電力工程中智能電網技術的應用

唐子涵

（重慶市送變電工程有限公司，重慶 400039）

0 前言

隨著社會的發展，能源安全的重要性愈加凸顯，而電能作為重要的二次清潔能源，已成為生產生活所不可或缺的存在，電力系統的規模也更加龐大，電力工程技術也取得了跨越式發展。同時，電力系統自身也面臨著外部攻擊、自然災害、設備故障等諸多威脅，存在著大面積停電的潛在可能，迫切需要建設更加堅強的電網。

1 智能電網技術

首先就智能電網進行介紹，智能電網的建設是在傳統電力網架基礎上發展而來的，綜合應用各類先進的傳感、測量、通信、控制以及計算機等技術，所建立起來的具有高效、安全、智能、堅強、節能環保等優勢的電網，其實現的功能包括故障自愈、智能監控、攻擊防御、大規模新能源接入和雙向互動供電服務等[2]。同時在電力工程領域中，智能電網技術作為一項綜合性的技術，也高效集成了通信、傳感、控制和網絡等諸多先進技術，能夠實現更高效的電網監控及用戶信息溝通，不僅保障了電力系統的安全、可靠、經濟運行，還促進了電力資源優化配置和供電服務的提升，在我國的供電網絡建設中有重要應用。

2 智能電網技術應用優勢

2.1 自動控制水平顯著提高

隨著規模增長，電網運行維護、狀態監測、設備控制等工作量的顯著增加，而智能電網技術的應用，大量先進電網設備已然投入，使其具備更高的自動化水平，顯著降低了系統運維的難度，而且也使得電網故障具備自愈的特點，降低了電網故障的危害性。

2.2 網架結構更加穩定

在長期運行的過程中，電網時常遭受自然災害的破壞，再加上電力負荷的急速增長，網架結構的穩定性受到了極大的考驗。一旦電網網架癱瘓，會帶來不可估量的損失，這也就迫切需求建設智能電網。而智能電網技術的發展，特別是高壓供電網絡的建設，使得電網結構更加完善和穩定，還彌補了能源地域性分布的不足，即使在特殊條件下，也能夠達到穩定供電的基本要求。

3 現代智能電網技術應用

3.1 柔性交流輸電技術

作為綜合性輸電技術，該技術綜合了電力電子、通信、控制等諸多技術，在智能電網建設中有重要應用，使交流輸電的控制更加靈活。該技術的關鍵在于為輸電線路提供容性或者感性無功，進而獲得更高的輸電效率及質量，還有效降低了輸電損耗。其主要應用裝置有可控串聯補償裝置、靜止調相器、并聯補償裝置等，對于交流輸電特性有很大的改良作用。柔性交流輸電技術的優勢在于改善了原有長距離輸電控制緩慢、不精確的局面，提高了輸電網絡的可靠性，而且還能夠靈活調節輸電線路的潮流，使得線路輸送能力得到顯著提高。此外，還能夠減輕電網系統故障的影響，對于電網安全及穩定性極為有利。

3.2 直流高壓輸電技術

現代電網的發展不僅要趨向智能化，還要向著高壓、超高壓領域發展，對于改善我國區域能源分布有較好效果。由于直流高壓輸電有著穩定性高、不存在同步問題、線路造價低走廊窄、傳輸節能效果顯著等優勢，而在高壓輸電系統中獲得較多應用，并已建成多條直流高壓輸電線路。換流器是其關鍵設備，能夠實現直流輸電和交流配電，為了降低換流器中諧波的危害，還要采用交流濾波器等設備。同時，在可控硅換流器的作用下，輸電線路的功率能夠進行快速靈活的調節，甚至實現潮流翻轉，有利于電網事故狀態下的緊急支援。直流高壓輸電技術已取得很大發展，但還需繼續研發，以彌補當前直流傳輸技術的不足。

