電網(wǎng)建設(shè)中電氣工程自動化技術(shù)研究

鄒 翔

（南瑞集團(tuán)（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院）有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

當(dāng)前，我國的電廠正處于大規(guī)模并網(wǎng)建設(shè)時期，光伏電自動化運(yùn)行的模式已經(jīng)得到了全方位的實(shí)施和推廣。但是，同西方一些發(fā)達(dá)國家相比，我國自動電網(wǎng)建設(shè)仍然存在較大的差距，同時存在諸多的漏洞。為此，必須要進(jìn)一步強(qiáng)化對電網(wǎng)建設(shè)中電氣工程自動化技術(shù)研究。

1 自動電網(wǎng)的內(nèi)涵機(jī)理和建設(shè)中須遵循的要點(diǎn)

為了充分適應(yīng)當(dāng)前我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改革的整體趨勢，電網(wǎng)建設(shè)需要逐步向著自動化的方向進(jìn)行全方位的轉(zhuǎn)型，進(jìn)而確保其自身能夠更好地實(shí)現(xiàn)融合發(fā)電、輸變電，以及通信和自動化調(diào)度的各項(xiàng)技術(shù)功能。為此，有關(guān)企業(yè)要在對我國的基本國情有一個清晰地認(rèn)識和把握的前提下，依照電網(wǎng)建設(shè)的各項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容來逐步對自動電網(wǎng)進(jìn)行完善與發(fā)展，并嚴(yán)格遵循如下原則。

1.1 提升電網(wǎng)自動化運(yùn)行水平

如果電網(wǎng)系統(tǒng)中存有某些較為理想的自動化運(yùn)行功能，那么在其實(shí)際的運(yùn)行過程中，就可以對有關(guān)問題作出更為理想化的自動診斷，從而更好地實(shí)現(xiàn)智能化調(diào)節(jié)電網(wǎng)中的各種故障以及確保系統(tǒng)功能的安全穩(wěn)定。

1.2 達(dá)到電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和交互性效果

從經(jīng)濟(jì)性上來說，我國在開展電力系統(tǒng)自動化建設(shè)的工程時，必須要充分考慮各類因素，從而確保在合理控制和降低建設(shè)成本的同時極大程度地提升電網(wǎng)系統(tǒng)的能源供應(yīng)及其他一些相關(guān)服務(wù)的水平，進(jìn)而真正創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[1]。此外，交互性也是一個十分重要的問題。交互性主要強(qiáng)調(diào)了在電網(wǎng)系統(tǒng)為各類用戶進(jìn)行能源供給的環(huán)節(jié)中，需要建立起一種用戶與市場之間進(jìn)行交互的溝通模式。在這種模式下，可以根據(jù)用戶所反饋的內(nèi)容及時有效地做出反應(yīng)，從而不斷提升服務(wù)的質(zhì)量、優(yōu)化各項(xiàng)決策，并實(shí)現(xiàn)未來市場的發(fā)展動態(tài)同步。

1.3 堅(jiān)固網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

對電網(wǎng)的架構(gòu)進(jìn)行堅(jiān)固性處理，是因?yàn)檫@樣可以確保電網(wǎng)系統(tǒng)的承受性能進(jìn)一步加強(qiáng)，同時具備抵御極端天氣破壞的能力，進(jìn)而維持系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定地運(yùn)行。

1.4 改良電網(wǎng)資源

通過改良電網(wǎng)系統(tǒng)中的各類資源，可以在極大程度上提升電力系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效率。

1.5 堅(jiān)持綠色環(huán)保

遵循綠色環(huán)保的基本原則，要求人們在自動電網(wǎng)的建設(shè)中維持各類資源循環(huán)應(yīng)用的狀態(tài)，從而確保將工程對生態(tài)環(huán)境造成的污染控制在最低程度，確保工程能夠符合可持續(xù)發(fā)展理念的要求。

