電力工程技術在智能電網建設中的應用探討

段松凱，王臨銘

（河南機電職業學院，河南 鄭州 451191）

0 引言

電力工程技術主要是指與電能的生產、輸送及分配有關的工程及技術，包括高壓輸變電、無功補償、繼電保護、供配電、光伏電站、火力發電、水力發電等。在傳統的電網建設中，受到各方面因素的限制，電力工程技術的很多優勢無法得到有效的發揮。智能電網是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法和決策支持系統技術，達到電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全目的，符合我國現代化社會發展的需求。

1 智能電網的特征

隨著我國電網覆蓋面積和敷設里程的增加，對電能供應的穩定性有了更高的要求；而環境比較惡劣的偏遠地區，會對電網建設的安全性以及后期的運行產生的影響。智能電網根據地域環境的不同而采用差異性策略，可很好地提升電網架設的穩定性，降低區域斷電的概率。在以往的電網運行中，能源損耗是電力企業面臨的重要問題，智能電網通過智能化的管理模式以及先進技術的應用，能最大限度地降低電能損耗，實現電網運行的節能性目標[1-2]。在城市化和工業化進程快速發展的背景下，電能的需求量大幅提升，以往的電網由于規劃和運行不合理，會導致電能資源配置不均的現象，進而影響工業生產和人們生活的電能供應。智能電網可以根據不同地區對電能的需求，對電能資源進行合理規劃和分配，資源配置較為靈活，可滿足經濟發展對電能的需求。在智能電網中還應用了大量先進的智能化設備，通過對電網的運行狀態進行監控，能夠及時發現電網運行中出現的異常現象，對故障能夠進行自動檢測和定位，及時發出報警信息或者采取相應的保護措施，最大限度地降低故障的發生，確保智能電網的安全穩定運行[3-4]。

2 電力工程技術應用于智能電網建設的必要性

電力工程技術在智能電網中的應用，并不僅是發電、輸電、變電和配電，而且能夠使智能電網的質量得到整體的提升。電力工程技術中的自動化技術在智能電網中的應用，有效提升了電網的運行效率，確保了電網運行的穩定性。在以往的電網中受到種種因素的限制，無法充分發揮出電力工程技術的優勢，而智能電網的智能化、信息化、自動化等方面的特征，為電力工程技術的發揮提供了有利的條件，比如在數據信息采集方面的功能。在以往的電網中，采集的數據無法進行分組，而且受到物理電網自身的局限性，數據采集能力不高。在智能電網中，智能監控預警技術以及用電計量技術的執行都需要電力工程技術的信息采集功能，通過信息采集能夠對用戶的用電需求進行分析，為電力企業制定供電決策提供重要的數據支持 。

3 電力工程技術在智能電網中的具體應用

3.1 電力工程發電技術在智能化電網建設中的應用

電力工程發電技術在智能電網中的應用，主要是借助于電力、電子設備進行電能的轉化和控制，采用新型電子設備能夠最大程度地控制能源的損耗，降低設備的運行損耗，從而提升智能電網的運行效率，為電網向高壓化方向發展創造有利條件。隨著技術的優化和改進，在電力工程發電技術領域研發了更多的新興技術，比如高壓變頻電氣傳動技術，對動態電壓的恢復具有顯著成效。將電力工程研發的新興技術應用于智能電網建設中，能夠推動智能電網的進一步發展。隨著對電能的需求量大幅提升，在傳統能源日益緊缺的形勢下，需要尋求更多的新能源發電技術。智能電網的優勢就是可以容許不同發電形式的接入，這為新能源發電技術的應用提供了重要的保障 。利用電力工程發電技術可將風能、太陽能、水能等新能源發電形式接入智能電網，但是對清潔能源的開發和利用存在季節性和穩定性的弊端，所以在智能電網建設中，電力工程發電技術還應該重點關注新能源的并網技術，確保新能源可以安全穩定地接入智能電網，避免對智能電網造成過大的沖擊，為我國的經濟發展提供基礎的能源保障[5-6]。

