电力工程技术在智能电网建设中的应用

何韶华 谭亮亮 谭明明

摘要：中国的电力系统正面临着越来越剧烈的创新和机会，智能电网具有、健康、安全、洁净以及耐用性等优点。自中央新疆工作座谈会以来，新疆经济社会持续快速发展。高耗能、大工业负荷急剧增加，虽然新疆电网整体供需能够满足需求，且有较大外送能力，但局部大负荷集中区域的电力供应仍面临较大压力。电网建设发展与电源建设、负荷增长存在阶段性不匹配现象。现阶段，新疆电网老旧设备缺陷和隐患数量较多，运行维护工作量大。本文在分析了智能电网的发展进程以及推行过程中的脉络趋向的基础上，剖析了智能电网建设过程中电力工程技术的应用，并对其中存在的问题提出了相应的解决措施。

关键词：电力工程技术；智能电网建设；实际应用

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

智能电网顾名思义是在传统电网的基础上发展而来的。传统电网系统的体系内部以多处的单独信息模块组成，信息共享能力差，且智能化程度相对较低。而智能电网则可以规避由于信息孤立带来的不便，获取较为完整和联通的信息，使资源配置效益最大化。智能电网利用大型传感设备对电力发起、电力传送、电力分配和电力供给等中间环节中至关重要的各种电力设备的使用和工作情况进行实时把控；将以上设备传来的信号与DATA通过内网或更广泛的网路系统进行收集与整理；通过对相关数据的分析、发掘，达到对整个电力体系运行的监管与优化。

一、智能电网的发展趋势

1、智能电网的搭建首先应该保证电网的坚固性,只有坚固的电网系统才能够将电力资源与电力供应所消耗的能源有机整合形成最大范围优化能源分配的目的，同时对于电力供给的安全性和可靠性提供了相对有力的保证。国外的智能电网研究主要集中在对电力配给的方向，而我国电力系统应该首要解决局部地区不断上涨的电力需要，应该将更多的关注点集中在如何将智能化电能输出的领域，结合相关特高压电力网络的建成和开发趋势，提高对特大电网调度的安全性能，保证电网整个系统的安全性和运行期间的稳定性。

2、2009年5月，国家电网公司明确提出建设具有“信息化、自动化、互动化的智能电网”，计划到2020年全面建成坚强智能电网。由于地缘和历史原因，新疆南疆区域智能电网起步晚，始于2009年，其中和田电网在2013年年底初步建成2座110kV智能变电站，按照智能电网规划从2013年以后建设的110kV及以上变电站将全部实现智能化，在未来的两年时间将陆续建成1座220kV智能变电站，5座110kV智能变电站。

国网和田供电公司依据国家电网公司《2011年智能电网项目建设意见》、《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》等文件要求，积极响应国家电网公司建设坚强智能电网的战略部署，认真组织学习前期积累的配电自动化试点工程的建设经验，在充分考虑和田地区配电网现状的基础上，紧密结合《和田县2015-2020年配电网规划报告》、《国网和田供电公司35千伏及以下电网发展专项规划报告》，以持续提升供电可靠性和优质服务水平为目标，分步、有序地开展和田地区配电自动化规划、建设工作，力争2020年初步建成以“信息化、自动化、互动化”为特征的坚强智能配电网，进一步推动建设坚强智能电网的进程。

二、智能电网建设中电力工程技术的总体运用

1、发电过程中的运用

智能电网建设作为有较高技术含量的电力工程技术，通过对电子设备实现了电能的转化和控制，极大的降低了电能的消耗和机电设备的损耗，极大的提高了发电机和机电设备的工作效率。随着电容技术的发展，目前市场上使用的半导体功率元件的容量有了很大的提高，并朝着高压的方向发展。并且，电力工程技术中也涌现出一大批高精尖技术，如同步开断技术的智能开关、新型超高压输变电技术的高压直流输电、电气传动技术的高压变频等等。

2、电源部分的运用

为了满足用户的不同电子设备和电器元件的用电需求，电力工程技术能够为接入智能电网的用户提供个性化的电源供应，如直流电源、交流电源、恒定频率的交流电源等等。举个例子，蓄电池充电一般采用直流充电的技术，但变电站（所）就可以采用直流电源和交流电源的充电方式，而大型的电子计算就已采用高频的开关电源。

