電力工程技術在智能電網建設中的應用探究

宋揚，毛文博

1.中國機械設備工程股份有限公司，北京，100070；2.中鐵建國際投資有限公司，北京，100005

0 引言

隨著人類社會的發展，能源的需求也在不斷增加。要解決我國目前能源供應不足、防止能源危機等問題，必須加強對智能電網的建設[1]。隨著計算機智能化信息處理技術應用的日益發展普及，也隨著電力工程的發展，智能電網的相關內容也在不斷整合，與其他相關技術融合在一起，不斷優化和改進智能電網的工作流程和運行方式。

1 智能電網相關概述

1.1 智能電網的內涵

智能電網是基于傳統的綜合網絡和高速雙向通信網絡，結合傳感器技術，提高電力系統運行智能化水平的測量技術和其他技術，促進電網安全運行，創建環保、實用、安全的運行體系。隨著社會科技水平的不斷提高，能源資源和科技資源的整合對促進社會的全面發展起到了積極的作用，通過國內技術人員的不斷努力，中國在智能電網的開發和運行方面取得了技術突破，智能電網有更大的發展空間。

1.2 智能電網的特點

智能電網產品具有智能自愈、保護用戶電網的特殊功能，能滿足電力用戶上網對提高電能質量保障的一系列基本性能要求。基本參數在智能電網的控制下，電網在安全管理和分析方面具有得天獨厚的優勢。在實際運行中，通過在線實時工作，可以達到預警的目的。同時，可以有效地發現和處理相關錯誤，從而提高其處理能力和自愈能力，為智能網絡故障排除奠定基礎。

（1）技術體系強。智能電網的總體體系結構十分穩固，在某些易發生災害的區域，依靠其更為牢固的電網結構，可以建立更加有效的電力傳輸方式，保證日常使用控制的規范化。另外，智能電網還具備極強的抗干擾能力，可以抵御外界的負面影響，在智能電網建設中，技術人員會添加感應設備，以保證對外界的監控，當電網出現故障或干擾時，它就會發出警報，從而將干擾的影響降低到最小。

（2）體系靈活性高。智能電網系統能夠綜合實現大規模柔性交/直流快速輸電、智能指揮調度、儲能、配電線路自動化監控等電網技術，同時還保持著其高度靈活可控的綜合運營功能和經濟效益。另外，智能電網管理系統還具有遠程實時監測的智能在線視頻監控系統功能，并具有持續的安全評價和分析功能，當電網發生故障時，該智能系統會根據技術條件，對其進行故障診斷、隔離，從而達到自動恢復的目的。

（3）節能環保指數高。智能電網建設作為一種電力節能、環保減排的重要新技術，通過可重復連續使用電能加工產生能量轉換的分布式處理交換機制，可以初步建立出一個結構更為協調、和諧、合理的高效電力系統和運行安全平臺，既可以進一步保持能源系統運行的能量整體有效使用及效率，又可以大幅降低能源電網系統運營對資源環境安全和經濟社會效率的雙重影響，達到實現節能和降耗并舉的兩個根本要求。

（4）資源一體化程度高。智能網絡可以構建通信、信息、現代管理等技術的聯合應用，提升企業的經濟效益，因此，電網的建設必須同時考慮項目實施的實際價值及其經濟效益。此外，智能網絡還用于創建高質量的營銷傳播系統，能夠及時了解消費者的需求，為消費者提供優質服務。

（5）資源利用率高。智能電網具有高的資源利用率，與傳統的電網相比，它具有更好的資源配置和重組能力，可以有效地降低因資源浪費而帶來的負面影響，同時也能有效地改善電力系統的運行。智能電網控制系統的綜合應用，提高了電能網的有效傳輸轉換效率能力，保障了電能質量。在輸電過程中，可以大大減少電能消耗，減少維修費用，提高電網的運營效率。