3.2 電力工程輸電技術在智能化電網建設中的應用

輸電線路的穩定運行是智能電網正常運行的基礎保障，可有效保證電能的輸送質量，為工業生產和居民生活用電提供穩定優質的電能。我國智能電網的輸電骨架為特高壓電網和各級電網協調共存的狀態，輸電方式主要為直流與交流互聯，并且向大容量和高電壓方向發展 。

為了滿足我國經濟發展的需求，電網覆蓋面積和線路敷設里程逐漸增加，這對電網的輸電技術有了更高的要求，所以要不斷優化輸電技術，確保智能電網的穩定高效運行。在智能電網的輸電過程中，采用特高壓直流輸電技術，這種輸電技術控制較為靈活，在輸電過程中不需要落點，比較適用于遠距離、大功率及點對點的電能輸送，在交流電網互聯中也較為適用。電力工程輸電技術在智能電網中的應用，主要表現為對電網運行狀態進行監測，控制電網運行方式，對電網故障進行檢修，從而確保智能電網的安全高效運行。其主要的裝置有超導無功補償和波形交流變換器；主要技術包括狀態檢測技術、串聯補償技術、可控高抗技術、交直流濾波技術、高壓換流技術、柔性交流輸電技術、集約化維護與運行管理技術、諧波管控技術等。電力工程技術在柔性交流輸電中的技術主要包括：電力技術、電子技術、微電子技術、通信技術和控制技術等。柔性交流輸電技術能夠與原有的輸電方式協調運行，靈活性較強，且有較好的經濟性能，可有效提升電流輸送能力，滿足大功率、長距離電能輸送。

3.3 電力工程變電技術在智能化電網建設中的應用

變電站是智能電網中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，通過變壓器將各級電壓的電網聯系起來。為了將發電廠發出來的電能進行遠距離的輸送，需要將低電壓變為高壓電，在用戶附近再將高壓電變為低壓電，這是變電站所需要承擔的功能。在智能電網中，變電站充分體現了智能電網自愈化、自動化和信息化的特點。電力工程技術在智能電網變電環節的應用，主要功能是利用高速計算機網絡對變電站的運行狀態進行實時監控，通過光電式互感器、有源濾波技術及智能化開關進行智能控制和管理，對收集信息、物理網絡、通信協議和數據模型進行統一 。

3.4 電力工程配電和用電技術在智能化電網建設中的應用

配電是智能電網中直接與用戶相連并向用戶分配電能的環節，在此環節中，需要重點關注中低壓配電網的智能化建設。電力工程技術在配電中的應用主要包括測量技術、配電自動化以及智能儲能技術等。用電是智能電網的終端部分，隨著用戶對電能質量和電能供應穩定性的要求越來越高，電力企業對智能化運營和精細化管理方越來越重視，由此推動了智能電網的建設步伐。電力工程技術在智能電網用電環節的應用主要表現在智能電表、用電信息采集等方面，將以往的統一電價計費方式向階梯電價過渡，既為用戶提供了智能化服務，又達到了節約能源的目的 。

4 結語

電能是工業生產和人們生活的基礎保障，為了滿足經濟發展的需求，我國電網系統不斷優化。在科學技術的推動下，智能電網成為我國電網發展的主要方向。智能電網的應用，不僅提升了電能供應的穩定性和可靠性，同時在綠色環保、經濟高效和環境友好等方面也實現了我國對電網規劃的需求。電力工程技術是電能生產、輸送、分配和使用中的關鍵技術，直接關系到電網運行的效率和質量，而且在新能源開發領域也有重要的作用，為促進我國智能電網的進一步完善奠定了堅實的基礎。智能電網容許各種不同發電形式的接入，為促進我國對新能源的開發和利用提供了基礎保障，為促進我國經濟、生態、社會可持續發展創造了有利條件。