淺析電力設備的智能化發展現狀

張軍召

（濟南森源控股有限公司，山東 濟南 250000）

自從19世紀人類發明電動機和發電機之后，電力能源一直是社會發展的重要推動力。傳統的電力能源多是通過燃燒煤、石油、天然氣等化石燃料獲得，即為火力發電。火力發電技術成熟、可控性高，但會在發電過程中排放大量的溫室氣體和硫化物，危害我們賴以生存的地球環境。近年來，許多國家大力發展清潔能源，利用太陽能、風能、潮汐能發電，避免了電力能源獲取過程中對環境的破壞。但是，這些清潔能源具有分布式、間歇性的特點，會對電網的穩定性造成沖擊，因此必須考慮更加高效、可靠的電力設備。在該背景下，智能電力設備應運而生。

1 智能電力設備的特點

智能電力設備服務于智能電網的建設。智能電網就是指在先進技術指導和應用下形成的高度智能化和高度自動化的新型現代化電力系統。智能電力設備也就是智能電網建設過程中涉及到的硬件設備。智能電力設備融合了先進科學的分析決策技術、人工智能技術、模式識別技術、傳感測量技術、信息通信技術和自動控制技術等，具有不同于一般電力設備的特點和優勢。

首先，智能電力設備可以實現故障的自我診斷，并在一定程度上進行自我恢復；其次，智能電力設備能夠兼容多種發電方式和不同類型的儲能設備，滿足用戶多樣化的用電需求；第三，智能電力設備能夠實現與用戶的交互，及時響應用戶需求；第四，智能電力設備具有非常高的穩定性，能夠在極端環境下或者電網發生故障時，依然維持電網的安全運行；最后，智能電力設備能夠優化資源配置，降低電力輸運成本，提高能源的利用率和經濟效益。

2 智能電力設備的發展現狀

如今，智能電力設備發展迅速，已經覆蓋了電力系統中發電、變電、輸電、配電、用電等各個環節。

2.1 智能發電設備

智能發電設備主要包括3類。首先是以分布式發電作為發電形式的新型能源發電設備，比如光伏發電設備、地熱發電設備、潮汐能發電設備、生物質能發電設備、微型燃氣輪機發電設備以及風能發電設備等；其次，智能發電設備還包括自動控制設備，比如數字型保護繼電器、動態分布式電力控制設備以及智能分接頭變換器等，能夠保證電網的可靠運行；最后，智能發電設備還包括能量轉換、能量存儲設備，比如高能蓄電池、高容量儲氫裝置、飛輪以及燃料電池等。

2.2 智能輸電設備

傳統的輸電設備在進行遠距離輸電時具有可靠性差、輸送效率低等缺點，難以適應新型能源發電的間歇性、分布式特點。該需求直接推動了智能輸電設備的產生、發展和應用。智能輸電設備主要包括以下3類。

首先是柔性交流輸電設備。該類設備能夠對輸電系統的運行參數（比如電壓、阻抗、相位等）進行實時控制和調整，從而提高輸電功率、降低輸電成本、減少輸電損耗。目前已經應用的柔性交流輸電設備有靜止調相機、靜止快速勵磁器、串聯補償器以及無功補償器等。

其次是超高壓直流輸電設備。該類設備主要為換流站和換流閥，實現交直流電之間的能量轉換，即首先將發電廠產生的高壓交流電轉換為高壓直流電，然后進行遠距離傳輸，到達目的地后，再將高壓直流電轉換為高壓交流電。與交流輸電系統相比，直流輸電系統具有穩定性高、損耗低等優勢。

最后是高溫超導設備。主要包括超導磁儲能設備、超導限流器和超導電纜。該類設備利用超導體電力技術，減少關鍵部件的阻抗值，從而降低電力系統的損耗，提高電力系統的穩定性。

2.3 智能變電設備

變電是指電力系統中通過相關設備對電力能源進行的高低壓轉換。變電環節的智能電力設備主要是對電子互感技術的運用，將變電站由簡單的電力轉換設備發展成為信息交換的共享平臺。目前在建的智能化變電站，主要是通過一次設備的智能化、二次設備的網絡化來實現變電站內設備間的信息數據交互。在傳統的變電站中，一次設備和二次設備之間通過電纜進行連接；而在智能變電站中，一次設備和二次設備之間使用光纖、電流互感器、電壓互感器進行連接。

2.4 智能配電設備

配電是電力系統中向用戶分配電能的環節。在智能電網的框架下，配電網正朝著高度自動化的方向發展，以適應分布式能源以及其它智能配電設備的即時插拔。智能配電設備主要包括載波設備、無線設備等數據通信系統，以及光傳感器、電子傳感器、電纜溫度檢測器、電能質量監測設備、電力系統在線狀態監測設備等數據采集系統。因此，基于智能配電設備構建的配電網絡能夠實現數據的采集、通信以及配電網狀態的實時監控。

2.5 智能用電設備

智能用電設備可以搭建電力企業與用戶之間的溝通橋梁，促進電力市場實現競爭機制。該類設備主要分為3種：其一，智能電表，可以實時計費，隨時獲取居民的用電信息，便于供電企業調配電力能源；其二，數據量測設備，能夠測量電力運行的實際情況，監控電力交易數據；其三，智能通信設備，可以通過互聯網技術擴大電網的管理范圍，保證用戶用電環節的安全和穩定。

3 結語

智能化是我國電力系統發展的重要方向，符合節約、環保的可持續發展理念。智能電力設備是實現智能電力系統的基石，對于保障電網的可靠性、安全性有著非常重要的意義。本文簡述了智能電力設備的概念與發展現狀。

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