智能電網線路規劃與設計研究

王效民

摘要：電網的主要任務是輸送和分配電能、改變電壓，因此，電網的穩定性和安全性一直備受矚目。隨著智能化技術不斷發展創新，很多行業已進入智能化時代，電網系統也開始向智能化發展。智能電網線路規劃與設計需要智能化技術支持，借助智能化技術合理控制電能質量。本文主要研究智能電網線路規劃和設計現狀，并分析智能電網輸電線路狀態監測系統的規劃設計、智能電網線路規劃中相關技術的應用，旨在促進我國電力事業的可持續發展。

關鍵詞：智能電網；規劃；設計；研究

DOI：10.12433/zgkjtz.20240707

新時代，隨著工業化發展速度的加快，各行業用電需求逐年增加，對電的質量和穩定性也提出了更高的需求。供電企業也應積極轉變思路，革新思想，創新應用智能化技術規劃并優化設計電網電路，以實現智能電網快速發展。目前，在智能電網線路規劃和設計過程中還存在一些問題，應從可持續穩定發展及經濟性等多方角度分析，找到關鍵技術的解決方案，保質保量完成智能電網線路規劃與設計任務。

一、智能電網概述及智能電網線路規劃和設計現狀

（一）智能電網概述

智能電網的建設基礎是物理電網，借助先進的雙向通信網絡技術、數字技術、信息技術、傳感測量技術、控制技術、計算機技術、設備互動技術以及決策支持系統技術等技術與物理電網高度集成，最終形成新興網絡。簡而言之，智能電網是物理能量流與信息流的有效融合網絡，是將先進的技術與電網基礎設施結合形成一種全新的現代化電網。智能電網具有六大特征：第一，自愈特征，有很強的自我修復功能。第二，互動特征，用電用戶可直接參與。第三，安全特征，電網可抵御自然災害及襲擊。第四，可靠特征，電網可為用戶提供高質量電能，降低停電損失。第五，納新特征，電網可容納多種發電機蓄電形式。第六，優質特征，電網可將設備運行優化，有效降低運行費用。

智能電網具有諸多技術優勢，因其與多種現代技術融合集成，可在智能電網中體現并發揮作用。例如，工業用戶用電量較大，電能消耗是其他區域的幾倍，此時互聯網技術、數字技術、傳感測量技術和控制技術等充分發揮關鍵作用，及時監測到耗電量大的區域，為工作人員提供可用性參考數據信息，及時作出用電分配調整，確保供電的安全性和穩定性。

（二）智能電網線路規劃和設計現狀

電網主要作用是將高壓輸電網輸送來的電能合理分配給各個工業用戶。通過智能電網中電網的規劃與設計現狀可知，應重視在電力系統建設過程中科學且合理規劃。

第一，準備好原始數據。不同工業用戶對電能電量需求度不同，大中型工業企業因生產設備較多，生產工藝復雜，導致電能負荷密度高；小型工業企業因生產設備與人員配備皆相對較少，導致電能負荷密度較低。綜合考慮到不同的用電需求，應確保配電設施具備多樣性和廣泛性特點，為不同用電群體提供精準電力服務。

第二，做好配電規劃方案。電力系統建設是一項長期、系統且復雜的工程，不同工業用戶供電需求存在一定差異，且此差異會持續存在，需要綜合考慮多種影響因素，制定合理的智能電網線路規劃方案。同時，還要重視評估規劃方案的可行性和實施性，以此進一步保障供電安全。

第三，選擇最佳電網規劃方案。隨著工業的快速發展，工業企業用戶用電需求增加，對電力企業服務質量和效率也提出了更高的需求，此時為保障供電穩定與安全，予以用戶更好的用電體驗，需做到精益求精，提高電網規劃技術能力與水平。

（三）智能電網輸電線路及其特點

智能電網輸電線路與傳統電網輸電線路的差別在于規劃理念不同，前者更強調預測電網負荷，提前做好配電準備，后者強調預測電網負荷結果，并依據結果設計電網規劃方案。智能電網輸電線路是物理網絡與現代技術的有機融合，因此在設計輸電線路時要體現智能化、可控化、信息化、現代化等特點。

