劃調查中，常用到負荷密度法，這個方法需要參照所調查城市的整體發展規劃以及居民收入水平等情況，使用單位面積的用電量來計算城市的電量負荷情況。整體來看，使用負荷密度法是一種較為直觀的電力預測方法。其計算公式為：

式中，P表示電力供應區總負荷；Kp表示電力負荷的同時率；m表示區域劃分總數量；Qi表示組團i負荷密度；Si表示為組團i面積。

1.2 時間序列法

時間序列法通過觀察電力負荷運行隨機過程中的某些的特性，而建立隨機模型進行估計實際過程，采用建立的模型進行電荷預測。時間序列法以電力負荷所具有的運動特征以及時間上具有的延續性，然后結合歷史數據的時間序列進行分析處理，預測未來負荷。

1.3 一些智能方法

電力電荷的智能預測方法的最大特點是，其不需要參考己知參數和以往得到的先驗知識及所建立的過程模型等。同樣的也不需要是非線性以及通過復雜的過程統計分析而建立的預測數學模型。這種方法目前越來越應用廣泛，主要適用于電力預測預測中存在變量較多、電力負荷的不確定性等情況。預測方法也包括了灰色預測法、人工神經網絡法、模糊預測法等。

2 規劃建設中的降損問題

2.1 電網理論線損產生的主要原因

2.1.1 電阻作用

電力傳輸的過程會受到電阻的影響，也就是說當通過電網傳輸電能過程中，電流會因為電阻的存在而發生損失，電阻做功導致了導電體的升溫及產生熱量，一部分的電能在這個過程中轉換成熱能，且通過介質傳遞到周圍的空氣中，這個過程也就產生了一定的線損。影響這種電力損耗的因素隨著導體中的電流大小變化而變化，為可變損耗。

2.1.2 磁場作用

電力傳輸中，主要以交流電為主，當電流通過用電設備時，會發生電磁轉換的過程，在磁場作用影響下，線路金屬芯發熱的導致溫度升高，也產生一定電能損耗。這樣的損耗和電流大小關系不大，而與電力設備所接入的電網電壓等級關系密切，稱之為固定損耗。

2.2 降低線損的技術方法

2.2.1 電網規劃建設過程合理化

建立一個合理的電網是降低電網線路損耗的主要途徑，其中包含了電網中的變電站安裝位置最好位于電力負荷的中心，同時需要保證變電站數量和其出線的回路數、變電站數量及容量處于科學合理范圍，特別注意的是10kV的配電線路的供電半徑科學合理。

建設改造一些電力線路導線截面過小，而且其電力負荷嚴重的線路。如果當電網中的變電站數量布局合理的狀況下，需要將10kV線路中供電半徑過長的分為兩個變電站，新增變電站布點這樣的建設改造特點是投資少，工作量小。

2.2.2 無功補償

分散補償是配電線路無功補償的主要形式，安裝一定容量的電容器于10kV的線路上，安裝盡可能的分散來實現無功補償，這種手段可以降低10kV線路的線損情況，也降低了主變站的電力損耗。針對于配電線路的無功補償而言，配電線路無功補償的總容量，需要根據配電變壓器總勵磁無功總功率而最終確定的。

3 PMU的配置問題

PMU是一種高度集成的、針對便攜式應用的電源管理方案。基于電力系統在結構上的高度稀疏性特點，只需在系統的個別節點上裝備PMU即可實現相關計算方程的直接解釋。有些學者提出了小生境遺傳禁忌搜索混合算法，這種算法充分的考慮了遺傳算法所具有的強度大、快速以及廣域搜索能力強等特點。

通過實驗驗證表明，小生境遺傳禁忌搜索混合算法不僅可以尋得PMU最優配置，而且與傳統GA和TS算法相較而言，其優勢表現于收斂速度和多樣性解等方面。同樣的，小生境遺傳禁忌搜索混合算法也能提供多樣化的PMU配置方案，使PMU布點更為便捷，其應用價值較高。

[1]韓爽.淺析電網規劃設計的要點環節與技術應用[J].建材與裝飾,2014(37).

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[3]張軍.電力規劃與電力設計中對于電網安全因素的考慮與具體設計思路分析[J].軍民兩用技術與產品,2015(08).

作者單位國網山西省電力公司太原供電公司 山西省太原市 030012