3、输电过程中的运用

因为智能电网的运营需要的电能质量较高、电网工作状态较为稳定等，而这些条件的满足又和电力工程技术中的谐波抑制技术和无功补偿技术息息相关。随着电力工程技术的不断发展和智能电网建设的不断完善，一大批适应智能电网建设需求的新型装置也大量涌现，比如超导无功补偿装置和薄型交流变换器等等。对于输电工程线路较长、输电容量较大的时候，一些国家和地区通常采用直流电的输电方式。而我国的此类输电线路的发展，特别是高压直流电的输电线路，通常采用晶闸管变流装置来作为送电和受电两端的整流阀和逆变阀装置。

三、智能电网建设过程中电力工程技术的具体应用

智能电网建设中电力工程技术的具体运用主要体现在电能质量优化、柔性交流输电技术、高压直流输电技术和能源转换技术四个方面。结合我国电力工程技术发展的趋势和我国智能电网建设的实际对这四项突破性的技术作简要的介绍：

1、电能的质量优化技术

电能的质量优化技术在智能电网建设中的运用主要通过在电能的质量等级划分和电能质量评估体系级完备建设的基础上对用电经济性能进行分析，并因此建立用户经济性和技术等级两个质量评估体系，并在用户需求的不断满足和用电市场不断规范的基础上促进智能电网建设朝着经济和高质量的方向发展。具体来说，电能的质量优化主要包括直流有源滤波器技术、自适应静止无功补偿技术和连续调谐滤波器关键技术等。这些技术的采用能够有效的提高电能运输的质量，并且极大的降低电能的使用成本，具有较强的价格优势，在环境保护和能源可持续利用方面效果显著，因此具有良好的发展前景和应用前景。

2、柔性交流输电技术

柔性交流输电技术是可以将污染小的新型清洁能源输入电网的技术，它是在微电子技术、电子技术和相关通信控制技术发展的基础上发展而来的能够对交流输电实现灵活控制的技术。因为我国的智能电网建设输送的只要是超高压的输变电，所以需要在建设过程中将污染小的新型清洁能源加入智能电网，并借此实现能源的隔离。因此，柔性交流输电技术很好的适应我国智能电网发展的新趋势，把电力工程技术的发展和我国智能电网的建设有机的结合起来，从而促进智能电网的建设，保证智能电网的良性稳定运行，极大的降低输电过程中的电能损耗，同时智能电网的输电能力也有了很大的提高。

3、高压直流输电技术

目前，我国输电主要采用的是直流电的输电方式，但是输电的许多环节却是交流电。因此，采用高压直流输电技术能够很好的实现输电网络整流、逆变的工作状态的转变。同时，在重量轻的直流输电系统中采用可以关断元件的换流器可以有效的提高输送电流的稳定性和可靠性，并且具有很高的性价比。更重要的是，高压直流输电技术还能在为远距离孤立区域提供稳定的供电。因此，随着我国国民经济的不断发展和祖国边疆的开发，适应远距离输电的高压直流输电技术必将获得越来越广泛的运用，在更远距离和更大容量的输电工程中获得广阔的发展空间。

4、能源转换技术

全球变暖和能源短缺的现实问题使得世界各国致力于开发各种新型清洁能源，也就是尽可能的降低能源的污染排放和能源的消耗量。因此，通过使用先进技术进行能源的转换和高效利用已经成为了现代低碳经济能源利用的核心。目前，我国着重开发大规模电厂并网技术，电网未来的发展趋势应该是范围大、运行可靠的光伏发电技术等。

四、新疆电网提升电网优化配置安全保障能力的措施

新疆电网通过几年的大发展、大建设，逐步打造了坚强的电网网架结构，构造了电网安全第一道防线；在坚强网架形成前的过渡时期，通过建设合理、完善、适应性强的电网安全稳定控制系统，在电网事故情况下快速采取保障安全的控制措施，构造了电网安全第二道防线；通过在合适的系统解列点配置失步解列装置，并在各地区电网配置足够的低频、低压减负荷装置、高频切机装置等安全自动装置，构造了电网安全第三道防线。同时，新疆电力通过有序推进大检修体系建设，打造精干高效的运检队伍，以电网设备状态监测为重点，深入开展隐患排查治理，确保设备安全可控、在控、能控。

