電力工程設計的電力系統規劃設計探討

王心如，田春燕，陳 瑤

（1.青島嘉誠電工咨詢有限公司，山東 青島 266000；2.青建集團股份公司，山東 青島 266000；3.盛豪建設集團有限公司，山東 濱州 256600）

電力對社會經濟的發展起到較大的推動作用，沒有電力工程的支撐，我國的經濟建設是不可能發展的。目前，由于社會和經濟發展的需要，電力工程的設計和施工日益增多。而在電力工程設計中，采用科學的方法來進行設計，將會對整體的電力工程建設狀況起到較大的作用，同時也會直接影響到電力系統未來的運行。這樣就能更好地進行設計，提高電網的穩定性，對電網的安全運行起到積極的作用。

1 電力系統規劃設計的概述

1.1 電力系統規劃的組成

電力系統的規劃工作，涵蓋環境保護、能源建設、社會建設、交通運輸等各個方面。由此可見，電力系統規劃是一個很強的綜合性工作。電力系統的規劃設計需要立足于社會經濟的發展需要，它不僅關系到電力系統的運營和發展，而且關系到國家的社會發展。電力系統規劃包括電源規劃、負荷預測、無功規劃和網絡規劃。電力系統的供電計劃是建立在對負荷進行預測的基礎上，充分考慮各種因素，在此基礎上，對電網進行合理的供電計劃，以適應當前巨大的用電負荷。電力負荷試驗的目的就是為了更好地預測電力負荷在時間、空間上的分布情況，從而為電力系統的規劃與調度提供科學、合理的依據。電力系統規劃就是根據電網規劃和負荷試驗的結果，在保證電網規劃合理的同時，節省投資。

1.2 電力系統規劃在電力工程設計中的重要性

首先，電力系統規劃與設計是電網安全運行的重要保證。當前，我國的社會和經濟發展對用電的需求逐漸提高，而目前的電力工程施工現狀與用電需求不相符合。然而，電力工程的建設符合整個社會的發展方向，所以，在實際的施工中，應該對電力的具體需求進行詳細的調查，并做好相關的預測，以便為電力工程的施工提供參考，保證電力工程的正常開展。其次，電力系統規劃與設計是電網發展中獲得經濟效益的重要手段。電力企業在經營活動中，不僅要獲得一定的經濟利潤，還要承擔起人們的生活和生產所需的基本能源，它是市場發展的重要組成部分，需要實現經濟與社會效益的協調發展。做好電力系統規劃和設計工作，能使電網資源得到最優分配，取得較好的效益。最后，電力系統規劃與設計促進整個電力工業的發展。當前，用電供需之間存在著相當大的矛盾，這已成為我國電力工業發展的一個重大難題。與此同時，隨著我國經濟的迅速發展，電力資源在人民生活和生產中的作用逐漸擴大，應合理地規劃電力行業的可持續發展，推動國民經濟的發展[1]。

1.3 常見問題

要想更好地滿足用戶的用電需求，達到電力系統規模擴大的目的，就需要對電力工程項目計劃的實際情況進行全面的歸納，增強其計劃的合理性與實用性。存在的主要問題有：第一個問題是前期準備工作不夠充分。在對各個地區的電網資源進行采集的時候，會出現數據不對稱的情況，根據收集到的數據，對該地區的電力系統的運行狀況進行分析，同時也對地方的經濟水平進行分析。由于最后的分析結果精度不高，無法對其進行具體的維護，使得電力系統的規劃無法得到可靠的支撐，從而使得后續的電網建設問題頻頻發生。第二個問題是資料的更新不夠及時。在網絡信息化的背景下，現代化的電力系統中的數據是動態的，所以需要實時地獲得最新的數據。若資料更新滯后，則容易造成資料的偏差，造成用電計算的精度下降，從而削弱了計劃的作用，未來的電力系統預測誤差將逐步增加。

2 電力系統規劃設計應當遵循的原則

2.1 安全性原則

安全原則是電力系統整體規劃設計工作中最需要遵循的一個重要原則，這是由于在電力系統的規劃設計工作中，要把所有有可能造成安全隱患的問題和因素都消除，如果電力企業有條件，還應該在該體系中設置一個具有現代系統監控功能的可以長期使用的設備。

