電力系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

陳星銘

（西安理工大學(xué)，陜西 西安710048）

通過電力系統(tǒng)，能夠?qū)⒏黝惸茉崔D(zhuǎn)化為電能，為不同群體提供配電，電力行業(yè)屬于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱性行業(yè)，電力產(chǎn)業(yè)優(yōu)劣對于其他產(chǎn)業(yè)的有序發(fā)展均有重要影響，并制約著我國綜合國力的提升。

1 電力系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展

電網(wǎng)發(fā)展的另一各重要趨勢是：獨(dú)立發(fā)電者（IPP）日益增多，在電力管理體制上進(jìn)行重大改革，在發(fā)電環(huán)節(jié)引入競爭機(jī)制，實(shí)施所謂“放松規(guī)制”（Dergulation），在電網(wǎng)管理方面實(shí)行所謂第三方介入（Third Part Access）等等。已成為一些國家的潮流，這就要求電網(wǎng)變的更加開放和靈活。所以現(xiàn)代的電網(wǎng)要求“可靠、高效、靈活、開放”，電力系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展，其重點(diǎn)在于幾個方面：

遠(yuǎn)程自動化發(fā)展：在以往，關(guān)于電力系統(tǒng)的監(jiān)測主要通過計(jì)算機(jī)、擴(kuò)展測控技術(shù)開展，該種監(jiān)測方式成本較高，運(yùn)行方式不靈活，也會消耗大量功耗，在下一階段下，需要積極挖掘新型遙控技術(shù)。近年來，隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，我國電力設(shè)備類型出現(xiàn)了巨變，在電子技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展下，電子電力技術(shù)發(fā)展水平也顯著提升，在未來階段下，傳統(tǒng)的遙控技術(shù)也被淘汰，并逐步朝著智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

分布式自動化發(fā)展：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展下，各個行業(yè)對電能需求也越來越高，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，對電能的需求也存在差異，在這一背景下，人們對小型發(fā)電設(shè)備的重視度也越來越高，而分布式、自動化電力系統(tǒng)就是在這一時期得到推行，讓系統(tǒng)的運(yùn)行更加靈活，可以滿足現(xiàn)代化的用電需求，提供高質(zhì)量電能。

技術(shù)圖形自動化發(fā)展：在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展下，電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)水平得到了顯著提升，讓電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、分析能力也得到提升。為了確保電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，需要進(jìn)一步提升通信水平，走技術(shù)圖形自動化發(fā)展戰(zhàn)略，通過圖像處理來顯示，能夠觀測電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，方便工作人員查看數(shù)據(jù)，優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行。

2 電力系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 交流輸電系統(tǒng)。交流輸電系統(tǒng)即在電力系統(tǒng)中設(shè)置電力電子控制器，以提升電力傳輸能力，借助于靈活交流技術(shù)，能夠顯著提升供電質(zhì)量，解決系統(tǒng)運(yùn)行中的各類難題。不管是日常用電、工廠用電還是學(xué)校用電，人們對電能質(zhì)量的要求均日益提升，要確保電能運(yùn)行的高效性、穩(wěn)定性，利用交流輸電系統(tǒng)，即可達(dá)到上述要求。交流輸電系統(tǒng)是應(yīng)用電子技術(shù)，不需要大量應(yīng)用繼電器，提升了系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性，能夠節(jié)約空間，延長使用周期，顯著提升系統(tǒng)自動化運(yùn)行水平。

2.2 電能儲存技術(shù)。出了傳統(tǒng)的抽水蓄能方式之外，電能儲存技術(shù)具有更強(qiáng)的實(shí)用性，也是下一階段電力系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用代表，其核心部件為交直流變換器，是由GTO 器件、蓄電池組成，通過蓄電池系統(tǒng)，能夠調(diào)節(jié)電源，也可以作為系統(tǒng)備用電源。目前，在各個國家中，都普遍應(yīng)用了電能儲存技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化了蓄電池儲能密度，降低了投入成本，也可以有效延長系統(tǒng)壽命。數(shù)據(jù)顯示，蓄電池儲能密度可以達(dá)到100～200WH/KG，其壽命為10 年左右，目前，我國在超導(dǎo)儲能、聚合物薄膜電池、飛輪儲能、鎳鋅電池、鋅-空氣電池等電池類型的研究上，已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，在不久的將來，將會用于電力系統(tǒng)，能夠大幅優(yōu)化電能使用效率。