一是积极探索和实践先进的状态检测技术并综合应用，规范设备状态监测系统建设，加大带电检测装备配置，切实提高设备状态诊断准确性。

二是做好设备状态评价，动态修订检修维护策略，确保设备状态检修精、准、实，有效降低检修工作量，提高设备可靠性。

三是加强带电检测缺陷的闭环管理，对于检出的疑似缺陷，强化运维监控，适时停电验证、消缺和复检，确保设备状态可控。

四是强化状态检修过程管控，确保状态检修工作规范、高效开展。

通过大力实施电网设备状态检修，提高了对设备运行状态的掌控度，在坚持 “应修必修”的前提下，最大可能减少了人力物力的投入，最大程度避免了对电网正常运行方式的破坏。

结束语

我国国民经济的迅速发展和人民群众生活水平的不断提高给我国智能电网的建设提供了广阔的发展机遇和发展空间，作为具有极大潜力的电力工程技术在我国现代电网的建设中起着十分重要的作用。智能电网的特点和发展趋势、电力工程技术在智能电网中总体运用和具体技术的应用等进行了详细的分转换和利用效率具有十分重要的作用。

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席巍巍

摘要：在时代不断发展以及城市化进程不断加快的今天，工业化程度得到了很大的提高，但是同时也面临着能源问题。因此，对于智能电网的建设是十分必要的，已经受到了全社会的普遍关注。而电网公司结合智能化建设和结构坚强的网架，应用发电技术、通信技术以及自动化调整技术，可以有效地应对发展中的能源问题，值得在以后的工作中继续推广应用。基于此，本文就将对电力工程技术在智能电网建设中的应用问题问题进行分析探讨。

关键词：电力工程；智能电网；技术；应用

中图分类号： F407 文献标识码： A

1、概述

1.1、发展智能电网的性能要求

1.1.1、电网能够自动合理安排运行方式，协调国家、大区、省级、地县各级电网，根据潮流、负荷、气象条件等情况确定运行参数。

1.1.2、电网具有在线安全稳定分析能力，能快速对自身状态进行评估，明确电网安全稳定的薄弱环节并自动提出解决方案。

1.1.3、有快速的反应能力，力保电力系统三道防线

能针对实际情况修改或制定黑启动方案。电网兼容性是指电力系统能够开放性地兼容各种类型设备的能力。电网涉及的产业链较长，包括发电、燃料、环保、需求侧、装备制造等领域，因此，一个开放的、高兼容性的电网对于各产业的充分发育、增加就业岗位、促进节能减排具有重要意义。

1.2、电网的兼容性

兼容一次设备，包括特高压FACTA、传统能源、清洁能源、储能装置等；兼容二次设备，包括保护、测量、控制和通信装置、软件等；推动标准化，实现即插即用。高效运营和管理是指电网提高设备利用率、减少线损、降低运营成本的能力。

2、电力工程技术在智能电网建设中的总体应用

2.1、在电源部分中的应用

研究发现，电力工程技术的最大作用是将持续不断的电能提供给智能电网，包括直流电和交流电两种类型。其中，交流又划分为变频交流和恒频交流两种。在变电所的操作中，既可以应用直流电源，又可以应用交流电源，并且可以将高频开关电源应用到任何一种计算机中。

2.2、在输电过程中的应用

因为智能电网对电能和电网工作状态的质量要求较高，因此，在电网建设过程中，要充分重视电能质量和电网运行的稳定性，这就需要有机结合电力工程技术中的无功补偿技术和谐波抑制技术。其中，比较典型的两种设置分别是超导无功补偿装置和薄型交流变换器。

2.3、在智能发电过程中的应用

通过调查分析可知，近年来，电力工程技术逐渐被应用到智能电网系统中，主要是利用电力、电子器件实现对电能的转化和控制。采用电力工程技术，可以促使电量消耗减少；同时，降低机电设备的使用，提高工作效率。

