電力工程技術在智能電網建設中的應用研究

張國龍

（聊城電力工程監理有限公司 山東聊城 252000）

智能電網的建設并非易事，其涉及到較大的人力、資金、技術、設備等問題，在建設過程中，一旦未能滿足其中的某項條件，就會導致智能電網建設工程進度滯緩，成效不足等［1］。除此之外，也可能造成一定的安全事故，因而，為保障智能電網建設的安全性、高效性，必須合理引入相關電力工程技術。

1 智能電網

從當前對智能電網的研究及部分地區對智能電網的實際建設情況進行分析可以發現，智能電網相對于傳統的電網技術顯示出了其鮮明的特點。

1.1 智能化

我國智能電網建設中合理融入了科技元素、設備元素、智能設備開發等，通過將供電網接入計算機控制系統，實現對電力運輸的實時診斷與控制，自主、智能地調控節能、增效，并消除在電力運輸過程中存在的隱患。

1.2 節能

在以往傳統的供電網絡中，實現對電力的供應及運輸往往包括有以下幾個環節，即“發電→變電→輸電→配電→用電”，從供電的各環節就可看出，以往的供電網絡傳輸路徑較長，且在電力傳輸過程中更伴有對資源的嚴重浪費。在智能電網建設過程中，有效融入了多項科技元素，如移動式變電站、超導電力等，很好地彌補了傳統電力網運輸中的不足之處。

1.3 安全性與穩定性

智能電網的建設對于各項電力設備、材料等的質量要求不斷提升，智能電網建設中也往往更傾向于搭建結構更為苛刻、更為嚴謹、質量更有保障的電力網結構，避免電力運輸過程中發生各項安全事故［2］。

2 電力工程技術在智能電網建設中的作用與問題研究

2.1 電力工程技術在智能電網建設中的實際作用分析

2.1.1 促進資源整合與節能環保

從我國電力生產現狀進行分析來看，雖然我國已經在大力發展水電、風電、太陽能發電、核電等技術，但占據絕大比例的仍舊是火力發電，而火力發電極易造成環境污染與資源消耗，在此基礎上，若是因為輸電而發生能源的消耗問題，將對我國貫徹綠色可持續發展理念造成嚴重的影響。而智能電網技術的應用則可提升能源的包容性，進而有效降低能源損耗的控制成本。

2.1.2 牢固電網結構，保障輸電的穩定性與安全性

輸電作業存在著復雜性，其中涉及多項電力輸送技術、供電技術及先進設備，若未能重視對電力輸送速度的調節，未重視對關鍵環節的調控與監測工作，必然會導致輸電過程中發生各類意外事故，如造成線路中斷、發生爆炸等問題。即便在極為重視電力安全輸送環境的當下，我國各地區供電公司都會定期對供電線路進行檢查、維護、更新等，但一些設備長期在外界環境中運行，由于檢查方法的實用性較低、檢查間隔時間較長等，仍舊存在著較大的安全隱患，影響到了設備的正常使用。由此，在進行智能電網建設時就需要重視對輸電過程的分析工作，提升輸電設備的使用安全性，以此來保障輸電過程的安全性與穩定性，牢固電網結構。

2.2 電力工程技術在智能電網建設中的實際問題

2.2.1 智能電網建設的總體水平較低

我國當下極為重視智能電網的建設工作，但由于智能電網在我國電力輸送中的實際應用時間相對較短，相應技術研究尚不成熟，以及其他種種原因所致，我國智能電網的建設還存在諸多問題。智能電網建設與投入使用時，需要將采集的電流、電壓等信息融入電子信息網絡中，通過網絡保護、計量等信息，需要時直接從網絡層來進行搜索與應用，如此一來，則可及時發現并排除關鍵性問題，避免未在第一時間解決問題而發生更為嚴重的后果。但我國智能電網建設的總體技術水平相對較低，部分電力工作人員的工作理念未及時更新，仍舊停留于以往傳統電網建設階段。因而在電網結構對周圍環境的影響較大，承受力較低，伴隨著我國對智能電網建設總體要求的持續提高，缺失高素質的電力人才、電力工程技術等，就極為容易對智能電網建設成效造成影響，使得電力工程技術與智能電網的自動化水平、經濟性明顯不足，難以滿足國家對智能電網建設的總體要求。

2.2.2 總體建設技術水平較低

伴隨著我國各領域對電力需求的持續增加，使得我國電力企業迎來了高速發展時期，然而在供電企業不斷發展的這一期間，暴露出越來越多的電力輸送問題。為解決電力輸送問題，保障用電安全，智能電網的建設就成為了我國當下該領域的重點建設內容［3］。從智能電網的應用優勢來看，可很好地保障電力輸送的安全性，提升電力輸送的穩定性；同時，智能電網的運用還有著節能優勢，降低電力輸送過程中的能耗，傳統電網的電力輸送環節較多，在電力輸送時就可能發生較大的能耗，這十分不利于我國節能環保的發展，而智能電網則可有效實現發電、用電的轉化，降低能耗，符合我國現階段的綠色發展理念。但由于我國整體的電力技術水平相對較差，總體建設技術水平較低，降低了對電力資源的整體利用效率，不論是電力工程技術還是智能電網的建設技術都需要進一步提升。

