電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用與探究

國(guó)網(wǎng)陜西省電力有限公司西安供電公司 劉騰澤

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，能源消耗也不斷加快，為保障人們的生產(chǎn)生活需求，有必要加速開展智能電網(wǎng)建設(shè)。智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)以電力工程技術(shù)為基礎(chǔ)，掌握電網(wǎng)系統(tǒng)中電力設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并針對(duì)故障問題采取有效的處理措施。與此同時(shí)，智能電網(wǎng)建設(shè)還有利于提高電力企業(yè)的管理水平和工作效率，因此有必要結(jié)合智能電網(wǎng)需求對(duì)電力工程技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，保證其發(fā)揮出應(yīng)有的功能與價(jià)值。

1 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用

1.1 提高電網(wǎng)運(yùn)行效率

某公司在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)期間，應(yīng)用合理、高效的電力工程技術(shù)為新型智能電網(wǎng)體系的構(gòu)建提供技術(shù)支持，進(jìn)一步為電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和安全性提供保障。結(jié)合當(dāng)前的電網(wǎng)運(yùn)行情況來看，電力工作技術(shù)在其中發(fā)揮出關(guān)鍵作用，在相關(guān)技術(shù)的支持下，一方面有利于提升整體技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，為電力數(shù)據(jù)的獲取、處理、應(yīng)用等環(huán)節(jié)提供技術(shù)支持；另一方面還可以帶動(dòng)電網(wǎng)整體效益的提升，為提高電力系統(tǒng)運(yùn)行水平提供保障。

1.2 加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集與計(jì)算

基于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)管理方式，該公司運(yùn)行期間離不開對(duì)一系列資料信息的收集，對(duì)人力、物力的投入也提出較高要求。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，數(shù)據(jù)信息的采取和獲取面臨一定的現(xiàn)實(shí)問題，一是信息采集質(zhì)量與效率不高；二是現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)模型只具備資料采集功能，而不具備分組功能。針對(duì)這一情況，該公司大力開展智能電網(wǎng)建設(shè)工作，引入更為先進(jìn)的電力工程技術(shù)，從而不斷提升數(shù)據(jù)信息的分析、收集、使用能力，為相關(guān)數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用提供更廣闊的空間，不斷朝向合理化、科學(xué)化發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，為更好地滿足智能電網(wǎng)需求及服務(wù)功能，電力工程技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的分類與智能化處理，提高數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)和利用效率，推動(dòng)該公司用電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量達(dá)到更高水平。

1.3 提高電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性

現(xiàn)階段，該公司在進(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)期間，電力工程技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為重要組成部分，電力工程技術(shù)的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)更多新技術(shù)、新理念的運(yùn)行，對(duì)智能電網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)提升整體項(xiàng)目的全面性。這樣不僅可以構(gòu)架起一個(gè)完整的工程系統(tǒng)，還可以顯著提升工程系統(tǒng)的規(guī)劃成效。

2 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 發(fā)電技術(shù)

為順應(yīng)節(jié)能環(huán)保趨勢(shì)，節(jié)能成為當(dāng)前電力公司智能電網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，新能源發(fā)電技術(shù)成為主要研究方向。在此背景下，太陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電技術(shù)得到更為廣泛地應(yīng)用。然而從總體上來看，火力發(fā)電仍然是我國(guó)主要的發(fā)電形式，某公司也主要通過火力進(jìn)行發(fā)電，因此需要更多關(guān)注火力發(fā)電的節(jié)能效果[1]。隨著電力工程技術(shù)的應(yīng)用，可有針對(duì)性的對(duì)火力發(fā)電方案進(jìn)行優(yōu)化，具體的技術(shù)路線主要包括以下幾方面。

一是在線檢測(cè)煤質(zhì)，獲取煤質(zhì)信息，幫助相關(guān)技術(shù)人員獲取燃燒器的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)根據(jù)具體參數(shù)采取對(duì)應(yīng)控制措施，促進(jìn)鍋爐運(yùn)行效率的提升。為保證更好地設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，可對(duì)磨煤機(jī)溫度、細(xì)度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保其節(jié)能效果的優(yōu)化；二是引入智能化控制系統(tǒng)，搭建鍋爐燃燒模型并代入煤量、風(fēng)門開啟情況、氧量等參數(shù)，從而獲取整體機(jī)組燃燒情況；三是對(duì)數(shù)字化模型進(jìn)行尋優(yōu)處理，引入免疫遺傳、非線性規(guī)劃等算法對(duì)機(jī)組燃燒情況進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行效率的提升?？偟膩砜?，電力工程技術(shù)在發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用主要作用是對(duì)電能資源應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)化與監(jiān)督，在滿足供電需求的前提下盡可能減少能源消耗，進(jìn)一步促進(jìn)電能經(jīng)濟(jì)效益與電網(wǎng)整體性能的提升。

2.2 輸電技術(shù)

智能輸電是電力工程技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該公司通過智能化輸電技術(shù)，可以為整體電網(wǎng)的智能化運(yùn)維提供技術(shù)支持，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性[2]。結(jié)合該公司當(dāng)前的運(yùn)行情況來看，電力工程技術(shù)在輸電領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括兩種表現(xiàn)形式，一是柔性交流輸電技術(shù)，二是高壓直流技術(shù)。根據(jù)不同的表現(xiàn)形式，還可以結(jié)合智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)律來制定具體的技術(shù)方案。對(duì)于柔性交流傳輸技術(shù)來說，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了微處理、微電子等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，搭建集成化系統(tǒng)技術(shù)模型，保證發(fā)揮出各子技術(shù)體系的優(yōu)化，進(jìn)而在電力系統(tǒng)中得到最大程度的應(yīng)用。