2 電力工程技術在智能電網建設中的作用

2.1 提升電網整體效率與水平

在中國智能電網系統建設實踐中，合理、高效利用分布式能源技術可以積極促進新型智能電網體系的創新發展，提高國家智能電網運行的供電質量性和電力安全性。能源技術發展對于全面推進城鄉智能電網體系建設等具有極為重要的戰略應用開發價值。通過將電力技術應用到實際工作中，可以進一步提高電網建設的質量和效益，其總體價值可以充分反映在用途方面，需確保能源技術能夠有效集成，能夠自動采集和處理各種數據，能夠及時采集、儲存和使用，為能源系統的自動控制提供必要的保證[2-3]。

2.2 加強數據采集計算功能

由于采用網絡管理方式，技術人員要采集大量的電網資料，因此運行起來比較繁瑣，耗費時間和精力。電力系統運行中對電網的信息數據的采集方式存在著認識的局限性，傳統的電力物理網絡模型只能用來對有關的電網資料進行采集，但是不能對其進行分組；在我國智能電網發展建設工作中，要先保證其信息在整個電網體系中得到的應用比較合理，才能大大增強對智能電網信息的基礎數據分析收集利用能力。合理運用智能電力數據，按照其模式要求和服務功能，實現對整個電網數據采集的實時自動分類和智能處理，不僅可以提高對電網資料的智能化存儲利用和管理，而且可以提高用電系統的智能化運行服務效率和運行質量，推動智能電網行業的發展。

2.3 提升系統安全性與穩定性

將電力工程技術運用到智能電網建設中，可以提高項目的全面性，通過新技術、新思想，對智能電網的應用進行優化，既可以構建一個完整的工程系統，又可以改善整個系統的規劃效果；除此之外，由于電力工程技術的特殊性和標準化特性，使智能電網的運行更加穩定，避免了不利的市場環境對電網的影響，從而提高了電力公司的核心競爭力。在智能電網建設中，電力工程技術是智力支撐、技術支撐和綜合協調發展的基礎[4]。

2.4 資源優化整合達到節能降耗

與傳統的電網相比，通過建立高效的智能電網系統，可以達到節約能源的目的，并將各種資源進行最優的處理和集成，從而最大限度地避免或減少不必要的投資。

3 電力工程技術在智能電網建設中的應用策略

3.1 輸電技術中的應用

目前，電力工程技術的應用主要集中于交流輸電技術，其中以柔性交流和高壓直流技術為主。在智能電網建設和發展規劃中，必須嚴格按照能源發展的基本規律制定相應的技術方案。

（1）柔性交流傳輸技術。該系列技術都是指將數字微處理技術、電力技術處理系統技術、微電子技術和處理系統技術三者相結合，以共同建立一套可集成利用的系統技術模型，充分利用其中各個子類技術體系的獨特優勢，構建成一個功能完整集成的系統技術和處理體系以及系統資源與控制的平臺。采用柔性的交流電能傳輸利用技術，可逐步建立高效低污染治理技術模式，建立新型綠色能源運行控制監測平臺，并能夠與計算機通訊、電子傳感技術等產品相結合，實現遠程對長距離超高壓輸變電負荷的輸送監視與安全管理。

（2）HVDC傳輸技術。目前國內的電力輸送系統中，交流電占很大比例，但在傳輸中所用的大部分是直流電力，為了確保逆變器和整流的正常運行，必須安裝相應的換流器裝置。在直流輸電系統中，有些換流器必須經過原始組合，才能達到長距離傳送，提高整個傳輸的穩定性。

3.2 能量轉換技術的應用

智能電網必須融入可持續發展戰略。為此，我們需要運用新的能源轉化技術來推進智能電網的建設，為社會提供更加穩定、優質的供電服務。比如，在實際生活中，許多地區利用太陽能發電，這樣的能源轉化技術，可以充分利用自然能源，降低煤炭的使用，還可以將剩余的電能儲存起來，符合我國綠色可持續發展思想。同時，可以增強我國的能源包容度，減少能耗的控制費用，促進社會和經濟的發展。因此，在今后的智能電網建設中，應加大投入，引入新能源技術，使智能電網不斷升級，使電力建設進入一個良性循環。