第一，智能化的線路設計可保障規劃設計更具科學性和高效性。在智能電網輸電線路規劃設計過程中，應用到互聯網技術、遙感測量技術、網絡技術和計算機技術等現代技術，在獲取到三維立體地理信息資料后，結合其他技術支持設計電力基礎設施等模塊，完成初步的智能化設計。

第二，可控化運行管理。智能電網線路規劃中需要開啟在線設施監控設備，進行數字化巡檢，評估風險，科學診斷線路故障，協同解決存在的問題，實現輸電線路管理全面可控。

第三，標準化的信息管理，以全壽命周期的標準管理模式管理電網線路，協調、優化智能電網線路規劃，形成規范化、標準化的實踐成果。

第四，現代化的實踐應用，智能電網線路規劃與設計的最終目的是應用，通過構建電網智能管理共享平臺，確保電網可持續發展。

二、智能電網輸電線路狀態監測系統的規劃設計

（一）系統規劃設計

智能電網輸電線路狀態監測系統的規劃設計需要遵循智能化、可控化、標準化和現代化四項原則。基于原則進行系統規劃設計時，還要借助GIS的技術優勢與特點，完成整體性設計，同時配合使用PMS系統對智能電網輸電電路的整體運行狀態進行實時、有效監測，獲取到運行狀態數據信息，再依據綜合性的信息對電力調度與運行提供決策性參考依據。

工作人員可依據智能電網輸電線路狀態監測系統監測到輸電線路整體狀態等數據信息，開展日常及定期系統檢修、維修與保護工作。此時，電網輸電線路的穩定性和可靠性會得到保障性提高，同時也將為電力系統相關部門工作的有效開展提供可靠性、價值性較高的信息參考。同時，還可統計并分析智能電網輸電線路狀態監測系統獲取到的有關電力需求、調度等信息，并結合當前電網輸電線路運行實際情況，為后續制定科學合理的電網輸電線路規劃提供有效參考。由此可知，智能電網輸電線路狀態監測系統規劃設計具有積極現實意義和戰略性價值，應重視有效設計、合理設計、預見性設計。

（二）功能模塊設計

在智能電網輸電線路狀態監測系統的規劃設計中，功能模塊設計的重要性和必要性不可忽視，重點需注意狀態數據調整模塊、狀態信息輸出模塊、診斷結果顯示模塊等模塊設計。

第一，狀態數據調整模塊。主要作用是在智能電網輸電線路狀態監測系統運行過程中，通過采集導線溫度、區域氣象條件、桿塔的傾斜度等狀態數據，實時共享數據信息，獲取反饋結果后，合理規劃輸電線路。同時，在使用狀態數據時，也可同步調用監測區域范圍內其他監測數據，例如，雷電監測數據，通過提前預判雷電對輸電線路運行狀態的影響程度，作出規避行為，保障輸電線路整體運行安全、高效。

第二，狀態信息輸出模塊。主要作用是全面收集智能電網輸電線路狀態監測系統運行過程中獲取到的監測數據，并對數據進行統計與分析后，將最終分析結果及數據同步輸入到PMS系統模塊中，形成反饋，以促使輸電線路的穩定運行。

第三，診斷結果顯示模塊。主要作用是根據獲取到的各類監測信號結果，通過直觀觀察各監測信號的顯示狀態，及時發現故障點，并快速定位，找出故障發生的原因及存在的問題，同時依據故障類型，準確定位，結合實際有效解決故障，這不僅可以提高故障檢出和維修效率，還能促使智能電網輸電線路穩定、安全且高效運行。

三、智能電網線路規劃中相關技術的應用

（一）通信線路組織設計的應用

通信線路組織的應用可以控制成本支出，把控進度，落實安全控制計劃，明晰工作重點，最終保障智能電網線路規劃與設計工作依據相關規定合理完成。通信線路組織設計的管理目標可分為：