2 電氣工程自動化技術(shù)在現(xiàn)代我國自動電網(wǎng)建設(shè)中的合理性應(yīng)用策略

2.1 整體化應(yīng)用方面

2.1.1 典型的配網(wǎng)接線方式

常見的配網(wǎng)接線方式包括樹干式接線、架空線“手拉手”環(huán)網(wǎng)以及架空線路三分段三聯(lián)式接線三種。（1）樹干式接線是架空線路中最常見的接線方式，具有操作簡單、低成本等優(yōu)點(diǎn)，但是對故障的反應(yīng)及處理能力較弱，因此在檢修時無法對停電范圍進(jìn)行縮小。樹干式連接方式如圖1所示。

圖1 樹干式接線方式

具體操作方法為：對主干線路進(jìn)行劃分，使其分成3～4段，在這一過程中，要注意對供電半徑和配變電容量進(jìn)行控制，其中每段線路供電半徑范圍是3～5km，配變電容量為2.5～3 MVA。

（2）架空線“手拉手”環(huán)網(wǎng)，在城市配電網(wǎng)中比較常見，其優(yōu)點(diǎn)在于網(wǎng)架簡單、成本低、見效快，無需對現(xiàn)有線路做出重大改動，其缺點(diǎn)在于會大量造成備用容量冗余。架空線“手拉手”環(huán)網(wǎng)的連接方法如圖2所示。

圖2 架空線“手拉手”環(huán)網(wǎng)

（3）關(guān)于架空線路三分段三聯(lián)式接線，是在配網(wǎng)線路的干線中，對線路進(jìn)行分段，并通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)依次進(jìn)行連接，其具體連接方式如圖3所示。

圖3 架空線路三分段三聯(lián)式接線

2.1.2 關(guān)于電氣工程自動化技術(shù)在輸送電領(lǐng)域中的應(yīng)用問題

我國電網(wǎng)建設(shè)在輸送點(diǎn)線路上，尤其是在構(gòu)建部分的高壓直流輸送電線路上，通常情況下，采用的是晶閘管變流設(shè)備，其目的在于為受電端與送電端的位置提供必要的逆變閥以及整流閥裝置[2]。經(jīng)過實(shí)踐可知，在輸送電線路建設(shè)的環(huán)節(jié)之中使用這種具有差異性的方式進(jìn)行設(shè)置，不僅能夠更加合理地對電網(wǎng)輸送電源進(jìn)行容量上的擴(kuò)充，而且可以進(jìn)一步提升整個輸送電路的穩(wěn)定性。同時，通過對這類設(shè)備的使用來創(chuàng)建輸送電線路，還可以有效預(yù)防突發(fā)性停電問題、電壓突降問題以及電壓閃邊問題，從而在相當(dāng)程度上對其供電實(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化和改善，進(jìn)而更好地跟隨當(dāng)代自動化電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的步伐。

2.1.3 關(guān)于電氣工程自動化技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用問題

從客觀的角度進(jìn)行觀察和分析，電氣工程技術(shù)無論在任何時期、任何階段都應(yīng)當(dāng)屬于創(chuàng)新型技術(shù)要素，其主張的核心內(nèi)容是要通過利用電子設(shè)備資源和電力設(shè)備資源，來完成電能的控制和靈活性轉(zhuǎn)化。若能夠?qū)⑵涑浞值厝谌氲桨l(fā)電工作的領(lǐng)域中，將會進(jìn)一步使電網(wǎng)在實(shí)際的運(yùn)行中大幅提升自身的工作效率。此外，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸向著高壓化的方向持續(xù)發(fā)展，各種各樣的新型技術(shù)也在電氣工程自動化建設(shè)這一期間不斷衍生出來，其中包括了同步開斷、電氣傳動、超高壓輸電等多種先進(jìn)的技術(shù)，通過對這類技術(shù)的運(yùn)用，可以更好地保證對自動電網(wǎng)的供電服務(wù)質(zhì)量和工作實(shí)效進(jìn)行提升。