2.2 周期性原則

電力系統有關的規劃設計工作需要在預定的時間內完成，特別是對規模比較大的電力企業來說，它需要在規定的時間內完成與電力系統有關的規劃設計工作。要達到這個需求，首先要有一個完整、科學的電控系統相關的規劃設計方案，在限定的時間內完成規劃設計工作，才能為后面的工作打下基礎[2]。

2.3 成本原則

對電力系統進行規劃設計的人員來說，不僅要注意到系統的功能的實現，還要計算出電力系統所需的規劃設計費用，唯有投入成本和系統功能效應處于同一平衡點，才能達到最大的效益目的，并符合成本節約的有關條件。

3 電力系統規劃設計的應用

3.1 電源規劃和設計

在對電源進行規劃與設計的時候，要與有關部門對電源發展的規劃相一致，同時要對市場趨勢有一個準確的了解，盡量使該地區的資源得到最大的優化。同時，也要遵循協調發展的原則，制定符合地區發展要求的供電計劃。在整體的電力系統規劃設計中，電源計劃設計是最重要的部分，其主要的規劃與設計工作包括：對擬建地區及周圍地區的電源狀況進行統計與分析，并對各地區的電源數據進行統計與分析，從而提出切實可行的供電方案。電力電源有兩種，一種是本地電源，另一種是統調電源。另外，隨著計劃的實施，將會有更多的新能源機組投入運行，因此，需要對各種電源的出力進行分析。

3.2 電力負荷設計

電力系統規劃與設計中最基本的工作就是對電網的用電需求進行預測，并對其所在地區進行勘測。首先要對該地區的電網負荷進行分析，根據該地區電網建設的規模而定。若規模較小，則可作短期預報。在過去的幾年里，電力負荷的預測一般都是依靠經驗來進行的，因此，根據國家多年來的經濟發展與運營資料，來預測所在地區的電力負荷。另外，還有一些其他的問題，例如附近是否有規模大的工程、是否會受到電力施工的影響等，都要提前做好預防和控制的準備[3]。

3.3 電力系統計算

3.3.1 穩定計算

簡而言之，穩定計算就是指一個可以使一種穩定的發展狀態達到的水平值，它的工作就是對電力系統中出現的各種故障進行模擬計算，從而逐漸地達到穩定的水平狀態。當人們想要計算出一個系統的穩定性時，首先要做好基本的穩定性計算，只有這樣，最后的穩定性計算結果才符合規范的要求。如果將其應用于某一電力工程的設計中，則會涉及許多不同的計算運算，例如電力系統的穩定性計算、電壓的穩定性計算、頻率的穩定性的計算等。只有按照有關規定嚴格執行穩定性計算的每個步驟，才能確保最終的電力工程設計成果。

3.3.2 潮流計算

潮流計算是電力系統中的一個分支，它的作用就是對電力工程網中所包含的各類功率和電壓進行計算，通過對潮流計算的運用，可以更精確地判斷出電力系統的主要運行模式。另外，還需要分析電力系統的基本操作需求，然后檢查電力系統中的各個部件，判斷它們能否符合系統的基本操作需求。在此基礎上，有必要對含在電網中的儲電保護設備進行檢測，為電力系統規劃設計者提供基礎數據和初始值信息。

3.3.3 無功補償計算

在電力系統中運用無功補償的主要目的是為了更好地計算出電力系統中存在的感應負荷，進而對其進行無功功率性補償，這樣就可以減少在傳輸過程中由于無功而導致的損耗概率。

從本質上講，在電力系統規劃和設計運行過程中，多采用無功補償來保持電源間的平衡。在規劃設計階段，如果存在與無功補償設備的總容量和包容量相關的問題，則要對單組低壓電容器進行投切，這時要對電壓波動進行校核，然后對附近區域的無功平衡進行分析，從而得到調相調壓值。

