在智能电网建设中电力工程技术的应用

孟繁昌，厉恩强，刘道忠

（山东有宝电力工程有限公司，山东 济南 250000）

0 引 言

电力工程技术的应用为智能电网建设提供技术支持和保障，包括智能电网的通信网络、自动化设备、数据处理以及分析系统等[1]。通过电力工程技术的应用，智能电网可以实现对电力系统的实时监测、智能调度、故障诊断以及远程控制，从而提升电网的安全性、可靠性和经济性[2]。因此，研究电力工程技术在智能电网建设中的应用，对于推动智能电网建设、提高电力系统运行效率和服务质量具有重要意义。

1 智能电网的技术特点

1.1 稳定性

首先，智能电网利用信息管理平台采集分析运行数据，实时监测电力系统的运行状态。通过对电力设备的智能监测和故障预测，及时发现并解决潜在的问题，可以降低电力系统的故障率。

其次，智能电网可以实现设备之间的互动和协同工作。通过智能通信技术和互联网技术的应用，不同的电力设备可以实现信息的共享和协同控制。例如，将智能电表与配电箱、变电站等设备联动，可以根据用户的用电需求和电网的负荷情况，自动调整电力的分配和供应[3]。这种智能化的协同工作使电力系统更加灵活和可靠，增强电力供应的稳定性。

最后，智能电网利用人工智能和大数据分析等技术对电力系统进行优化调度，提高能源的利用效率，保证供需平衡。智能电网可以分析和预测电力系统的实时数据，根据用户需求和电力资源的分布情况，合理安排电力的生产和消费，从而减少能源的浪费和损耗。智能电网不仅能提升电力系统的稳定性，还能降低能源的成本和环境的影响。

1.2 兼容性

首先，新型清洁能源发电方式，如风能发电和太阳能发电，受天气和日照等自然因素的影响，发电功率会有一定的波动。智能电网通过实时监测和预测分析，可以自动调控电能峰值，使电力系统更加稳定地供应电能。

其次，智能电网采集和分析电力生产数据，实现不同发电方式之间的兼容性[4]。

再次，使用智能传感器和监控系统，可以实时监测各类发电设备的运行状态和发电功率，并分析和整合这些数据，从而管理和调度不同发电方式。

最后，智能电网可通过智能安防和大数据技术，建立与不同发电技术间的协调工作。

2 电力工程技术在智能电网建设中的应用价值

2.1 提高系统效率与稳定性

首先，负荷流计算技术可以实时监测电网的状态，包括电力供应和需求之间的平衡。负荷流计算是一种基于电力系统的拓扑结构和电气设备参数，通过数学模型和计算方法模拟电力系统的电力流动情况，并实时监测电网的负荷流情况，及时调整电力供应和需求之间的平衡，可以避免电网的过载和负荷不平衡现象，提高系统的效率和稳定性[5]。

其次，自适应保护机制和实时控制策略可以有效减少电力系统中的故障和失稳事件。自适应保护机制指根据电力系统的实时状态和负荷情况，自动调整保护装置的参数和动作策略，以提供更加灵活和可靠的保护措施。同步控制对策则指根据电力系统的即时需求与工作状态，动态管理电气设备的状态反馈和电力分配，并实现电力系统的最佳运作。

再次，根据响应式防御机制和同步控制对策，可以降低故障和失衡发生的概率，提升电力系统的稳定性和安全性。

最后，通过智能化的监测和管理体系可以提高系统效率和稳定性。智能监测系统会实时检测电力系统的每个相关参数情况，包含工作电压、电流、输出功率等，还包含设备运行状态情况和故障信息。分析和处理这些信息，可以及早发现系统中的异常现象，并采取相应的措施，提高系统的效率和可靠性。管理系统则是对电力系统的运作进行改善和生产调度，包含负荷预测、机器设备调度和能源管理体系等，并实现系统的高效运行资源开发。

2.2 优化电能存储与调度

控制系统监测电力系统中的电能产出和需求，并根据预测算法预测未来的电力需求和可再生能源的产出。根据这些预测结果，控制系统智能地调度电能的存储和释放，以最大限度地满足电力系统的需求和利用可再生能源。例如，在可再生能源的产出过剩时，电能被储存到电池或其他储能设备，而在电力需求高峰期间，储存的电能被释放出来，以满足电力系统的需求。

优化电能存储与调度具有4 个的优点。第一，优化电能存储与调度可以提高电能的利用率，提升系统的可靠性。通过合理的储存和调度策略，最大限度地利用可再生能源，减少电能的浪费和损耗，提高电能的利用效率。第二，通过储存和调度电能，平衡电力系统中的供需关系，可以减轻电力系统的负荷压力，增强系统的稳定性和可靠性。第三，优化电能存储与调度能降低电力系统的成本和环境影响。通过合理地储存和调度电能，减少对传统的燃煤和核能发电的依赖，降低电力系统的运营成本和环境污染。第四，优化电能存储与调度可促进可再生能源的发展和利用，推动电力系统向清洁能源转型。