柔性交流傳輸技術(shù)屬于一項(xiàng)動(dòng)態(tài)工程技術(shù)，將該技術(shù)引入到智能電網(wǎng)建設(shè)中有助于構(gòu)建起高效、低污染的技術(shù)模式，通過監(jiān)測(cè)平臺(tái)對(duì)環(huán)境污染情況加以控制。與此同時(shí)，在智能電網(wǎng)中，柔性交流傳輸技術(shù)還可以與電子傳感技術(shù)有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而為超高壓輸變電負(fù)荷輸送的監(jiān)控與管理提供保障，大幅提升通訊的靈活性[3-4]。該電力公司目前仍以交流電技術(shù)作為電力輸送系統(tǒng)的主要技術(shù)支持，同時(shí)在變頻調(diào)速技術(shù)的支持下，高壓直流輸電技術(shù)可以提升對(duì)不同工況環(huán)境下的適應(yīng)性，為逆變器、整流器的正常運(yùn)行提供保障。值得注意的是，在部分情況下，直流傳輸系統(tǒng)中的變頻器由可關(guān)閉部件組成，不僅有利于提高傳輸穩(wěn)定性，還可以提升長(zhǎng)距離傳送的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)直流輸電項(xiàng)目的遠(yuǎn)程操作。

除了上述輸電技術(shù)以外，借助電力工程技術(shù)還可以建立起相應(yīng)的智能輸電系統(tǒng)，完成輸電控制及基礎(chǔ)設(shè)施評(píng)估與保護(hù)功能。例如，某智能輸電系統(tǒng)可對(duì)輸電塔疲勞累積損傷進(jìn)行估算，表1為智能輸電系統(tǒng)中不同型號(hào)輸電塔的運(yùn)行狀態(tài)與損傷情況。

2.3 能量轉(zhuǎn)換技術(shù)

某公司以往利用礦產(chǎn)資源進(jìn)行電力生產(chǎn)，并通過電網(wǎng)完成電能輸送。當(dāng)前，隨著礦產(chǎn)資源消耗，某公司面臨較為嚴(yán)峻的能源匱乏問題，因此有必要加強(qiáng)各類新型能源的應(yīng)用。利用新型清潔能源可以有效減輕對(duì)傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的過度依賴，為達(dá)成相應(yīng)的能源轉(zhuǎn)化目標(biāo)，還需要進(jìn)一步對(duì)新型能源在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用展開深入研究。發(fā)展能源轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的重要保障，而某公司也開始對(duì)新型清潔能源在電站并網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用展開研究，同時(shí)也成了電力工程建設(shè)的重要組成部分。

2.4 智能變電技術(shù)

某公司電力工程技術(shù)在智能變電領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括以下幾方面。一是智能高壓開關(guān)設(shè)備，主要由高壓斷路器裝置構(gòu)成，借助永磁操動(dòng)實(shí)現(xiàn)分閘控制，在裝置運(yùn)行期間需要對(duì)線路中的電壓參數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，其公式表示為：

上式中，E 表示電壓；q 表示驅(qū)動(dòng)線圈電子數(shù)量；t 表示時(shí)刻；C 表示電容器電容；Icoil表示驅(qū)動(dòng)線圈電流；Rcoil以及Rout分別表示驅(qū)動(dòng)線圈以及回路中的電阻值；φ 表示交鏈磁通值；z 表示驅(qū)動(dòng)方向；Ff表示摩擦力；mm 表示驅(qū)動(dòng)部件質(zhì)量；Fm表示部件受到的驅(qū)動(dòng)力；Fs表示彈簧力。

圖1 高壓斷路器

在運(yùn)用智能變電技術(shù)的過程中，相關(guān)人員在獲取線路電壓參數(shù)值后，可以將其帶到智能化系統(tǒng)中，并與設(shè)計(jì)限值比對(duì)分析，一旦超出限值，需要第一時(shí)間將高壓開關(guān)斷開，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的繼電保護(hù)效果。

二是智能電力變壓器（如圖2所示）。智能變壓器主要指的是在原有的傳統(tǒng)變壓器基礎(chǔ)上通過智能化終端實(shí)現(xiàn)對(duì)主IED、冷卻控制IED、控制測(cè)量IED 等組件的精確控制實(shí)現(xiàn)變壓器的智能化運(yùn)行。

圖2 智能電力變壓器

2.5 智能配電技術(shù)

電力工程技術(shù)應(yīng)用于智能配電領(lǐng)域的主要目的包括以下幾方面。一是減少網(wǎng)損。智能電網(wǎng)減少網(wǎng)損的計(jì)算公式可表示為：

通過對(duì)支路數(shù)量、支路末端有功功率、無功功率與節(jié)點(diǎn)電壓以及電阻值與狀態(tài)變量計(jì)算得到網(wǎng)損的最小值。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能電網(wǎng)當(dāng)前已經(jīng)成為各電力公司發(fā)展的主要方向，不僅有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，在生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益等方面也起到積極作用。而電力工程技術(shù)則是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，通過對(duì)電能生產(chǎn)、輸送、分配、使用等各環(huán)節(jié)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)來提高電網(wǎng)供電質(zhì)效。與此同時(shí)，相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用還為新能源的開發(fā)提供基礎(chǔ)保障，為我國(guó)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。