3.3.4 短路電流計算

短路電流的計算主要是為了發現電力系統中存在的各類故障，這些故障通常都是由電網短路引起的。如果要測定電力系統中導致短路故障的各類電氣元件的不定性因素，則要先計算出電流值，再計算出短路電流，按照一定的程序進行相應的計算，這樣才能保證電力工程的選材，從而更好地確定出最適合的電力設備。此外，在確定了電網的網架結構和運行模式之后，應該根據相應的短路電流計算結構對組成電網的有關裝置進行校驗，從而保證所選電網裝置的穩定工作[4]。

3.4 平衡電力電量

在對電力系統進行規劃設計時，需要對電能的平衡進行控制，使電能保持平衡，這樣才能對電力系統進行有效的約束和管理。通過對電源的功率進行分析，可以對電力負荷進行預測，從而可以對電力系統中所含有的電能的均衡性進行計算，并且通過對平衡計算的結果進行分析，可以決定電力系統的最后布置和建設規模。

3.5 接入電網系統

在制定接入電力系統前，需要對該地區的原有電網分布狀況、分布特征、電網發展計劃等進行細致的分析，確定電力系統在電力工程中的地位和重要性。然后，將國家和有關部門的意見，和國家電網的整體規劃相結合。接入網絡的選擇要經過多方面的對比，在對其進行對比時，應本著可持續發展的思想，倡導綠色環保、綠色環保的電力項目。當然，這也要符合國家的政策，要按照科學發展觀的要求，充分利用現代科技的力量，讓電網規劃設計更好、更全面。

3.6 專業性的提升

要想科學地進行系統的設計，首先要對電力系統工作的可靠度進行精確的計算，只有綜合地對比和分析各項計算結果，才能最終決定最優的系統設計方案。而要做到上述工作，首先要明確電力項目工程的建設規模和電力系統的投入時間等，其關鍵是要向電氣工程管理部門提供關于電氣系統設計的有關數據信息，從而提高整體電力系統規劃設計的專業性[5]。

4 電力系統規劃設計中需要注意的內容

4.1 前期規劃階段

在電力工程電力系統規劃設計的前期，首先要進行科學的調查和數據的搜集，只有這樣，才能對整個施工現場和周圍地區的電力系統的總體情況有一個大概的認識。另外，還要對當地的變電站、發電廠、輸電線路等進行信息調查，并對所搜集的信息進行系統的分析與比較，并以此來構建一個完整的數據信息庫，為以后的項目建設提供足夠的信息支撐。

4.2 規劃設計階段

在進行電力系統的規劃設計工作過程中，一定要時刻秉承著與時俱進的設計思想，對市場進行實時的搜集，對產業中涌現出來的新技術、新變化進行跟蹤，并對與計劃環節有關的工作做好計劃處理，使有功和無功的協調一致。另外，還要及時地更新電力主網的各種數據信息，通過仔細仔細的觀測，積極地搜集資料，把觀測的結果記錄下來，為文本型計劃報告的編制提供資料支撐，保證設計者可以時刻掌握電網的變化和總體情況。卷軸上的設計方案、工藝流程、設備選型、設施布置、結構類型、材料選擇等都要滿足安全、經濟、操作、檢修、維護、施工方便、成本低廉、原材料節約的需要。只有滿足以上幾個條件，才能制定出具有較高經濟性和實用性的電網規劃和設計方案。在新項目的設計中，要想保證設計工作的成功，就需要了解當地的電力系統的負荷情況，并搜集有關電力系統的最新信息，保證在電力系統計劃設計工作中有詳盡、可靠的數據資料，從而使電力工作人員可以不斷地改善和完善相應的方案設計，保證設計的實時、科學。從另外一個角度來看，適時地更新電力系統計劃設計，也可以從根源上保證設計思想的最優性，使其設計成果更加科學、經濟。

5 結語

綜上所述，電力工程施工的好壞直接關系到人民的用電安全。在施工過程中，要根據工程的實際施工狀況和用電的負荷狀況來規劃和設計電力系統，從而保證施工質量。同時，對電力系統的操作要綜合考量，防止在施工過程中發生失誤，對電力工程設計進行科學的規劃和設計，對電力工程的建設質量和電網的穩定運行都有較大的影響，而對電力企業而言，也是一種節約。