第一，從多方面考慮，合理確定并選擇適合的電網線路敷設方式，使選擇的材料與設備數量與預定計劃相符。第二，全面評估參與智能電網線路規劃與設計工作人員的綜合素質，確保符合規定，勝任電網線路規劃與設計工作，保質保量完成任務。第三，確保通信線路組織設計可綜合分析現有數據信息，確保設計方案符合規定。

由此可知，智能電網線路規劃與設計中，不僅要考慮“物”的因素，更要考慮到“人”的因素，通過有效協調“物”與“人”之間的關系，減少通信線路容易受外界環境影響而產生不確定的情況，降低安全風險。此時，如果工作人員沒有考慮各種因素，會影響智能電網線路規劃設計質量，造成經濟損失。因此，無論是從哪方面思考研究，都應重視做好通信線路組織設計工作，并嚴格把控每一環節，為智能電網電路規劃與設計做好基礎性保障。

（二）GIS技術的應用

GIS技術是多學科交叉的產物，是為地理研究與地理決策提供服務的計算機系統。GIS的中文釋義是地理信息系統，是一門空間信息分析技術，其在計算機硬件與軟件系統的合力支持下，可對目標區域內的所有地理、地形、地貌等信息進行數據信息采集、分析、管理、存儲和顯示。GIS技術功能強大且應用范圍較廣，在多個行業領域都發揮著重要作用，將GIS技術應用到智能電網輸電線路規劃與設計中，可實時監測電網線路的運行狀態，是行業發展的必然趨勢。具體包括：第一，監測電網線路所在區域的地理、地形情況，實時查詢所需的信息。第二，監測電網線路所在區域的氣象情況，例如，是否有雷電、冰雹以及大風等極端天氣，進而在極端天氣到來前做好預防工作安排，為智能電網線路施工建設提供重要的數據信息參考。

綜上所述，GIS技術在智能電網線路規劃設計及施工方面具有促進作用，將實現電力系統中變電站與電氣設備的統一、實時、高效管理。在具體應用過程中，GIS技術會通過掃描獲取目標區域的地理地形地貌圖像，并傳輸到電力系統相關的GIS系統平臺上，以供工作人員使用和參考。

（三）敷設方法的合理選擇

智能電網輸電線路規劃與設計中通信線路敷設方法的合理選擇，將進一步保障電力系統的穩定運行。

第一，設計通信線路。電網覆蓋范圍廣，容易受到外界環境影響，因此，在規劃智能電網通信線路時，必須先進行綜合性的考察。首先，考察通信線路所在區域的地理地形、天氣條件、溫度與濕度等。其次，檢查通信線路所用材料、設備等是否合宜。最后，對參與智能電網輸電線路規劃工作的人員綜合能力、技術水平等進行評定，確保符合規定。根據分析結果設計通信線路方案，確保具有高質量、高安全、低成本等特點。同時，重視具體施工環節，嚴格把控質量關和安全關，由專業人員做好施工進度、施工質量和施工成本控制，有針對性地編制施工組織計劃，確定重點工序及關鍵工作目標，盡可能排除所有不利影響的因素，提升通信線路規劃設計質量。

第二，合理選擇線路的敷設方式。常見的線路敷設方式有直埋法、穿管法、線槽法、架空法等，每種敷設方法都有其各自的優點和缺點，為此，必須結合實際情況選擇，確保敷設質量和安全，進一步保障智能電網線路規劃與設計質量符合實際情況。通常情況下，架空敷設法的應用在智能電網線路規劃中較為常見，以架空敷設法為例，需要先確定敷設起點與終點，然后依據實際地形地勢特點，選擇適合的施工流向，按照一端向另一端或兩端向中間的方式敷設。

四、結語

綜上可知，電網朝著智能化方向發展已成為時代進步、行業發展的必然趨勢，因此，應重視分析當前智能電網線路規劃和設計現狀，收集并整理存在的技術問題，探究可行的規劃設計方案。隨著智能工業、智能生產的普及速度加快，工業用戶對電力的需求量增加，電網承受的壓力加大，必須不斷提升電網線路質量，研究探討智能電網的推廣應用方案，推動電力系統可持續發展，更好地為人們提供安全且可靠的電力服務。

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