在智能電網建設中電力工程技術的應用

孟繁昌，厲恩強，劉道忠

（山東有寶電力工程有限公司，山東 濟南 250000）

0 引 言

電力工程技術的應用為智能電網建設提供技術支持和保障，包括智能電網的通信網絡、自動化設備、數據處理以及分析系統等[1]。通過電力工程技術的應用，智能電網可以實現對電力系統的實時監測、智能調度、故障診斷以及遠程控制，從而提升電網的安全性、可靠性和經濟性[2]。因此，研究電力工程技術在智能電網建設中的應用，對于推動智能電網建設、提高電力系統運行效率和服務質量具有重要意義。

1 智能電網的技術特點

1.1 穩定性

首先，智能電網利用信息管理平臺采集分析運行數據，實時監測電力系統的運行狀態。通過對電力設備的智能監測和故障預測，及時發現并解決潛在的問題，可以降低電力系統的故障率。

其次，智能電網可以實現設備之間的互動和協同工作。通過智能通信技術和互聯網技術的應用，不同的電力設備可以實現信息的共享和協同控制。例如，將智能電表與配電箱、變電站等設備聯動，可以根據用戶的用電需求和電網的負荷情況，自動調整電力的分配和供應[3]。這種智能化的協同工作使電力系統更加靈活和可靠，增強電力供應的穩定性。

最后，智能電網利用人工智能和大數據分析等技術對電力系統進行優化調度，提高能源的利用效率，保證供需平衡。智能電網可以分析和預測電力系統的實時數據，根據用戶需求和電力資源的分布情況，合理安排電力的生產和消費，從而減少能源的浪費和損耗。智能電網不僅能提升電力系統的穩定性，還能降低能源的成本和環境的影響。

1.2 兼容性

首先，新型清潔能源發電方式，如風能發電和太陽能發電，受天氣和日照等自然因素的影響，發電功率會有一定的波動。智能電網通過實時監測和預測分析，可以自動調控電能峰值，使電力系統更加穩定地供應電能。

其次，智能電網采集和分析電力生產數據，實現不同發電方式之間的兼容性[4]。

再次，使用智能傳感器和監控系統，可以實時監測各類發電設備的運行狀態和發電功率，并分析和整合這些數據，從而管理和調度不同發電方式。

最后，智能電網可通過智能安防和大數據技術，建立與不同發電技術間的協調工作。

2 電力工程技術在智能電網建設中的應用價值

2.1 提高系統效率與穩定性

首先，負荷流計算技術可以實時監測電網的狀態，包括電力供應和需求之間的平衡。負荷流計算是一種基于電力系統的拓撲結構和電氣設備參數，通過數學模型和計算方法模擬電力系統的電力流動情況，并實時監測電網的負荷流情況，及時調整電力供應和需求之間的平衡，可以避免電網的過載和負荷不平衡現象，提高系統的效率和穩定性[5]。

其次，自適應保護機制和實時控制策略可以有效減少電力系統中的故障和失穩事件。自適應保護機制指根據電力系統的實時狀態和負荷情況，自動調整保護裝置的參數和動作策略，以提供更加靈活和可靠的保護措施。同步控制對策則指根據電力系統的即時需求與工作狀態，動態管理電氣設備的狀態反饋和電力分配，并實現電力系統的最佳運作。

再次，根據響應式防御機制和同步控制對策，可以降低故障和失衡發生的概率，提升電力系統的穩定性和安全性。

最后，通過智能化的監測和管理體系可以提高系統效率和穩定性。智能監測系統會實時檢測電力系統的每個相關參數情況，包含工作電壓、電流、輸出功率等，還包含設備運行狀態情況和故障信息。分析和處理這些信息，可以及早發現系統中的異常現象，并采取相應的措施，提高系統的效率和可靠性。管理系統則是對電力系統的運作進行改善和生產調度，包含負荷預測、機器設備調度和能源管理體系等，并實現系統的高效運行資源開發。

2.2 優化電能存儲與調度

控制系統監測電力系統中的電能產出和需求，并根據預測算法預測未來的電力需求和可再生能源的產出。根據這些預測結果，控制系統智能地調度電能的存儲和釋放，以最大限度地滿足電力系統的需求和利用可再生能源。例如，在可再生能源的產出過剩時，電能被儲存到電池或其他儲能設備，而在電力需求高峰期間，儲存的電能被釋放出來，以滿足電力系統的需求。

優化電能存儲與調度具有4 個的優點。第一，優化電能存儲與調度可以提高電能的利用率，提升系統的可靠性。通過合理的儲存和調度策略，最大限度地利用可再生能源，減少電能的浪費和損耗，提高電能的利用效率。第二，通過儲存和調度電能，平衡電力系統中的供需關系，可以減輕電力系統的負荷壓力，增強系統的穩定性和可靠性。第三，優化電能存儲與調度能降低電力系統的成本和環境影響。通過合理地儲存和調度電能，減少對傳統的燃煤和核能發電的依賴，降低電力系統的運營成本和環境污染。第四，優化電能存儲與調度可促進可再生能源的發展和利用，推動電力系統向清潔能源轉型。

3 智能電網建設中電氣工程化技術的應用

3.1 電力傳輸與分配技術

高壓直流輸電（High Voltage Direct Current，HVDC）技術具有獨特的長距離和大容量輸電能力，為遠距離電能傳輸提供解決方案。相比于傳統的交流輸電方式，HVDC 技術能夠有效減少輸電線路的功率損耗。HVDC 技術通常采用電壓源直流換流站（Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC）轉換和控制直流電壓。HVDC 技術通過將交流電轉換為直流電進行傳輸，降低電流損耗，提高輸電效率。HVDC 技術具有靈活性強、控制精度高的優點，可以實現交流和直流系統間的互聯互通。