2.3 電能質(zhì)量控制技術(shù)。要提升電能的利用率，需要為用戶提供穩(wěn)定、可靠、質(zhì)量優(yōu)良的電能，在社會發(fā)展、進(jìn)步下，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、安全性也提出了新要求，為了滿足用電要求，各個企業(yè)開始推行可編程控制器、計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、自動生產(chǎn)線、機(jī)器人、變頻器等技術(shù)，這類技術(shù)對電能供應(yīng)的要求非常高，如果電力系統(tǒng)的運(yùn)行不穩(wěn)定，那么就會大幅影響企業(yè)的發(fā)展。縱觀目前的研究來看，電網(wǎng)污染包括電壓降落、閃變、脈沖、暫態(tài)升高、諧波、斷電等，在各類配電系統(tǒng)中，已經(jīng)開始應(yīng)用各類新型電子電力設(shè)備，各個發(fā)達(dá)國家也提出“用戶電力技術(shù)”理念，我國也根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行要求開發(fā)出相應(yīng)的電子電力裝置，并大力應(yīng)用動態(tài)電壓恢復(fù)器，動態(tài)電壓恢復(fù)器是由變壓器、直流儲能電路、變換器等共同組成，能夠檢測到電壓波形變化，產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，提升電壓運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.4 在線檢修技術(shù)。對于電力系統(tǒng)，傳統(tǒng)檢修方式采用的是定期檢修方式，由工作人員定期檢查電纜處與設(shè)備廠房，這種常規(guī)的檢修方式中，如果設(shè)備出現(xiàn)問題，經(jīng)常無法及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，且這種檢修方式需要耗費(fèi)大量的人力、物力與財力，檢修也是大規(guī)模檢修，成本較高。在下一階段下，需要大力推行在線檢修技術(shù)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器跟蹤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)問題后，可以將數(shù)據(jù)搜集出來，判斷故障位置，由維修人員定點(diǎn)維修，這種方式提升了故障檢出率，可以保證系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3 電力系統(tǒng)新技術(shù)的未來應(yīng)用趨勢

從整體來看，電力系統(tǒng)的自動化是電力系統(tǒng)發(fā)展的永恒趨勢，其主要內(nèi)容涵蓋“發(fā)電控制自動化”、“配電自動化”、“電力調(diào)度自動化”，在20 世紀(jì)50 年代之前，我國電力系統(tǒng)自動化發(fā)展裝置單一、局限，進(jìn)入了60 年代后，電力系統(tǒng)達(dá)到了上千萬瓦，并大力應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，到了80 年代，計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)誕生，各類繼電保護(hù)、自動調(diào)節(jié)裝置也得到了廣泛應(yīng)用。在未來階段下，電力系統(tǒng)會朝著如下幾個方向發(fā)展：

3.1 智能化、遠(yuǎn)程化。在以往的電力系統(tǒng)中，人員管理范圍有限，應(yīng)用的平臺是工業(yè)計(jì)算機(jī)、擴(kuò)展測控法，控制能力不佳。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟下，這一控制系統(tǒng)也將會被遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制替代，對于研究人員而言，也要主動掌握先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用方法，促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展與革新，應(yīng)用各類移動終端，以滿足遠(yuǎn)程、高質(zhì)量控制要求。利用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，讓電力系統(tǒng)控制變得自動、智能，既能夠降低成本，也可以節(jié)約寶貴的空間。

3.2 圖形化展示與控制。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，在電力調(diào)度、管理中，會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這類數(shù)據(jù)處理難度高，也會耗費(fèi)大量的時間和人力，在信息化時代中，信息量逐年遞增，在電力系統(tǒng)，也出現(xiàn)了大量數(shù)據(jù)，應(yīng)用單一的處理技術(shù)，工作上存在諸多不便。而借助圖形化技術(shù)，能夠讓繁雜的信息以圖形方式來呈現(xiàn)，讓電力系統(tǒng)的管理變得更加便利、輕松。在未來的自動化發(fā)展過程中，智能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用將占很大比重。通過智能計(jì)算機(jī)，高速運(yùn)算大量數(shù)據(jù)信息，高效獲取圖像信息，對于電力系統(tǒng)的圖形化發(fā)展發(fā)揮著重要作用。

3.3 分布化、新能源。分布化也是電力系統(tǒng)的未來發(fā)展重要方向，是在用戶周圍設(shè)置發(fā)電裝置，這類裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自行發(fā)展，可以保障用戶的正常供電。在各類因素的影響下，環(huán)境惡化問題日益嚴(yán)重，能源枯竭，在這一背景下，各個國家都在積極發(fā)展新能源。如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋@類新能源的應(yīng)用，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來了新的挑戰(zhàn)。在下一階段，電力系統(tǒng)也從以往的分布式朝著集中式發(fā)展，借助各類新型能源，滿足了環(huán)保、節(jié)能要求，通過分布式裝置的應(yīng)用，提高了各類新能源的利用率，也讓電力供應(yīng)更加節(jié)能、穩(wěn)定。

3.4 安全監(jiān)控系統(tǒng)的大力發(fā)展。目前，GPS 全球定位系統(tǒng)已經(jīng)在手機(jī)定位、汽車定位、導(dǎo)航等領(lǐng)域等得到了廣泛應(yīng)用，而這一技術(shù)，也適合應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，如果電力系統(tǒng)中某個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，能夠提醒相關(guān)人員迅速發(fā)現(xiàn)故障，迅速解決故障。將GPS 技術(shù)與光纖通訊結(jié)合應(yīng)用，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行全程、24 小時監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)了動態(tài)化監(jiān)控，在GPS 的輔助下，不需要人工，即可完成對電力系統(tǒng)的監(jiān)控。

4 結(jié)論

電力行業(yè)要保障人們的正常用電，電力系統(tǒng)自動化發(fā)展方向已成為必然。提高電力系統(tǒng)自動化水平，充分利用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化智能化管理，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出的客觀要求。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與人民的生活、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間有密切關(guān)聯(lián)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展下，人們對于電能的需求也提出了新要求，電力系統(tǒng)包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電幾個部分，在電力技術(shù)的應(yīng)用上，電壓等級、供電等級、綜合性能也發(fā)生了顯著變化，為了滿足人們的用電要求，需要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改革與創(chuàng)新。