智能电网中的电力设计技术阐述与探究

中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 李 凯 许 聪

在电力行业快速持续性发展的过程中，智能电网已经逐步发展并成为未来整个电力行业改革与发展的最新方向，智能电网的重视程度日益增大。智能电网在持续不断的发展过程当中形成了一系列的优势，主要表现为智能化、自动化、信息化以及数字化等。在此过程当中，电力设计技术成为智能电网发展的关键手段。在智能电网发展过程中对电力技术进行集中研究与讨论，是促进智能电网快速发展的重要手段之一。

本文即针对智能电网中的相关电力设计技术展开集中分析与探讨，希望能够引起业内人士的关注与重视。首先研究智能电网的基本含义，并给出智能电网的几大关键特点。在此基础之上，从柔性交流输电技术、高速通信技术以及超导电力技术这三个方面入手，对电力设计技术在智能电网建设中的应用问题进行分析与探讨，希望能够通过相关分析，进一步提高电力设计技术在智能电网建设过程中的应用质量与水平，仅供参考。

1 智能电网及其特点

智能电网是指以物理电网所构建环境为依托，将一系列现代化的技术结合，所形成的电网构建技术体系。例如，将控制技术与计算机技术、通信技术的以及传感测量技术相结合，打造智能化的供电系统[1]。相较于传统意义上的供电系统而言，这种供电网络能够体现环保、兼容、自愈以及可靠等方面的特征与优势，将上述技术相结合，能够推动电网信息化、自动化以及数字化的建设与实现，是整个智能电网系统建设的核心。尤其是在新时代发展背景下，智能电网已经逐步发展成为电网系统建设的必然方向与趋势，在电力行业发展过程中具备前所未有的发展空间与机遇[2]。

具体而言，智能电网具备以下几个方面的特点：第一，自愈性。在自愈性的作用下，智能电网的运行将更具备秩序性与稳定性；第二，互动性。在互动性的作用下，智能电网能够实现对电能的合理安排与使用，促进电能使用效率与水平的提升，尽可能避免用电损失以及资源浪费的问题；第三，兼容性[3]。在兼容性的作用下，智能电网的应用范围与空间将呈现出明显的扩大与提升趋势；第四，节能性。在节能性的作用下，智能电网在送电偶成中能够节约1/10左右电能，对避免电能浪费，实现可持续性发展有重要意义。

介于上述特点，在智能电网设计的过程中，不断需要与相关规划方案相适宜，同时还应当尽可能满足新能源建设以及电力负荷的发展需求，除此以外还需要与输配电环节各项规程以及技术原则要求相匹配。因此，在智能电网的建设期间，需要不断引入先进的电力设计技术，基于对智能设备的投入与应用，构建具有自愈功能的配电网，并积极介入一系列新型能源，从而面向社会提供稳定、可靠、环保且可持续的电力能源作为支持[4]。

2 柔性交流输电技术

柔性交流输电的系统是目前智能电网建设过程中最主流的发展方向与趋势，实现了电网电力电子系统与现代控制系统的融合，可以在促进电网输送能力提升的同时降低系统损耗，并且促进系统稳定性的提升，更对电网线路的潮流调控有相当重要的作用。

2.1 基本思路

基于柔性交流输电技术的智能电网建设，应当形成以下三个方面的基本思路：从智能电网发电的层面上来看，必须严格遵循智能化要求，最大限度促进电网发电全自动化、智能化水平的提升，并通过科学的调度管理，确保电网智能化链接以及自动化运营机制的顺利实现；第二，从智能电网输电的层面上来看，应当基于对柔性交流输电技术的应用实现输供电系统的智能化、自动化运行，并搭载该系统确保电网运行的安全性与高效性；第三，从智能电网用电的层面上来看，应当构建高度智能化的电网供电用电互动渠道，通过该渠道促进电网用电服务水平的提升，提高用电系统故障检测检修系统的智能化水平[5]。

2.2 特点与优势

具体来说，柔性交流输电技术支持智能电网具备如下几个方面的特点与优势：

2.2.1 支持电网自愈

电网故障状态下，基于柔性交流输电技术支持的智能电网可以引导自动化监控设备对故障进行及时发现，并在程序辅助下诊断得到故障类型以及具体发生位置，然后对故障进行自动隔离与修复，尽可能避免因故障影响智能电网所造成的大面积停电事故。在此过程中，故障自动恢复功能实现就需要以柔性交流输电技术的应用为依托，在电网系统正常运行状态下，柔性交流输电技术能够通过内部控制器实现对电网系统潮流的精准控制，通过实时性自动化无功补偿支持电网运行，同时调节并网状态下的电网起伏电压水平，以提高系统运行可靠性，预防故障发生。

在故障发生后，柔性交流输电系统可利用自身开关装置快速控制整个电网系统，在诊断故障类型与准确定位的基础之上，对故障进行控制隔离，并通过串联补偿装置的方式实现故障短路保护与故障切除，以免电力设备运行状态受影响。

2.2.2 支持交互电网

(1)和国外商业银行相比,商业银行对不良贷款管理的方法较少，严重影响了不良贷款的处置效率。银行处置不良贷款,常常选择以资抵债，但各种抵贷资产的处置变现效率低下，难以实施到位，有时押而不抵现象的出现，同时也加大了风险。

电网的交互性的是指的系统运行电力市场批发、零售的衔接关系达到紧密、无缝的状态，支持电力交易市场相关交易行为的有效开展，这对于资源优化配置而言具备重要意义。柔性交流输电系统能够通过对控制器装置的综合应用，实现对电网潮流的控制，并在电网阻塞状态下进行可靠有效的管理，系统的实时性控制功能不断能够促进电网运行可靠性水平的提升，同时还能够密切电网的互联关系，实时监控电网运行资源，在交互电网建设的过程当中促进电能的充分利用，提升资源利用率。