3.3 預警技術的應用

智能電網預警系統的主要功能是收集配電網運行和各種網絡數據，從而為今后網絡的運行維護提供依據。智能電網預警系統完成后，將采集到的電力信息輸入計算機，可以形成一個完整的配電網數據庫，然后引入相應的自動化技術，實現對整個網絡的實時監控，大大提高了工作效率，減輕了人員的工作壓力。智能電網預警系統在能源市場中的廣泛應用，不僅可以有效保障能源市場的正常運行，同時也及時預警配電網運行中的各種問題，確保能源市場的穩定。

3.4 系統二次構建技術的應用

隨著科學技術的進步，智能能源系統技術也在迅速發展和更新，能源系統對保護能源系統提出了越來越高的要求。為了保證電力系統的安全穩定，繼電保護技術不僅要收集信息、解決故障，還要具有自修復能力，能夠自我診斷和系統重組。特別是在電網發生故障的情況下，有必要找到替代部件以確保系統的安全。該保護技術不僅可以幫助系統快速調整，自動適應被保護的對象，提高系統靈活性，同時也能快速應對各種突發事件，進一步提高系統對其環境適應性；除此之外,該技術也可以輕松實現繼電短路保護模塊的實時在線自動配置，并在電網運行結構發生變化時進行積極調整，確保系統安全運行[5]。

4 電力工程技術在智能電網建設中的應用未來展望

4.1 提升智能電網整體靈活堅固性能

隨著經濟的發展，對電力和能源的需求增加，電力系統必須為社會提供安全優質有效的能源電力安全服務。智能電網項目的合理建設利用和快速發展不僅要做到對智能電網工程全面、有效、及時的技術管理監督和技術維護，還要充分、合理、有效利用各種電力工程技術，提升電源的質量和效率。研究智能電網關鍵技術和智能電力工程技術可以顯著增強現代電網安全的保護作用，為社會提供優質能源，促進電力可持續發展。因此，提高結構靈活性是確保智能電網運行效率的關鍵。為了妥善解決能源資源配置問題，我們需要注意高壓電網的靈活性和剛性。區域電網在中國智能電網中發揮著重要作用，解決區域電網連接問題將有助于提高電網用電量效率[6]。

4.2 提升智能電網整體安全性能

在智能電網中，信息技術和通信技術是電網的關鍵技術，通過提高通信技術和信息技術的水平來提高電網的智能化和自動化水平。在建設智能電網的過程中，要注重網絡的開放性和柔性，實現資源的最優共享，提高網絡的整體效能。重點是要結合通信網的特性，對智能電網的通訊技術進行深入剖析，以保證其可靠性和安全性。輸電是一種非常復雜的工作，不僅要滿足電網的需求，還要保證運輸的穩定性和可靠性。電網作為交通工具，既要加大投資，又要加大技術支撐。

4.3 加入智能電網先進設備

電力設備控制系統在整個智能電網設備的日常運行工作中，一直扮演著重要的角色，它可以及時為所有用戶系統提供更優質、有效的運行電力，并全程參與整個電網中的所有用戶連接。智能網絡數據中心建設要重點加快引進高端智能電子設備、靜態同步動態補償檢測設備、損傷限制設備等，提高能源系統的整體運行能力，確保智能電網的運行效率。在能源市場運行中，要充分發揮智能電網的支撐和促進作用。在這方面，有必要對能源市場和能源交易進行更有效的整合和優化。在智能電網運行過程中，要提高資源利用率，將節約和降低能耗與可持續發展理念相結合，使電網更加經濟實用，這將極大地促進能源系統的運行。

5 結語

作為電能生產、輸送、分配和使用的核心技術，電力工程技術在應用上具有明顯的優勢和價值，對發展新能源具有重大意義，為進一步完善我國的智能電網打下了良好的基礎。在智能電網建設中引入先進的電力工程技術，使其在電力開發、生產、運輸等各方面都能發揮作用，達到提高電力系統智能化、經濟性的目的。在智能電網的運作中，要根據具體情況，采取多種不同的方式進行電力系統的建設，從而為我國新能源的開發與應用奠定堅實的基礎，同時也為我國經濟、生態和社會的可持續發展創造良好的環境。