3.3 智能電網監控技術

在智能電網的構建中，智能監控技術發揮了重要作用，收集電力系統各環節中的狀態信息，為電網集中調控奠定良好的基礎。智能電網監控系統結構如圖1 所示。首先，在發電環節，通過智能監控技術能夠對機組狀態、電能參數指標、動穩態特性等進行實時的監控，進而對發電出力、頻率以及無功等進行高效的調節；其次，在輸電環節，借助于智能監控技術，能夠掌握網架結構節點的電能指標以及輸電線路、桿塔等設備的運行狀態，還能夠對輸電設備的穩定性做出智能的評估，并且在智能監控系統的幫助下，輸電線路故障能夠得到更快速恢復或者說自愈，保證供電連續性[3]；再次在變電環節，能夠掌握重要變電設備的運行參數，還能夠將變電站現場接入視頻監控，對于無人駐守的變電站的安全防護很有幫助；最后在配電環節，當前基于SCADA 系統的智能配電網建設更加完善，這也依賴于智能監控技術的應用，對于配網開關等設備的狀態能夠實時監控，減少了人力運維的成本，也使得配網供電可靠性得到很大提升。

3.4 電能質量優化技術

隨著電力用戶規模的擴大，再加上分布式電源的接入，使得電能質量控制有很大的難度，其中最為典型的便是無功不平衡和諧波問題。為此，電能質量優化技術迎來較大發展，充分吸取了自適應無功補償技術的優勢，并且有效結合了濾波器技術，使得電能質量獲得較大改善。此外，電能質量優化技術不僅為用戶提供了更加優質的電能，而且對于電力系統本身的運行安全及經濟性也有幫助，也為電力供應市場優化提供了新的模式。評估體系的建設也是電能質量優化技術應用的重要內容，能夠幫助技術人員開展電供電可靠性和安全性的評價，對電能質量的改善有很大幫助。

圖1 智能電網監控系統的結構圖

3.5 能源轉換技術

當前，盡管主要的電能供應來自煤電和水電，但為了緩解環境和能源的壓力，清潔能源的接入已成為趨勢。國家也同樣高度重視新能源的開發，而能源轉換技術的研發與應用，對于清潔能源能否高效安全地接入電網很是關鍵，也是新型能源開發的重要內容。如今，大規模的光伏、風力電站，在建或者已建的已初具規模，國家電網政策是優先吸納新能源電力，如何提高電能轉換效率便成為清潔能源開發的核心內容。雖然我國光伏、風電等規模已處于世界前列，但在能源轉換技術方面還有較大的發展空間。

4 智能電網技術的應用效果

4.1 有利于發電環節的改進

在電力系統中，發電環節從根本上決定著電能供應的可靠性，智能電網技術的應用，使得電能轉換的效率顯著提升，顯著降低了發電環節的能源損耗，也拓展了電網電源的來源，使得大量清潔能源得以高效入網，極大緩解化石能源緊缺形勢。同時，智能監控技術實現了發電設備狀態的實時監控，對電力調度來說，可以實時掌握機組出力，也便于及時的進行調控，更好的維護電力系統中的發用電平衡，對于發電電能質量也有較大改善。

4.2 智能配電網建設愈加成熟

隨著智能監控技術的發展，對配網運行設備的狀態監測、用戶用電信息的實時采集以及配電線路故障自愈等提供了技術支持，從客戶的角度極大提高了供電可靠性。配電自動化系統的建設，也主要依賴于智能電網技術，承擔著配網的運行監控、事故處理、日常運維等業務。在我國有著龐大的配電網絡，配網的安全、經濟、高效管理直接關系著用戶利益，為此，智能配電網建設迫在眉睫。盡管在城市范圍內配網智能化發展已取得較好成效，但在許多落后地區配網供電可靠性依然堪憂，需要加大智能電網基建投入，還要不斷研發新型智能配網設備，推動智能配網更好發展。

5 結語

綜上所述，隨著我國經濟持續發展，電能需求的增長的同時推動了電網的建設，同時智能電網技術也取得較大突破，尤其是高壓直流輸電、柔性交流輸電、智能電網監控等技術的應用，極大的促進了智能堅強電網的建設。在將來，智能電網技術仍有很大發展潛力，這也是電力工程行業發展重要推動力，相關部門應持續關注智能電網技術研發，努力營造更加智能化的有序供電環境，促進我國電網向著更大、更強、更快的方向發展。