電力工程設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)探討

王心如，田春燕，陳 瑤

（1.青島嘉誠(chéng)電工咨詢有限公司，山東 青島 266000；2.青建集團(tuán)股份公司，山東 青島 266000；3.盛豪建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濱州 256600）

電力對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到較大的推動(dòng)作用，沒有電力工程的支撐，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)是不可能發(fā)展的。目前，由于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，電力工程的設(shè)計(jì)和施工日益增多。而在電力工程設(shè)計(jì)中，采用科學(xué)的方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，將會(huì)對(duì)整體的電力工程建設(shè)狀況起到較大的作用，同時(shí)也會(huì)直接影響到電力系統(tǒng)未來的運(yùn)行。這樣就能更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行起到積極的作用。

1 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的概述

1.1 電力系統(tǒng)規(guī)劃的組成

電力系統(tǒng)的規(guī)劃工作，涵蓋環(huán)境保護(hù)、能源建設(shè)、社會(huì)建設(shè)、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)方面。由此可見，電力系統(tǒng)規(guī)劃是一個(gè)很強(qiáng)的綜合性工作。電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要立足于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，它不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展，而且關(guān)系到國(guó)家的社會(huì)發(fā)展。電力系統(tǒng)規(guī)劃包括電源規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)、無功規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。電力系統(tǒng)的供電計(jì)劃是建立在對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，充分考慮各種因素，在此基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理的供電計(jì)劃，以適應(yīng)當(dāng)前巨大的用電負(fù)荷。電力負(fù)荷試驗(yàn)的目的就是為了更好地預(yù)測(cè)電力負(fù)荷在時(shí)間、空間上的分布情況，從而為電力系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度提供科學(xué)、合理的依據(jù)。電力系統(tǒng)規(guī)劃就是根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃和負(fù)荷試驗(yàn)的結(jié)果，在保證電網(wǎng)規(guī)劃合理的同時(shí)，節(jié)省投資。

1.2 電力系統(tǒng)規(guī)劃在電力工程設(shè)計(jì)中的重要性

首先，電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)是電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保證。當(dāng)前，我國(guó)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)用電的需求逐漸提高，而目前的電力工程施工現(xiàn)狀與用電需求不相符合。然而，電力工程的建設(shè)符合整個(gè)社會(huì)的發(fā)展方向，所以，在實(shí)際的施工中，應(yīng)該對(duì)電力的具體需求進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，并做好相關(guān)的預(yù)測(cè)，以便為電力工程的施工提供參考，保證電力工程的正常開展。其次，電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)是電網(wǎng)發(fā)展中獲得經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。電力企業(yè)在經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中，不僅要獲得一定的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，還要承擔(dān)起人們的生活和生產(chǎn)所需的基本能源，它是市場(chǎng)發(fā)展的重要組成部分，需要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。做好電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作，能使電網(wǎng)資源得到最優(yōu)分配，取得較好的效益。最后，電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)促進(jìn)整個(gè)電力工業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，用電供需之間存在著相當(dāng)大的矛盾，這已成為我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重大難題。與此同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力資源在人民生活和生產(chǎn)中的作用逐漸擴(kuò)大，應(yīng)合理地規(guī)劃電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。

1.3 常見問題

要想更好地滿足用戶的用電需求，達(dá)到電力系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大的目的，就需要對(duì)電力工程項(xiàng)目計(jì)劃的實(shí)際情況進(jìn)行全面的歸納，增強(qiáng)其計(jì)劃的合理性與實(shí)用性。存在的主要問題有：第一個(gè)問題是前期準(zhǔn)備工作不夠充分。在對(duì)各個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)資源進(jìn)行采集的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不對(duì)稱的情況，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，對(duì)該地區(qū)的電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，同時(shí)也對(duì)地方的經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)行分析。由于最后的分析結(jié)果精度不高，無法對(duì)其進(jìn)行具體的維護(hù)，使得電力系統(tǒng)的規(guī)劃無法得到可靠的支撐，從而使得后續(xù)的電網(wǎng)建設(shè)問題頻頻發(fā)生。第二個(gè)問題是資料的更新不夠及時(shí)。在網(wǎng)絡(luò)信息化的背景下，現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)的，所以需要實(shí)時(shí)地獲得最新的數(shù)據(jù)。若資料更新滯后，則容易造成資料的偏差，造成用電計(jì)算的精度下降，從而削弱了計(jì)劃的作用，未來的電力系統(tǒng)預(yù)測(cè)誤差將逐步增加。