3 高速通信技术

智能电网作为当前技术条件支持下电网运行的主流发展方向与模式，其发展速度是相当快的。通信技术作为智能电网的基础，在智能电网运行期间发挥着至关重要的作用。在用电设备采集、电力设备无人检测、及分布式能源介入等一系列业务快速发展的背景下，电网设备以及电网终端用户增长速度是相当快的，如何确保通信技术的快速、实时、高效以及稳定成为智能电网建设人员集中思考的问题之一。在当前技术条件支持下，智能电网建设过程中对高速通信技术的应用可以概括为以下几个方面。

3.1 WLAN以及WiFi技术

WLAN即无线以太网，面向终端用户所提供的通信服务具有低延迟性的特点，且可以进行点对点、点对多点的数据传输，基于IEEE 802.11的WLAN采用了扩频技术，因此用户可以占用相同的频段，而彼此之间的干扰最小。WiFi（802.11b）以DSSS调制在2.4GHz上运行，可提供11Mbps的最大数据速率，延迟为3.2～17ms，在多进多出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）的方案下可以获得高达600Mbps的数据速率。WiFi技术的主要特征是现有的广泛支持，几乎所有新的电子设备，无论是计算机、笔记本电脑、游戏机还是外围设备，都具备WiFi技术。

在智能电网的应用中，WiFi的优势在于高数据速率、IP支持、广泛的可用性和可扩展性，但是安全方面的问题依旧是挑战。WLAN、WiFi更适合数据速率要求相对较低且干扰环境较低的应用，常用于基于以太网的通信的可互操作的变电站自动化系统。对比一些蓝牙、Zigbee技术，WLAN的可靠性和数据传输性能优势更为突出。当然，我们也需要充分认识到，智能电网在应用WLAN技术的过程中，仍然需要解决一定的技术问题，如对电磁干扰问题的处理，以及对其他无线设备干扰的处理，只有处理好上述问题，才能够使此项技术在智能电网中的应用更为可靠与有效。

3.2 WiMAX技术

作为高速无线数据网络标准，能够为无线城域网设计提供IEEE802.16系列标准。作为DSL以及电缆之外的重要选择，基于WIMAX技术具有低延迟性的特点，往返时间在100.0ms范围内，部署成本是非常低的。与前文中所提到的WLAN无线以太网技术相比，在智能电网应用领域中，WiMAX技术表现出了以下几个方面的突出优势：

第一，基于无线技术的自动抄表功能。WiMAX高速无线数据网络技术能够适用于公用事业AMI网络中的智能抄表功能需求，其覆盖范围广，数据传输速率高。

第二，基于WiMAX高速无线数据网络技术的AMI能够结合电力系统终端用户的能源使用情况，面向用户提供实时价格信号，实现电力价格的实时定价功能。

当然，在智能电网应用范畴中，WiMAX高速无线数据网络技术也存在一定的应用缺陷，如基站建造成本高、移动特性差等，在WiMAX频率高于10GHz的情况下对障碍物的穿越效果差，因此仅适合在工作频率较低的情形下使用。

4 超导电力技术

将超导电力技术应用于智能电网建设过程中，一方面能够促进电力系统暂态稳定性的改善，另一方面能够显著提升电力系统对小干扰因素的稳定性水平。

首先，从前者来讲，智能电网自身特性基本可确保大电网运行的稳定与安全性，但在未来发展期间，智能电网能量流动会呈现出双向性的特征，为最大限度控制电力系统所承受的扰动与影响，就需要对新型技术与设备展开研究，以更好的推动电网发展。在此过程中，大型超导装置反应速度快，且能够向电力系统投入无功电源或者有功电网，促进系统有功备用率的提升，以达到应对故障的目的。在此过程中，通过有功调节与无功调节的方式，方便系统对各种干扰因素进行及时应对，提高系统可控性。与传统意义上的大电网稳定装置相比，超导电力系统能够实现对过剩能量的回收，具有较快的响应速度，对智能电网暂态稳定性水平的提升意义确切。

其次，从后者来讲，超导储能系统在充电和放电方面具有较大的速度，并可为系统提供有功功率或者无功功率，在添加阻尼控制器的条件下，可实时补偿线路功率，避免系统振荡。超导技术的应用，可增强超导电缆在输电过程中的适用性。超导电缆的优点为无污染、灵活、损耗低、传输大等特点，可有效缓解当前的电能传输问题。在超导情况下，超导电缆的阻抗较小，因此应用超导电缆技术，可使互联系统之间具有更为紧密的电气联系，最终保障电网对于小干扰具有较强的稳定性。

5 结语

在智能电网建设期间，对电力设计技术的应用与研究被摆在非常关键的位置上，电力设计技术的应用质量效果在很大程度上对智能电网建设情况以及运行效率产生影响。电力行业必须加大对此项技术的研究与投入力度，以更好的推动智能电网发展速度的加快与发展质量的提升。

在这一背景下，本文对智能电网中的电力设计技术展开分析与探讨，首先研究智能电网的基本含义，并给出智能电网的几大关键特点。在此基础之上，从柔性交流输电技术、高速通信技术以及超导电力技术这三个方面入手，对电力设计技术在智能电网建设中的应用问题进行分析与探讨，希望能够通过相关分析进一步提高电力设计技术在智能电网建设过程中的应用质量与水平，值得引起业内人士的参考与关注。