電力工程技術在智能電網建設中的實踐應用

蕪湖明遠集團有限公司 楊雅妮

在當前社會經濟發展的新形勢下，我國電力行業取得了長足的進步。但是傳統電力系統存在著諸多問題，制約了電力行業進一步發展。為解決傳統電網存在的問題，相關人員提出了智能電網的概念，其是一種以通信技術為基礎的新型電網。智能電網是通過先進的通信技術、信息技術以及控制技術等，來實現電力資源和電力需求之間的雙向互動與協調管理。通過構建智能電網可以優化發電、輸電、變電、配電等各個環節，并實現各個環節之間的信息交互與共享，從而確保整個電力系統高效、穩定運行。

1 智能電網的主要特點

智能電網是一個集成的、自愈的、雙向交互的、安全可靠的網絡系統，包括多個網絡層、基礎設施層和應用層。通過先進的傳感技術，數據采集系統，先進的控制技術、通信技術和計算機技術等，實現實時監測、故障診斷、狀態估計和信息處理等功能。智能電網具有靈活雙向交互功能，可以連接不同的能源系統，如太陽能和風能等。智能電網可以靈活地接入各種發電設施，實現最優配置。另外，智能電網可根據實際情況隨時調整和優化運行狀態，并且還可以通過信息反饋實現自我調節。

1.1 智能電網可以實現高效運行

智能電網通過智能控制，當負荷低谷時可減少發電企業的電費支出，提高資源利用率；在高峰時期，可以向電網提供足夠的電能，滿足負荷需求。發電企業不僅可以節省成本，還可以增加經濟效益。智能電網的能量管理系統是一個集中控制系統，通過信息共享和相互協調實現全局優化。由于智能電網有一個動態管理機制，可隨時調整和優化運行狀態，從而提高運行效率。此外，智能電網還可以控制潮流、電壓和頻率的變化，從而減少對電網的沖擊。

1.2 智能電網可以優化資源配置

智能電網的出現，不僅可以優化資源配置，還可以提高能源利用效率。智能電網可以實時監測和分析電力市場和電力系統運行數據，了解客戶對電力的需求和用電情況。然后，通過智能電網的運行數據優化資源配置，充分利用可再生能源發電來滿足客戶對電能的需求，提高電力供應質量。智能電網通過雙向通信技術與客戶進行互動，在能源短缺時，通過優化資源配置，減少客戶的用電負荷；在能源過剩時，通過優化資源配置提高能源利用率。該方式不僅可以提高客戶對電能的滿意度和認可度，而且還能減少電力資源的浪費[1]。

1.3 智能電網有自愈的能力

自愈功能是智能電網的核心功能之一，可以通過信息反饋，實現對故障的診斷、隔離和恢復等。在智能電網中，信息反饋是一個重要的控制環節。在故障發生后，電網可以通過信息反饋及時識別和判斷故障，并根據故障類型和程度采取相應措施，防止故障進一步擴大。在故障恢復過程中，可以采用在線診斷、離線診斷和專家系統等方法來解決問題。

一是在線診斷。通過計算機等技術對電力系統進行實時監測，可以發現電力系統中可能存在的各種問題。然后，相關人員可通過信息反饋來定位問題所在并進行相應處理。二是離線診斷。在設備正常運行的情況下進行故障分析和定位的方法，離線診斷的主要特點是可獲取系統狀態的實時數據，在此基礎上采用離線分析方法進行故障定位。三是專家系統。該系統是一種人工智能技術，其是一種基于專家知識和經驗的計算機程序，專家系統可以通過對大量數據和信息進行分析來解決一些復雜的問題，并提供相應的決策支持。專家系統可應用于較多領域，如故障診斷、經濟調度、新能源開發等，具有廣闊的應用前景。

1.4 智能電網具有經濟、實用的特性

智能電網具有經濟、實用的特性，具體表現：一是降低電力需求側管理的成本，提高電網的效率。智能電網通過主動管理負荷，使用戶能夠在用電高峰時段用電，從而降低電力需求側管理的成本。二是促進可再生能源的有效利用，實現低碳、環保的發展目標。智能電網通過與分布式能源和儲能裝置相結合，實現能量的存儲和傳輸，從而減少電力輸送過程中的損耗。三是改善電力供應質量，提高電能質量。智能電網通過合理地設計電能質量標準和優化調度策略，使用戶能夠根據自己的需要調整用電行為。四是提高能源使用效率，減少浪費。智能電網通過對發電、輸電、變電、配電、用電等各環節的優化管理和控制，提高能源使用效率。

2 電力工程技術在智能電網建設中的作用

2.1 有利于提升電網整體效率與水平

電力工程技術在智能電網建設中的作用主要是提升電網整體效率與水平，完善智能電網功能。電力工程技術可以通過輸電、變電和配電等方面實現智能電網的構建。通過應用電力工程技術，可對電網進行全面改造，并且可將電能進行合理分配，以提高電能傳輸效率。

一是輸電方面，可通過電力工程技術的應用，對電網中的高壓輸電線路進行改造，使其具備智能化特征，提高線路的安全性與穩定性；二是變電方面，可以將變電工程技術應用到智能電網建設中，如變壓器、電容器和電抗器等方面的改造；三是配電方面，可利用電力工程技術對配電設備進行改造，使其具備智能化特征，如用電信息采集系統、智能開關等。此外，電力工程技術在智能電網中的應用，可實現對電力系統的自動控制，使電力系統能夠按照預期的運行狀態進行工作[2]。

2.2 有利于加強數據采集計算功能

電網運行數據的采集是智能電網建設中的一項重要任務，電網運行數據的采集對電力工程技術的應用具有重要意義。首先，數據采集工作是對電網運行過程中產生的各種數據進行采集并將其存入數據庫中，以便于電力系統分析人員進行分析和研究。其次，在智能電網建設中，需要對相關數據進行收集和處理。在智能電網建設過程中，必須對電力系統中各種信息進行收集和處理，以確保數據的準確性和有效性。