2 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循的原則

2.1 安全性原則

安全原則是電力系統(tǒng)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中最需要遵循的一個(gè)重要原則，這是由于在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作中，要把所有有可能造成安全隱患的問題和因素都消除，如果電力企業(yè)有條件，還應(yīng)該在該體系中設(shè)置一個(gè)具有現(xiàn)代系統(tǒng)監(jiān)控功能的可以長(zhǎng)期使用的設(shè)備。

2.2 周期性原則

電力系統(tǒng)有關(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作需要在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)完成，特別是對(duì)規(guī)模比較大的電力企業(yè)來說，它需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成與電力系統(tǒng)有關(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。要達(dá)到這個(gè)需求，首先要有一個(gè)完整、科學(xué)的電控系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，在限定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，才能為后面的工作打下基礎(chǔ)[2]。

2.3 成本原則

對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的人員來說，不僅要注意到系統(tǒng)的功能的實(shí)現(xiàn)，還要計(jì)算出電力系統(tǒng)所需的規(guī)劃設(shè)計(jì)費(fèi)用，唯有投入成本和系統(tǒng)功能效應(yīng)處于同一平衡點(diǎn)，才能達(dá)到最大的效益目的，并符合成本節(jié)約的有關(guān)條件。

3 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的應(yīng)用

3.1 電源規(guī)劃和設(shè)計(jì)

在對(duì)電源進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)的時(shí)候，要與有關(guān)部門對(duì)電源發(fā)展的規(guī)劃相一致，同時(shí)要對(duì)市場(chǎng)趨勢(shì)有一個(gè)準(zhǔn)確的了解，盡量使該地區(qū)的資源得到最大的優(yōu)化。同時(shí)，也要遵循協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，制定符合地區(qū)發(fā)展要求的供電計(jì)劃。在整體的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，電源計(jì)劃設(shè)計(jì)是最重要的部分，其主要的規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作包括：對(duì)擬建地區(qū)及周圍地區(qū)的電源狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，并對(duì)各地區(qū)的電源數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，從而提出切實(shí)可行的供電方案。電力電源有兩種，一種是本地電源，另一種是統(tǒng)調(diào)電源。另外，隨著計(jì)劃的實(shí)施，將會(huì)有更多的新能源機(jī)組投入運(yùn)行，因此，需要對(duì)各種電源的出力進(jìn)行分析。

3.2 電力負(fù)荷設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)中最基本的工作就是對(duì)電網(wǎng)的用電需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)其所在地區(qū)進(jìn)行勘測(cè)。首先要對(duì)該地區(qū)的電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行分析，根據(jù)該地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)模而定。若規(guī)模較小，則可作短期預(yù)報(bào)。在過去的幾年里，電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)一般都是依靠經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行的，因此，根據(jù)國(guó)家多年來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與運(yùn)營(yíng)資料，來預(yù)測(cè)所在地區(qū)的電力負(fù)荷。另外，還有一些其他的問題，例如附近是否有規(guī)模大的工程、是否會(huì)受到電力施工的影響等，都要提前做好預(yù)防和控制的準(zhǔn)備[3]。

