输变电技术在智能电网中的应用

2022-07-27贵州电网有限责任公司遵义供电局仇国滔

电力设备管理 2022年11期

贵州电网有限责任公司遵义供电局唐猛仇国滔汪鑫

1 输变电技术、智能电网概述

输变电技术是电网在一般状态下与其紧密相关的各项应用技术的统称[1]。输变电技术的应用对于保障公众用电需求、维护电网的应用运行、防控电网易发风险等有着十分关键的作用，其能够确保电网建设有序开展。

现阶段，输变电技术正伴随着我国科学技术的飞速发展不断发展，特别是其可靠性、经济含量等方面也处在不断提升的过程中，由于信息化技术化程度的不断加快，也为我国电网工作的有序运行带来了十分可靠的技术保障，依据特征的角度可发现，输变电技术本身成本投入较大、消耗时间较长，同时技术水平要求较高，其在智能电网的应用空间、应用范围也相对较大，在很大程度上促进了智能网的有序发展和建设。

智能电网本质上指的是信息化、智能化程度相对较高的电网，由于现代靠科学技术不断发展也带动了智能电网的出现[2]。智能电网主要将现代通讯网络作为建设主体，并将先进技术、设施设备、测量技术等作为核心应用手段，通过这一系列方式确保电网实现有序运行，从根本上推动经济环保的有序发展。智能网对促进民生有序供电、强化社会生产发展而言同样起到了十分关键的作用。

以特征角度作为入手点进行分析发现，智能电网自身的电能输出、外力侵袭预防的能力相对较为出色，且其供电方式还具备较强的自我修复能力以及兼容性[3]。这些应用特征也在无形中确保了电网运行的环保型和安全性。将输变电技术应用在智能电网建设中得到了社会的共同关注，其不仅能够推动智能电网的有序发展，同时也可最大程度上满足社会公众的用电需求。

2 智能电网中输变电技术的应用

2.1 质量优化技术

对于质量优化技术来说，其实际上是保障智能电网中输变电技术应用质量的主要保障技术，在智能电网建设工作中这一技术将发挥出十分关键的作用[4]。通过质量优化技术确保电量的可靠性，随后围绕电能开展等级划分并进一步评估电能等级，确保输变电技术的运行具备较强的持续性。

在实际应用质量优化技术的过程中将会涉及多种管理实施方法，以此来构建起更加完善的供电系统[5]。通过质量优化技术的应用，可精准评估智能电网的特征和性质，并满足智能电网的建设需求，在进一步优化制度、评估体系的同时确保电网建设有序开展。

2.2 特高压输电技术

现有的电压等级无法满足特高压输电技术的复杂性，这也意味着，围绕特高压输电技术展开的研究不论是人力还是资金投入都要远超过超高压，且在设备研制方面也要相对较为困难。根据国外实践经验可发现，现阶段特高压交流输电技术已逐步成熟，并不存在无法克服的技术性问题。但我国的特高压制造技术虽然具备一定基础，但其中仍有一些关键技术有待完善。

对于特高压输电技术而言，其总体划分为两种形式，分别为高压直流输电技术以及高压交流输电技术，虽然这两种技术从表面来看差异较小，但在应用过程中这两种技术对于供电电压具备差异化的等级要求，特高压交流输电实际需要的供电电压必须要在1000kV之上，此外在智能电网中特高压输电技术具备相对较高的应用效率，并且其输电线路并不会产生损害情况。

2.3 能量转换技术

在一个固定的封闭环境下，能量不可能凭空出现更不能凭空消失。而能量转换指的是能量从一个形式转变为另一种形式，或是从一个物体上转移到另一个物体上。存在于输变电当中的能量转换技术，主要是由电力系统内部的输电、用电、发电等多个环节共同构成的电能消费和生产系统。其核心功能是通过发电动力装置的应用将自然界中一次能源相应转变为电能，同时在经由输电、变电和配电等环节将其供给各大用户，这一过程中就与能量的转换过程有所关联，而能量转换技术是输变电技术中的核心技术。

从本质上讲，将能量转换技术应用在智能电网中，主要是通过电力电子转换装置的应用针对电能进行转换。对于能量转换技术而言，其首先需要将能量储存、能量效率作为分析基础，进一步解决智能电网中的能源效率问题，同时围绕交流/交流、交流/支流等进行转换。

2.4 柔性交流输电技术

对于柔性交流输电技术的应用而言，主要控制智能电网当中影响到电力运行性能的阻抗、参数电压等，通过这一举措确保输配电系统的运行性和可靠性得以提升。在工作过程中，柔性交流输电技术变量控制环节主要通过应用FACTS控制器加以完成，通过FATCS技术的应用进一步在电力系统中应用微电子技术以及电力电子元件，以此来针对电网运行中的交流输电、发电过程等进行控制，以此来大幅度提升电网的节能环保型以及安全稳定性。作为柔性交流输电技术的核心装置，FACTS装置当中主要包括SVC、UPFC等装置。

UPFC为统一潮流控制装置，其主要构成单元为具备差异化接线方式的并联、串联变化器，同时使支流段与相同一组的电容器进行互联，依托这样一种“背靠背”形式的连接结构，可确保电网系统达成实时控制，并且在两个不同变化器支架可形成有功功率的双向化流通，简单来说就是有功功率能够在交流端同时进行发出和吸收。