3 電力工程技術在智能電網建設中的實際應用分析

3.1 活用能源轉換技術與配電網自動化技術

能源轉換技術的應用對保障我國的電力安全生產及保障電力安全運輸等有著重要作用。該技術的應用中涉及有多項子系統支撐，要求電力工作人員必須對各項子系統技術有充分的了解，以此來減少電力生產中對資源的消耗量，降低電力傳輸中對能源的消耗等。能源轉換技術包括有分布式與可再生式技術兩種，其中，分布式技術運用范圍更為廣泛，在各地區供電網建設及智能電網的建設中均被使用到。例如，常見的分布式技術就有著分布式儲能技術、超導儲能技術等，通過擴大電力的儲存容量來為改善能源消耗問題提供前提條件［4］。而分布式發電技術同樣為智能電網的發電、用電轉換提供了基礎條件，常見的發電方式包括有風力發電、太陽能發電等，在滿足我國電力生產的同時，又保護了發電區域周圍的環境，保障了當地的生態平衡?？稍偕侥茉崔D換技術強調的是對可再生資源的循環利用，其更為重視發電、環境之間的效益平衡。

配電網自動化技術在基于智能電網應用實例持續增多的基礎上得到了進一步的發展，其綜合應用了數字化技術、智能化科技作為輔助，結合智能電網，可為人們提供穩定性的電力能源，滿足人們日常生活中對電力的需求。配電網自動化技術的應用需要有效結合地區調度系統、數據采集系統等，結合信息交互總線來連接配電主站，實現電力的供應，保障電力供應的安全性。同時，重合器、斷路器等設備的應用則可進一步實現對電力傳輸的調控，為智能電網的建設與實際應用提供基礎。配電自動化系統架構如圖1所示。

圖1 配電自動化系統架構

3.2 移動式變電站在智能電網建設中的應用

移動式變電站配電系統相比于一般的配電系統而言更為經濟、安全。將移動式變電站靈活應用于智能電網的建設中，可很好地保障供電的安全性、高效性。更為重要地是，不同于常規的固定變電站，移動式變電站往往作為一種電網的補充電源，在各地區供電系統中都有著一定的應用，這也體現出了此類變電站的靈活性，為各地區電力的靈活供應，保障電力的穩定性，實現各企業的安全生產等提供了便利。在我國移動變電站的設計中，往往采用的是小容量、低電壓的變電站為主，尤其是甘肅省、山東省、貴州省等地區得到了大面積的應用。從部分學者的調查來看，這些省份所建立的移動式變電站多為110kV 變電站，往往是通過卡車進行運輸，并采用拖掛的方式來移動到適用地區，以此來實現對臨時電網的連接、臨時電力的供應等，相比于常規變電站的電力供應，更多體現了移動式變電站的根本特點，移動式變電站示意圖如圖2所示。

圖2 移動式變電站示意圖

智能電網建設中，移動式變電站往往被運用于以下幾處。（1）故障代替：在常規變電設備、變電站及電力網等遭受了人為破壞、無故發生故障等問題時，無法在短時間內修復，或者因為考慮成本而需要重新建設時，為保障該段時間內對該地區的正常電力供應，就需要采用到移動式變電站，其代替常規變電站發揮正常的供電作用。（2）工程施工：眾所周知，工程施工對于電力的需求是極大的，但部分工程由于地理位置的影響、無法在常規變電站中接入電線，獲得電力供應，此時，為保障工程順利推進，則需要采用移動式變電站，滿足工程用電需求，且移動變電站配以智能電網，可很好地實現電力供應，并降低能耗，降低對周圍環境的影響［5］。（3）電力補充與電力調度：移動式變電站的應用可在以往傳統的變電站容量不足時起到電力補充的作用，對于緩解當地的電力供應緊張問題起到了積極作用，除此之，在智能電網中引入移動式變電站，可轉帶部分重載負荷，降低電量高峰、低谷對電力運輸的影響，提升電力傳輸的穩定性［6］。

3.3 超導電力

作為電力工程技術新的發展方向之一，超導電力技術的研發并投入到實際應用中后可緩解當下我國電力資源不足的這一問題，使電力生產領域產生重大變革。超導電力將會作為21 世紀為電力工業中位移的高技術儲備方式，對于保障電力運輸、擴大電力容量儲存等均有著重要作用。在我國學者的研究中指出了超導電力技術的應用需要包含輸電電纜、限流器、電動機、發電機等，且還包含了超導儲能系統及系列產品。研究指出，超導電力與超導技術合理應用于智能電網的建設中，基本可保障電力系統的穩定性。如超導系統作為一個獨立、反應快速的電源，將其引入到電力系統中，能顯著提高系統的有功備用率，保障系統在發生故障后的應急能力。超導系統所提供的快速的有功及無功調節可增強整個智能電網系統的可控性，提升應對大擾動的能力。超導系統在智能電網建設中還可實現建立“集約型”電力系統，“集約型”電力系統的構建核心在于提升電力運輸的穩定性、安全性，使得電力可得到合理的應用，并且提升電力傳輸的效率。智能電網建設中，強調電力傳輸的安全性、穩定性，降低能耗，實現對電力傳輸的自動化控制，而“集約型”電力系統的構建采用的以超導電纜作為基礎材料，而超導電纜本身就具備著低損耗及結構緊湊的特點，這對于提升電力傳輸效率有著助力作用。從安全性的角度進行分析，可以發現，超導電纜的應用可保障智能電網電力輸送中的安全性，且由于超導變壓器、超導電機等容量有限，占地面積相對較少，其也擁有著極高的環境適應能力，在大城市及特殊空間的供電中可發揮積極作用，如工程建設區域、隧道建設等。

4 結語

隨著我國社會各界對電力需求量的持續增大，電力行業迎來了新一輪的發展機遇，但同時也面臨著較多的挑戰，供電過程中必須要保障供電效率與安全性，避免發生電力供應不足、供電障礙等事故。智能電網的建設對于保障電力供應的安全性與穩定性有著積極意義，而在智能電網的建設過程中，更需要合理應用電力工程技術，如能源轉換技術與配電網自動化技術、移動式變電站、超導電力技術等，提升傳輸效率與整體的安全性，降低傳輸過程中的能耗問題。