3.3 電力系統(tǒng)計(jì)算

3.3.1 穩(wěn)定計(jì)算

簡(jiǎn)而言之，穩(wěn)定計(jì)算就是指一個(gè)可以使一種穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)達(dá)到的水平值，它的工作就是對(duì)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行模擬計(jì)算，從而逐漸地達(dá)到穩(wěn)定的水平狀態(tài)。當(dāng)人們想要計(jì)算出一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)，首先要做好基本的穩(wěn)定性計(jì)算，只有這樣，最后的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果才符合規(guī)范的要求。如果將其應(yīng)用于某一電力工程的設(shè)計(jì)中，則會(huì)涉及許多不同的計(jì)算運(yùn)算，例如電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性計(jì)算、電壓的穩(wěn)定性計(jì)算、頻率的穩(wěn)定性的計(jì)算等。只有按照有關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行穩(wěn)定性計(jì)算的每個(gè)步驟，才能確保最終的電力工程設(shè)計(jì)成果。

3.3.2 潮流計(jì)算

潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中的一個(gè)分支，它的作用就是對(duì)電力工程網(wǎng)中所包含的各類功率和電壓進(jìn)行計(jì)算，通過對(duì)潮流計(jì)算的運(yùn)用，可以更精確地判斷出電力系統(tǒng)的主要運(yùn)行模式。另外，還需要分析電力系統(tǒng)的基本操作需求，然后檢查電力系統(tǒng)中的各個(gè)部件，判斷它們能否符合系統(tǒng)的基本操作需求。在此基礎(chǔ)上，有必要對(duì)含在電網(wǎng)中的儲(chǔ)電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)者提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和初始值信息。

3.3.3 無功補(bǔ)償計(jì)算

在電力系統(tǒng)中運(yùn)用無功補(bǔ)償?shù)闹饕康氖菫榱烁玫赜?jì)算出電力系統(tǒng)中存在的感應(yīng)負(fù)荷，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行無功功率性補(bǔ)償，這樣就可以減少在傳輸過程中由于無功而導(dǎo)致的損耗概率。

從本質(zhì)上講，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)運(yùn)行過程中，多采用無功補(bǔ)償來保持電源間的平衡。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，如果存在與無功補(bǔ)償設(shè)備的總?cè)萘亢桶萘肯嚓P(guān)的問題，則要對(duì)單組低壓電容器進(jìn)行投切，這時(shí)要對(duì)電壓波動(dòng)進(jìn)行校核，然后對(duì)附近區(qū)域的無功平衡進(jìn)行分析，從而得到調(diào)相調(diào)壓值。

3.3.4 短路電流計(jì)算

短路電流的計(jì)算主要是為了發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的各類故障，這些故障通常都是由電網(wǎng)短路引起的。如果要測(cè)定電力系統(tǒng)中導(dǎo)致短路故障的各類電氣元件的不定性因素，則要先計(jì)算出電流值，再計(jì)算出短路電流，按照一定的程序進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，這樣才能保證電力工程的選材，從而更好地確定出最適合的電力設(shè)備。此外，在確定了電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式之后，應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的短路電流計(jì)算結(jié)構(gòu)對(duì)組成電網(wǎng)的有關(guān)裝置進(jìn)行校驗(yàn)，從而保證所選電網(wǎng)裝置的穩(wěn)定工作[4]。

3.4 平衡電力電量

在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)電能的平衡進(jìn)行控制，使電能保持平衡，這樣才能對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的約束和管理。通過對(duì)電源的功率進(jìn)行分析，可以對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而可以對(duì)電力系統(tǒng)中所含有的電能的均衡性進(jìn)行計(jì)算，并且通過對(duì)平衡計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分析，可以決定電力系統(tǒng)的最后布置和建設(shè)規(guī)模。

3.5 接入電網(wǎng)系統(tǒng)

在制定接入電力系統(tǒng)前，需要對(duì)該地區(qū)的原有電網(wǎng)分布狀況、分布特征、電網(wǎng)發(fā)展計(jì)劃等進(jìn)行細(xì)致的分析，確定電力系統(tǒng)在電力工程中的地位和重要性。然后，將國(guó)家和有關(guān)部門的意見，和國(guó)家電網(wǎng)的整體規(guī)劃相結(jié)合。接入網(wǎng)絡(luò)的選擇要經(jīng)過多方面的對(duì)比，在對(duì)其進(jìn)行對(duì)比時(shí)，應(yīng)本著可持續(xù)發(fā)展的思想，倡導(dǎo)綠色環(huán)保、綠色環(huán)保的電力項(xiàng)目。當(dāng)然，這也要符合國(guó)家的政策，要按照科學(xué)發(fā)展觀的要求，充分利用現(xiàn)代科技的力量，讓電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)更好、更全面。