2.2 具體化應(yīng)用方面

電氣工程自動化技術(shù)中，改進(jìn)電能質(zhì)量的技術(shù)、柔性交流電輸送電技術(shù)以及高壓直流輸電技術(shù)，均可以被應(yīng)用到電網(wǎng)建設(shè)的過程中。

2.2.1 改進(jìn)電能質(zhì)量的技術(shù)應(yīng)用

在自動電網(wǎng)建設(shè)的活動中采用改進(jìn)電能質(zhì)量的相關(guān)技術(shù)，需要預(yù)先為電能質(zhì)量提供一套相對可靠的評估方式和等級劃分機(jī)制，以此來作為基礎(chǔ)的保障。這樣做是為了能夠在電網(wǎng)進(jìn)行供電的期間對其接口的經(jīng)濟(jì)性能等進(jìn)行更為全面、具體的評估和認(rèn)證，從而便于在今后快速形成一套基于經(jīng)濟(jì)性等級和用戶技術(shù)等級來進(jìn)行評估的體系架構(gòu)。

2.2.2 柔性交流電輸送電的技術(shù)應(yīng)用

柔性交流電輸送電的技術(shù)應(yīng)用的目的在于確保在電網(wǎng)系統(tǒng)的內(nèi)部輸送中，采用某些環(huán)保性和清潔度均更為理想的創(chuàng)新型能源。通過從本質(zhì)層面上對技術(shù)進(jìn)行思考和探究，該主張主要是基于電子通信以及微電子處理等控制技術(shù)功能，來開發(fā)出一種靈活更高的交流輸送電控制方式。由于在自動電網(wǎng)建設(shè)期間，我國的相關(guān)技術(shù)仍然高度依賴高壓輸變電，并且又強(qiáng)烈地需要將清潔性的能源加入到輸送電的環(huán)節(jié)之中，因此，為了更好地適應(yīng)這種類型的自動電網(wǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，就必須要做到充分利用好柔性交流輸電技術(shù)對電能輸送期間能源的損耗量進(jìn)行更為合理的縮減。

2.2.3 高壓直流輸電的技術(shù)應(yīng)用

在高壓直流輸電的技術(shù)應(yīng)用中，通過觀察可知，在自動電網(wǎng)的直流輸電系統(tǒng)內(nèi)部，存在大量的利用交流電的輸送電環(huán)節(jié)。但是，由于在實(shí)際進(jìn)行電網(wǎng)系統(tǒng)輸送電的環(huán)節(jié)中，往往是采用直流電會更加有利，因此，相關(guān)的技術(shù)人員要保證充分發(fā)揮和利用好高壓直流這類創(chuàng)新型輸送電技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢[3]。此外，通過對電氣工程自動化技術(shù)的利用，還可以更好地對電網(wǎng)自動化進(jìn)行各種調(diào)度。

2.3 配電通信技術(shù)比較

表1為部分先進(jìn)配電網(wǎng)通信技術(shù)比較。

由表1可知，無源通信方式在帶寬、傳輸距離、建設(shè)成本、可靠性、通信實(shí)時性、信息安全性及標(biāo)準(zhǔn)化程度方面最具優(yōu)勢，且不受任何因素影響。因此，應(yīng)優(yōu)選無源通信方式應(yīng)用到自動配電網(wǎng)建設(shè)的過程中。

表1 部分先進(jìn)配電網(wǎng)通信技術(shù)比較

3 結(jié) 論

自動電網(wǎng)建設(shè)期間的電氣工程自動化技術(shù)應(yīng)用問題是十分復(fù)雜和繁瑣的，有關(guān)技術(shù)人員需要對此設(shè)計(jì)出更為科學(xué)、更為人性化的控制應(yīng)用方案，從而實(shí)現(xiàn)我國自動電網(wǎng)建設(shè)水平和建設(shè)效率的快速提升，進(jìn)而推動電力系統(tǒng)的快速、高效發(fā)展。