智能电网建设中电子电工技术的应用

信阳技师学院 汪晓岚

1 智能电网相关概述

1.1 基本概念

所谓智能电网就是将集成化高速双向形式的通信网络作为基础，将各种智能化检测与控制等设备应用在电网中，并以此为依据建立的一种高效、安全、经济、可靠的智能化电网电力运维监管系统[1]。

1.2 主要特征

就目前的智能电网来看，其主要特征包括以下几个方面：第一，当电网受到较大扰动或发生故障时，其供电能力不会受到较大影响，也不会出现大面积停电情况；第二，在受到外部极端环境影响或遭遇外部破坏的情况下，电网中的电力信息依然可以保持安全；第三，可自动进行故障诊断和安全预警，也可以及时进行故障隔离，并实现自我修复；第四，具有良好的兼容性，可将其他可再生能源、微电网，以及分布式电源等接入其中；第五，可进一步提升整体电网中的电能利用率，降低损耗，从而确保整体电网运行的经济性；第六，可实现电网中所有电力信息的高度集成与全面共享，从而为电网运维工作提供有力支持。

2 电子电工技术在现代智能电网建设中的应用优势

2.1 保障智能电网与相关设备的安全稳定运行

在智能电网建设中，电力单位就需要引入电子电工技术。通过该技术的合理应用，弥补传统电网技术存在的不足，进一步提升其输电效率；同时也可以使其对复杂环境条件的适应能力显著提升，为电网与设备的良好运行提供有力防护。

2.2 保障智能电网的整体电能输出质量

由于电网具有较大的覆盖面积，所以在传统电网模式下，要想有效降低输电损耗，最常用的方法是降低输电电流或降低线路电阻[2]。但是这些方法都并不符合现代智能电网的实际建设及其应用目标。为实现此类问题的有效解决，电力单位、研究者与技术人员可对电子电工技术加以合理应用，从而使智能电网中的电能输出质量得以良好改善。

2.3 保障智能电网中各种资源配置的升级改造效果

为进一步提升智能电网中各种资源配置的升级改造效果，电力单位和研究者需要将先进的电子电工技术引入其中，以此来为各种新型的电力能源与设施引进提供支持，并扩大智能电网的输电距离，提升其中的电能利用率，从而达到更好的升级改造效果。

3 电子电工技术在现代智能电网建设中的主要应用策略

3.1 电气自动化技术应用策略

相比传统的人工操作模式，将此电气自动化模式应用到现代智能电网的建设中，不仅可显著提升控制效率，还可以使操作误差概率显著降低。尤其是在日益复杂的电网结构中，电气自动化技术的应用更使电网的日常管理工作实现了进一步创新。同时，通过电气自动化技术的合理应用，也可以使智能电网自身的智能化优势得以充分凸显[3]。为达到这一目标，具体建设中，电力单位与技术人员一定要通过合理的策略来应用此项技术。

比如，在智能电网中的故障识别与故障排除方面，技术人员可将电气自动化技术加以合理应用。在此过程中，应通过各类传感器来全面采集智能电网中的各项运行数据，并实时上传到电气自动化控制中心。在接收到电网运行数据之后，控制中心会将其与数据库中储存的原始运行数据进行比较，以此发现相应的异常数据，并结合实际情况，对智能电网中的故障位置与故障类型做出准确判断。在确定了故障之后，系统会将相应的控制指令下达给故障位置的智能化电子电工元件，并通过该元件来实现故障部位的远程控制。这样便可及时发现并处理智能电网中的各类运行故障，在提升智能电网故障诊断与排除效率的同时最大限度确保智能电网整体运行的安全性和稳定性。这对于电子电工技术优势的发挥将十分有利，从而为现代智能电网的建设提供有力的技术支持。

3.2 微网和柔性直流技术应用策略

在智能电网的实际运行中，电力通信是其信息传输和指令响应的关键措施，而智能电网自身的智能化程度也将受到各类信息传输速率的直接影响。因此，随着当今社会电力能源需求的不断提升，电子电工技术在现代智能电网建设过程中也得到了越来越广泛的应用，尤其是其中的微网技术和柔性直流技术，更是在智能电网通信中发挥出了显著的应用优势。

其中，微网是缓解智能电网压力的一项主要电子电工技术。微网的主要有两部分组成：第一是用户负荷，第二是微电源。具体应用时，需要将多个具有电力调整和电力变换功能的电子电工设备设置到智能电网中，以此来控制智能电网，使其供电效果足够稳定，并根据实际需求来智能变换其中的电能输出。通过这样的方式，便可使传统电网建设中的电能损耗问题得以有效解决，使智能电网具备更高的供电质量。比如，在某配电系统对其中的IEEE-33节点实施智能化升级与改进的过程中，电力单位与工作人员便对微网进行了合理应用，其中的每一个微网都含有多个可控电源，包括可控电源DE、可控电源MT、可控电源PV、可控电源WT、可控电源FC 以及可控电源ESS。在具体的智能化升级改进时，技术人员特将该配电系统的实际运行情况及其应用需求等作为依据，通过MATLAB 对整体配电网进行了仿真模拟试验分析。经仿真模拟之后，对其中各个可控电源的出力上限、出力下限、爬坡率，以及运维系数参数做出了科学确定，从而可有效满足该配电系统实际的智能化升级改进需求，提升其整体供配电效果与服务质量。表1为某配电系统基于微网智能化升级改进中的可控电源基本参数设置情况。