图1 UPFC装置示意图

在一般情况下，UPFC装置主要会被应用在电压等级高于220kV的电网系统当中，当电网系统中接入对应的两个变化器以后，其可针对无功功率进行分别吸收和产生，同时完成电网运行状态的动态调控。

2.5 系统节能技术

工业经济的飞速发展也导致我国生态环境遭受到了破坏。现阶段我国已推出针对性的法律法规用以推动环境保护工作的开展，公众也愈发意识到了环境保护节能减排工作的重要性。而电力在多项能源消耗领域当中都占据了相对较大的比例，因此电网企业应注意在配电、输电、用电等环节中进一步优化电能节能措施工作。在这样的背景下，系统节能技术如今被广泛应用在智能电网当中，由于系统节能技术自身存在的系统化优势，因此其不论是针对配电、输电、用电等环节的工作展开，都运用了有与之相对应的原则性措施，不论是在任意一个环节中都必须严格遵循既有原则。

分层平衡原则。其具体指的是在差异化的电压层级之间，应当注意保障无功交换被控制在合理水平；分区平衡原则。指的是必须保障应将差异化供电区域的无功交换控制在合理水平，尽可能是发电厂武功补偿设备武功处理与本地武功需求之间相平衡，通过这一举措来降低区域间的武功交换频率；无功不倒送原则。指在小负荷方式下，需尽可能避免低压电网依托变压器来向高压电网进行无功电力的倒松，同时各类配电便器以及电力用户装设的无功补偿装置，必须始终根据对应的无功需求进行无功出力的调整，避免向系统倒送无功电力；功率因素须满足电网运行需求；电压偏差须满足电网运行需求；应结合实际情况合理降低各个电压等级电网理论线损。

针对系统节能技术而言，其本身是针对节能、节点领域展开探索的有效技术手段，同时经由实践检验也发现，该项技术具备大面积推广的意义。

2.6 静止无功补偿器

静止无功补偿器是一种技术较为先进的无功补偿装置，可围绕晶闸管道通道作出有效调节，并由此为基础针对无源电力元件作出积极控制。其本身具备双向连续平滑调节的基本功能，同时因该装置上并不存在任何螺旋部件，这也使得其在日常的管理和维护工作中相对较为便利。相较于电力电容器而言拥有相对较快的调节速度，同时这一装置自身出现的电容性电流大小与对应的电压情况并无过多关联。因此在实际应用过程中，即使智能电网中出现电压下降的问题，则该装置依然可出现相对较大的电容性电流。

与此同时，该装置的端电压十分稳定，不会由于外部运行条件的影响发生变化。需要注意的一点是，在实际应用静止无功补偿器的过程中，因为这一装置本身的电容器容量相对较小，这也导致其中并不会产生对应的低频谐振，但其可能会出现一定的谐波，因此该装置需要与滤波器协同配套应用。

2.7 有源电力滤波器

在智能电网日常运行工作中，因谐波的出现可能会导致供电、发电设备自身稳定性受到影响，甚至在严重情况下可能导致设备损坏的问题发生，由此可见消除谐波能够保障电网后续的稳定运行。有源电力滤波器是一类可针对谐波做出有效过滤的装置，依托这一装置的应用可面向频率不同的各类谐波做出跟踪补偿。在智能电网运行工作中，如完成有源电力滤波器的应用，则可进一步抑制高次谐波带给电网的污染影响。特别是有源电力滤波器的滤波精度也相对较高，同时谐波电流的滤除率甚至可达到97%以上。

有源电力滤波器的应用范围十分广泛，能滤除2～50次滤波。该设备应用在智能电网当中时，并不会与电力系统间发生谐振情况，这也达成了有效抑制电压目的，从根本上强化了电压的稳定性。在实践工作中，可充分结合智能电网的特征，联合应用有源电力滤波器及其他控制技术，以此来达到合理抑制高次谐波的目的。有源电力滤波器除可有效抑制智能电网谐波外，还可进一步补偿无功功率，因此也可选择有效并联电子元件的电阻、电容，从根本上强化智能电网的供电质量。

3 实例分析

选取某智能电网建设为例，通过在智能电网中应用紧凑型电路，可大幅度降低线间距离。如，在110kV的电网线路中，可利用紧凑型电路来将原本需3m的供电线路有效下降到1.5m，而在220kV的供电线路内，可将原有5～6.5m的供电线路降低为2～3.0m之间，针对于规格在500kV左右的供电线路，其降低幅度则会越发更大。在紧凑型交流输电当中，供电导向往往会部设在塔头上方并呈现出紧密的状态，特别是在杆塔几何尺寸降低的同时，其所需的线路走廊也会大幅度降低，这就在很大程度上提升了输电线路的自身密度。在这一过过程中，可通过选取合理的分裂导线数目，并以此为基础有效进行导线排列，确保各个导线电厂之间形成协调配合，可大幅度提升输电线路容量，且对确保电网运行也起到十分关键的作用。

在智能电网建设工作中，为实现线路紧凑化、轻型化的目的，可通过以下措施展开工作：选取多跟分裂导线，并结合实际情况优化设计各导线的排列设计。导线的根数和导线间距离将在很大程度上影响到智能电网的建设。因此在分裂导线设计工作过程中需注意分析各个线路间的传输功率，以及不同导线之间的电磁场影响，同时须充分注意各个线路间的阻扰和功率问题；针对杆塔结构做出优化，通过绝缘子和间隔棒的应用进一步在保障固定距离的基础上合理控制风偏，避免电路出现闪路问题。