3、电力工程技术在智能电网建设中的具体应用

3.1、高压直流输电技术的应用

当代的输电系统中只有输电环节采用的是直流电，发电和用电的部分仍然采用的是交流电，交流电通过输电线路传送到整流器将变成高压直流电，然后会送到直流输电线路，随后会送至逆变器处，将直流电再转变回交流电，最后经过环流变压器送到交流电力系统中。高压直流输电技术主要应用于远距离输电，即便中途发生了故障也不会对电网产生过于严重的影响，尤其适用于长远距离的点与点之间的大功率输电要求。该技术被应用到了智能电网中后，能够满足电网长远距离的大功率输电需要，同时还能有效保证网络的稳定性。

3.2、柔性交流输电技术的应用

柔性的交流输电技术对于新型清洁能源的使用有着重要的作用，在大规模的并网中起着关键性的作用，综合了微电子技术、数字通信技术、控制技术，有效控制了电网中的交流输电系统，在保证电力系统稳定性的前提之下大大提升了电力系统的反应速度，从而大幅度提升了电能的输送速度。在我国的智能电网使用中，高压输电是使用基础，柔性交流输电技术有效解决了新型清洁能源的隔离接入问题，电力工程师们在越来越重视这项技术的同时，控制该技术与其他电力系统中当代常用的控制技术融合，对智能电网中的各项参数进行调整，有效降低电路电能损耗并保证电能输送的平稳和电力系统的运行安全。

3.3、智能开关技术的应用

智能开关技术主要应用于电路中特定的相位发生指定断开、闭合，智能开关并不是仅仅指某个特定的开关，其包括了构成的壳体、总开关以及若干个分开关，总开关起一定的保护作用，分开关则采用整体结合式，防止漏电以及在一定程度上有效防止过流现象的发生，保证电网中的用电安全，家用电器和生产中的用电仪器设备不会受到损害。随着高科技的进步，智能开关技术也要想着高品质性能发展，借鉴信息传感技术和微电子技术，逐步实现智能化。

3.4、高压变频技术的应用

高压变频技术的应用能够有效节约电能，通常可以节约30%，但是比较容易被高次谐波污染，成本较高，作为有效节约电能的技术手段受到工业用户的欢迎。国内的高压变频器件生产厂家一般是通过功率单元串联多电平技术，也有少部分采用其他类型的高压变频器，例如：中压三电平技术、混合结构技术等，这样的技术工艺密度大、结构设计紧密，控制起来更加灵活，是未来的主要发展方向。

3.5、需求侧技术的应用

需求侧技术可以理解为用户电力电子技术，主要是根据智能电网的使用用户对电力系统的要求设计出的技术，通常对于电力系统的安全可靠程度和电能质量要求较多，电力工程师们根据用户的实际要求，结合大功率的电力电子技术及配电自动化技术设计出适用于用户的电力供应技术。

4、优化智能电网未来发展的建议

4.1、积极有序推行智能电网研究及建设

建议以国家宏观政策为指导，立足于世界电力发展技术的前端，从我国电力行业实际需要出发，依托科技创新和管理创新，充分调动系统内外资源，形成前瞻研究、试点应用、大范围推广梯级推行机制，建立技术标准和管理标准体系，建设贯穿于电力行业全领域、全过程、全寿命的广域全景分布式整体多向性架构，建成符合我国能源战略和企业发展要求的智能电网。

4.2、开展我国智能电网架构设计

应该以我国电网自身的特点和现有的信息、控制、管理系统发展为立足点，综合考虑未来相关技术的发展方向，参考国外的研究成果，提出我国发展智能电网的构架和体系，保证我国智能电网具备可靠、灵活、开放的特点，能够同时满足电网规划建设、运行控制、资产管理、用户管理等方面的需要。

4.3、形成完整的智能电网规范和标准体系

建立统一的规则和标准体系是我国智能电网建设的关键环节，也是智能电网能够正常运行的基本保证。建议统一部署，通过组织各方面的研究力量集中科研攻关，把电力工业的标准、通信标准集成到电力系统的架构中，形成完整的智能电网规范和标准体系。最终目标是实现从发电到用电各个环节中相关信息的集成与共享。

总而言之，电网建设是社会设施建设的基础项目之一，在我国当前的电网运行环境逐渐地发生改变的今天，社会各行业对于电网的需求量越来越高。由于智能电网具有自愈能力强、实用性强、经济性高、坚固等特点，可以有效地推动现代社会的建设。而电力工程技术的有效应用，对于我国智能电网系统的建设和优化都具有重要的意义，因此在以后的实际工作中要得到特别的重视。

参考文献

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