柔性交流輸電系統（Flexible Alternative Current Transmission Systems，FACTS）主要應用于交流輸電網絡，用于實時調整電力系統中的電壓、功率和阻抗等參數。其中，靜態同步補償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）和靜態無功補償器（Static Var Compensator，SVC）等設備是常見的FACTS 技術裝置。STATCOM通過實時調整無功功率的輸入和輸出，控制電力系統中的電壓穩定性和功率平衡。SVC 則通過調整輸電線路的電抗調節功率因數穩定電壓。根據電力系統的實時需求靈活調控FACTS 技術，可以提升電力傳輸的穩定性和可靠性。

3.2 微電網與分布式發電技術

首先，微電網與分布式發電技術通過結合各種小型、位于負荷附近的發電設備與電力系統，實現能源的分散和靈活利用。分布式能源資源包括太陽能、風能、小型水電等，需要根據當地資源條件和需求量進行選擇和配置。通過將這些分布式能源與電力系統相連接，可以實現電力的分布式發電和供應，減少能源的傳輸損耗。

其次，微電網與分布式發電技術需要使用先進的電力電子設備轉換和控制能源。電力電子設備如逆變器、整流器等將分布式能源資源產生的直流電轉換為交流電，或將交流電轉換為直流電進行儲存。這些電力電子設備具有高效、穩定的能量轉換效率，可以確保分布式能源的有效利用和供電質量的穩定。

再次，智能的管理系統是微電網與分布式發電技術的核心，可以根據能源的實時供需情況進行智能調度和優化配置，從而高效利用能源，保證供電的穩定性。

最后，智能管理系統可根據用戶需求和電力市場的變化制定運營策略，靈活調節太陽能和風能發電，最大限度地滿足用戶的需求，實現經濟性運營。

3.3 配電網優化技術

首先，配電網優化技術通過計算機技術實現微機操控，將配電網的控制操作轉化為計算機指令，遠程操控和監測配電設備。將微機與配電網設備連接，可以實現遠程開關操作、電能計量、故障檢測等功能，提高配電網的運行效率和安全性。

其次，配電網優化技術通過自動化編程，將配電網接觸控制端與系統內總線連接起來，可以自動化控制和管理配電設備。自動化編程根據配電網的實時需求和運行狀態，智能調節配電設備的開關狀態和電能分配，提高配電網的供電質量和能源利用效率。

再次，配電網優化技術利用電氣工程自動化技術改造配電系統中的主站自動化系統。主站自動化技術是配網運作的關鍵，優化主站自動化技術系統，可以提高配網的使用效率和響應能力。

最后，配電網優化技術配合信息交互與自動化功能的邏輯配合，提供更加多樣化且精準的配電網控制信息。通過信息交互和自動化功能，實現配電網設備之間的信息共享和協作，提高配電網的整體效能和靈活性。同時，配電網優化技術提供精準的配電網控制信息，包括實時電流、電壓、功率等參數的監測和控制，還具有故障預警和故障處理等功能。

3.4 電氣設備控制技術

首先，電器設備控制系統將傳輸控制協議/網際協議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）嵌入電氣設備隨機存儲器（Read-Only Memory，ROM），收集、測算、存儲電器設備數據。利用微電子計算機分析和處理電器設備工作原理，可以操縱和監測電氣設備。例如，采集電氣設備工作中相關參數配置信息，完成對電氣設備遠程操作和故障檢測。該控制系統通過TCP/IP 協議與電器設備進行通信，將設備的工作狀態、溫度、電流以及電壓等相關參數實時上傳到控制系統。這些數據可以通過傳感器等設備進行采集，并通過TCP/IP 協議傳輸到控制系統，實現對電器設備的數據收集。控制系統分析電器設備的工作原理，能夠提取出有用的信息，如設備的運行狀態、能耗情況等，從而判斷設備是否正常運行，是否存在故障或異常情況。控制系統發送控制指令，可以遠程操作電器設備，如打開、關閉、調節等。控制系統分析設備的工作數據，可以判斷設備是否存在故障或異常情況。一旦發現故障，控制系統可以及時發送警報信息，提醒用戶進行維修或更換，從而保證設備的正常運行，延長設備的使用壽命。

其次，電氣設備一般會配置大量聯鎖保護設備，以保證電氣設備可靠性和安全性。在挑選自動化技術保護設備時，應該考慮裝置抗干擾性和效率。抗干擾素力強的保護設備可以有效防止外界干擾影響電氣設備，增強設備的穩定性和可靠性。同時，作業效率高的保護裝置快速響應故障并采取相應的保護措施，減少電氣設備的停機時間和損失。

最后，電氣設備控制技術自動化控制和優化電氣設備。通過程序控制裝置和邏輯元件的配合，實現對電氣設備的自動開關、調節和監測。例如，通過設定合適的控制策略和邏輯關系，實現電氣設備的自動啟停、負荷調節和能源優化等功能，提高電氣設備的運行效率和能源利用率。

4 結 論

電力工程技術在智能電網建設中發揮著重要作用，為電力系統的智能化、高效化和可持續發展提供重要支撐。隨著智能電網建設的不斷推進，電力工程技術的應用將進一步完善和發展，為電力行業的現代化轉型和發展注入新的活力。希望文章內容能夠對電力工程技術在智能電網建設中的應用提供一定的參考，促進電力系統的發展。