3.6 專業(yè)性的提升

要想科學(xué)地進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要對(duì)電力系統(tǒng)工作的可靠度進(jìn)行精確的計(jì)算，只有綜合地對(duì)比和分析各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果，才能最終決定最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。而要做到上述工作，首先要明確電力項(xiàng)目工程的建設(shè)規(guī)模和電力系統(tǒng)的投入時(shí)間等，其關(guān)鍵是要向電氣工程管理部門提供關(guān)于電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而提高整體電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的專業(yè)性[5]。

4 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中需要注意的內(nèi)容

4.1 前期規(guī)劃階段

在電力工程電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的前期，首先要進(jìn)行科學(xué)的調(diào)查和數(shù)據(jù)的搜集，只有這樣，才能對(duì)整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)和周圍地區(qū)的電力系統(tǒng)的總體情況有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)。另外，還要對(duì)當(dāng)?shù)氐淖冸娬尽l(fā)電廠、輸電線路等進(jìn)行信息調(diào)查，并對(duì)所搜集的信息進(jìn)行系統(tǒng)的分析與比較，并以此來構(gòu)建一個(gè)完整的數(shù)據(jù)信息庫(kù)，為以后的項(xiàng)目建設(shè)提供足夠的信息支撐。

4.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段

在進(jìn)行電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)工作過程中，一定要時(shí)刻秉承著與時(shí)俱進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的搜集，對(duì)產(chǎn)業(yè)中涌現(xiàn)出來的新技術(shù)、新變化進(jìn)行跟蹤，并對(duì)與計(jì)劃環(huán)節(jié)有關(guān)的工作做好計(jì)劃處理，使有功和無功的協(xié)調(diào)一致。另外，還要及時(shí)地更新電力主網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)信息，通過仔細(xì)仔細(xì)的觀測(cè)，積極地搜集資料，把觀測(cè)的結(jié)果記錄下來，為文本型計(jì)劃報(bào)告的編制提供資料支撐，保證設(shè)計(jì)者可以時(shí)刻掌握電網(wǎng)的變化和總體情況。卷軸上的設(shè)計(jì)方案、工藝流程、設(shè)備選型、設(shè)施布置、結(jié)構(gòu)類型、材料選擇等都要滿足安全、經(jīng)濟(jì)、操作、檢修、維護(hù)、施工方便、成本低廉、原材料節(jié)約的需要。只有滿足以上幾個(gè)條件，才能制定出具有較高經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案。在新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，要想保證設(shè)計(jì)工作的成功，就需要了解當(dāng)?shù)氐碾娏ο到y(tǒng)的負(fù)荷情況，并搜集有關(guān)電力系統(tǒng)的最新信息，保證在電力系統(tǒng)計(jì)劃設(shè)計(jì)工作中有詳盡、可靠的數(shù)據(jù)資料，從而使電力工作人員可以不斷地改善和完善相應(yīng)的方案設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)、科學(xué)。從另外一個(gè)角度來看，適時(shí)地更新電力系統(tǒng)計(jì)劃設(shè)計(jì)，也可以從根源上保證設(shè)計(jì)思想的最優(yōu)性，使其設(shè)計(jì)成果更加科學(xué)、經(jīng)濟(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力工程施工的好壞直接關(guān)系到人民的用電安全。在施工過程中，要根據(jù)工程的實(shí)際施工狀況和用電的負(fù)荷狀況來規(guī)劃和設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)，從而保證施工質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)電力系統(tǒng)的操作要綜合考量，防止在施工過程中發(fā)生失誤，對(duì)電力工程設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，對(duì)電力工程的建設(shè)質(zhì)量和電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行都有較大的影響，而對(duì)電力企業(yè)而言，也是一種節(jié)約。