具體來說，需要做好以下幾個方面工作：一是通過電網運行數據的采集來實現對電網運行狀況的分析；二是通過對電力系統的分析，確保智能電網建設過程中各項工作能夠正常運轉。三是在智能電網建設中，需要借助先進的電力工程技術來實現數據的處理，這樣才能為電力工程技術的應用提供可靠的依據。

2.3 有利于提升系統安全性與穩定性

通過運用電力工程技術，可有效提高電力系統的穩定性和安全性，保障電力系統安全、可靠運行。首先，應用信息技術和通信技術。智能電網建設需要大量信息數據，而這些數據又關系著整個電網的安全運行。具體措施為：一是搭建信息化平臺，在平臺上進行數據分析與處理；二是開發數據管理系統。

其次，建立一個安全穩定的調度系統。為保障電力系統的安全穩定運行，需要建立一個調度系統。調度系統應具備以下功能：一是檢測故障和預測故障，并發出警報；二是監控設備狀態；三是制定安全穩定運行方案。

最后，提高電力設備管理水平和建設水平。智能電網建設需要大量的電力設備投入使用，在實際使用過程中會出現各種問題，因此必須提高電力設備管理水平和建設水平。具體措施：加強對電力設備使用狀況的監管力度；建立完善的電力設備管理制度；引進先進管理理念和技術手段。

3 電力工程技術在智能電網中的應用

3.1 在電源設備建設中的應用

在智能電網建設過程中，需要對電網進行科學規劃，并且需要電源設備的支持。首先，加強對電網建設的規劃設計。由于智能電網是一種新型的電力系統，其規劃設計必須結合當前社會發展需求，以及國家的相關政策法規進行。

其次，要建立健全電網發展規劃管理制度，完善相關法律法規。同時，在電源設備建設過程中要充分考慮到可再生能源發電、儲能發電、電動汽車等新型電源設備，并將這些新型電源設備融入智能電網中去。

3.2 在電力輸送中的應用

由于智能電網具有一定的自愈能力，因此在進行電力輸送時，能夠有效減少電能損耗。目前，我國所使用的電力輸送方式主要有以下幾種：一是架空線輸送。架空線輸送是指利用導線作為傳輸媒介進行電能輸送的一種方式。由于架空線具有良好的傳輸性能以及易于維護等優點，因此在實際應用中被廣泛使用。但是在架空線的運行過程中也會出現一些問題，比如運行成本較高、線路損耗較大、輸電距離較短等問題[3]。

二是電纜輸送。電纜輸送是指通過電力電纜進行電能傳輸的一種方式，其具有安全穩定、投資成本低等優點，在實際應用中，一般采用架空線和電纜相結合的方式進行電力輸送。

三是直流輸電技術。直流輸電技術是指利用直流電進行電能傳輸的一種方式，其具有損耗小、效率高等優點，因此在智能電網建設中得到了廣泛應用。

3.3 柔性交流輸電技術的應用

柔性交流輸電技術是指以電力電子技術、現代控制理論為基礎，以電力電子變流器（晶閘管、有源電力濾波器、可控串聯補償器等）為主要設備，以交流輸電系統的無功補償和動態穩定控制為主要功能的新型輸電技術，具有快速、靈活、安全和可控等特點。柔性交流輸電技術在智能電網中的應用，主要體現在以下兩個方面。

一是柔性交流輸電技術可減少對電網造成的損耗。在現代社會中，各種新型能源如風電、太陽能等越來越多，但都是間歇性能源。這些能源具有波動性、不穩定性等特點。柔性交流輸電技術可通過改變電壓和頻率等方式，將這些不穩定能源進行調整和控制，提高電網的穩定性和可靠性[4]。

二是柔性交流輸電系統還可降低智能電網建設成本。智能電網建設需要大量的資金支持，而傳統的電力系統中一般不會建設大量的電壓等級高、規模大、容量大、覆蓋范圍廣的高壓大容量交直流輸變電系統。另外，由于采用了先進的電力電子設備，因此還可以降低智能電網建設成本和風險[5]。

3.4 能源轉換技術的應用

隨著社會的發展，人們對能源的需求也越來越多，化石燃料已無法滿足當前人們的需求。因此，必須積極應用電力工程技術進行能源轉換技術的應用，以減少對化石燃料的依賴，緩解環境污染問題。在電力工程技術中，應用較為廣泛的是太陽能發電技術和風能發電技術。太陽能是一種清潔能源，可大量存儲在太陽能電池板中。與傳統發電方式相比，太陽能發電具有較多優勢。一是太陽能電池板所發出的電力不需要轉換成其他能源，即可直接傳輸到用戶端。二是太陽能發電不需要消耗其他資源，其本身就是一種可再生能源。此外，太陽能發電過程中產生的電能具有零排放、無污染的特點。因此，使用太陽能發電可以緩解當前電力資源緊張的情況。其次是風能發電技術，風能也是一種清潔能源。在風力發電過程中不會產生有害氣體和煙塵等污染物，也不會對環境造成污染。

智能電網是繼輸變電系統、配電系統和調度系統之后的第四個系統，其主要功能是對電能進行靈活分配和控制，實現電能的優化配置。隨著社會的進步，人們對電力的需求也越來越大，因此為了滿足人民日益增長的電力需求，我國加大了對智能電網建設的力度，但是由于種種原因，在智能電網建設中存在一些問題，因此需要進一步加強電力工程技術在智能電網建設中的應用，以期促進我國電力行業的發展，提高人們的生活質量[6]。