表1 某配电系统基于微网智能化升级改进中的可控电源基本参数设置情况

同时，在智能电网的直流输电过程中，基于电子电工技术的柔性直流技术也可以发挥出良好的灵活、环保等优势。具体建设时，电力单位可将此项技术应用到城市中心等供电集中区域，将传统的三相运行模式转变为四相运行模式，使电网中的无功功率和有功功率能够任意切换[4]。通过这样的方式，不仅可让智能电网具备多段并联直流输电特性，从而赋予其极高的换流控制能力，也可以使所有电网段都保持独立，最大限度降低供电集中区域中的电路短路故障发生概率。比如，在某电力系统的智能化升级改造中，电力单位与技术人员选择了柔性直流保护技术，将限流器用来限制电路或电力系统中的电流流动情况，其主要组成部分包括限流器阻抗支路以及故障转移支路，其中包含着多个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）及二极管反并联形式的电力电子器件，以此来对电力系统中的过流故障进行判别和阻断，并将过电流及时转移到限流阻抗支路。具体应用中，该技术主要借助于电流互感器、电阻式传感器，以及霍尔效应传感器等设备对其中的电流值进行监测，借助于智能控制器对电流传感器中的电流信号进行接收，并将设定好的限流值作为依据，来执行相应的限流控制操作。在监测中，如果发现某线路上的电流值已经达到或超出了直流保护上限，智能控制器将会立即将该线路的电流切断，以免过流所导致的线路故障。图1为该电力系统智能化升级改造中的柔性直流限流器基本拓扑结构示意图。

图1 该电力系统智能化升级改造中的柔性直流限流器基本拓扑结构示意图

3.3 SVC、TCSC 和HVDC 技术应用策略

在现代智能电网的建设过程中，SVC 技术、TCSC 技术，以及HVDC 技术都是其中比较常用的电子电工技术。基于此，在建设智能电网时，电力单位与技术人员一定要对这几项电子电工技术加以合理应用。

其中，SVC 技术又叫作虚拟电路技术，该技术在智能电网中有很多作用，包括电压调节、无功潮流控制、电力输送能力增强、稳定性提升、抗干扰能力增强、设备故障发生概率降低等。具体应用时，通常需要将多个大容量形式的SVC 装置设置在智能电网母线侧，以便充分发挥其应用功能和技术优势。

TCSC 技术又叫作可控串补技术，其主要作用是优化智能电网系统，显著提升其输电能力。其主要结构是将一个电抗器并联到固定串补电容器上，通过晶闸管来控制这个电抗器。具体应用中，其主要的控制模式有三种：第一，晶闸管截止控制模式，在此模式下，TCSC 相当于固定式串联补偿；第二，晶闸管旁路控制，在此模式下，TCSC 整体呈现出小电抗特性；第三，容性微调控制模式，在此模式下，TCSC 导通阻抗将会呈现出感性电抗特征。

HVDC 技术又叫作高压直流输电技术，其主要原理是将稳定直流电的无感抗、无容抗、无同步问题等各种优势加以充分利用，通过直线电缆来实现智能电网的远距离、大功率输电。在此种模式下，整个输电过程均为直流输电。具体应用时，电力单位与技术人员可将其应用到智能电网中的长距离输电、电网互联、海底电缆，以及可再生能源等方面，以此来保障电能传输的安全性、稳定性和可靠性，并实现电力能源的有效节约[5]。

4 电子电工技术在现代智能电网建设中的主要发展方向

经上述分析可知，电子电工技术在当前的智能电网建设中已经发挥出了非常显著的应用优势。就目前的智能电网来看，虽然电子电工技术的引入使其具备了更高的智能化管控水平，但是很多运维工作依然需要通过人工方式来完成，因此不仅会降低智能电网的运维工作效率，还受到一定的人为因素影响，从而使其安全性、稳定性和可靠性等方面出现一定程度的降低。

为解决此类问题，在现代人工智能技术的不断发展中，研究者与技术人员可加强电子电工技术与人工智能技术的结合研究，比如，可通过人工智能机器人来替代目前的电网运维工作人员，及时处理智能电网无法自愈的故障。这对于电子电工技术优势的发挥与智能电网建设质量的提升都将十分有利，同时也可以进一步提升智能电网在当今的应用效果，满足当今社会实际的智能供电服务需求，并促进智能电网在未来社会中的良好发展。

5 结语

综上所述，智能化是当前电力行业的主要发展方向。因此，智能电网的建设也受到了当今电力行业与社会各界的广泛关注。为提升智能电网的建设效果，使其应用优势得以充分发挥，电子电工技术的合理应用至关重要。基于此，电力企业、相关研究者与技术人员一定要对电子电工技术的应用策略及其发展方向展开深入研究，并结合实际应用需求，将其合理引入智能电网的建设中。通过这样的方式，才可以使电子电工技术发挥出显著的应用优势，为智能电网的建设及其优化等工作提供有力的技术支持，赋予智能电网最大化的智能化特点，以此来满足其实际应用和发展需求。