3 智能电网建设中电气工程化技术的应用

3.1 电力传输与分配技术

高压直流输电（High Voltage Direct Current，HVDC）技术具有独特的长距离和大容量输电能力，为远距离电能传输提供解决方案。相比于传统的交流输电方式，HVDC 技术能够有效减少输电线路的功率损耗。HVDC 技术通常采用电压源直流换流站（Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC）转换和控制直流电压。HVDC 技术通过将交流电转换为直流电进行传输，降低电流损耗，提高输电效率。HVDC 技术具有灵活性强、控制精度高的优点，可以实现交流和直流系统间的互联互通。

柔性交流输电系统（Flexible Alternative Current Transmission Systems，FACTS）主要应用于交流输电网络，用于实时调整电力系统中的电压、功率和阻抗等参数。其中，静态同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）和静态无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）等设备是常见的FACTS 技术装置。STATCOM通过实时调整无功功率的输入和输出，控制电力系统中的电压稳定性和功率平衡。SVC 则通过调整输电线路的电抗调节功率因数稳定电压。根据电力系统的实时需求灵活调控FACTS 技术，可以提升电力传输的稳定性和可靠性。

3.2 微电网与分布式发电技术

首先，微电网与分布式发电技术通过结合各种小型、位于负荷附近的发电设备与电力系统，实现能源的分散和灵活利用。分布式能源资源包括太阳能、风能、小型水电等，需要根据当地资源条件和需求量进行选择和配置。通过将这些分布式能源与电力系统相连接，可以实现电力的分布式发电和供应，减少能源的传输损耗。

其次，微电网与分布式发电技术需要使用先进的电力电子设备转换和控制能源。电力电子设备如逆变器、整流器等将分布式能源资源产生的直流电转换为交流电，或将交流电转换为直流电进行储存。这些电力电子设备具有高效、稳定的能量转换效率，可以确保分布式能源的有效利用和供电质量的稳定。

再次，智能的管理系统是微电网与分布式发电技术的核心，可以根据能源的实时供需情况进行智能调度和优化配置，从而高效利用能源，保证供电的稳定性。

最后，智能管理系统可根据用户需求和电力市场的变化制定运营策略，灵活调节太阳能和风能发电，最大限度地满足用户的需求，实现经济性运营。

3.3 配电网优化技术

首先，配电网优化技术通过计算机技术实现微机操控，将配电网的控制操作转化为计算机指令，远程操控和监测配电设备。将微机与配电网设备连接，可以实现远程开关操作、电能计量、故障检测等功能，提高配电网的运行效率和安全性。

其次，配电网优化技术通过自动化编程，将配电网接触控制端与系统内总线连接起来，可以自动化控制和管理配电设备。自动化编程根据配电网的实时需求和运行状态，智能调节配电设备的开关状态和电能分配，提高配电网的供电质量和能源利用效率。

再次，配电网优化技术利用电气工程自动化技术改造配电系统中的主站自动化系统。主站自动化技术是配网运作的关键，优化主站自动化技术系统，可以提高配网的使用效率和响应能力。

最后，配电网优化技术配合信息交互与自动化功能的逻辑配合，提供更加多样化且精准的配电网控制信息。通过信息交互和自动化功能，实现配电网设备之间的信息共享和协作，提高配电网的整体效能和灵活性。同时，配电网优化技术提供精准的配电网控制信息，包括实时电流、电压、功率等参数的监测和控制，还具有故障预警和故障处理等功能。

3.4 电气设备控制技术

首先，电器设备控制系统将传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）嵌入电气设备随机存储器（Read-Only Memory，ROM），收集、测算、存储电器设备数据。利用微电子计算机分析和处理电器设备工作原理，可以操纵和监测电气设备。例如，采集电气设备工作中相关参数配置信息，完成对电气设备远程操作和故障检测。该控制系统通过TCP/IP 协议与电器设备进行通信，将设备的工作状态、温度、电流以及电压等相关参数实时上传到控制系统。这些数据可以通过传感器等设备进行采集，并通过TCP/IP 协议传输到控制系统，实现对电器设备的数据收集。控制系统分析电器设备的工作原理，能够提取出有用的信息，如设备的运行状态、能耗情况等，从而判断设备是否正常运行，是否存在故障或异常情况。控制系统发送控制指令，可以远程操作电器设备，如打开、关闭、调节等。控制系统分析设备的工作数据，可以判断设备是否存在故障或异常情况。一旦发现故障，控制系统可以及时发送警报信息，提醒用户进行维修或更换，从而保证设备的正常运行，延长设备的使用寿命。

其次，电气设备一般会配置大量联锁保护设备，以保证电气设备可靠性和安全性。在挑选自动化技术保护设备时，应该考虑装置抗干扰性和效率。抗干扰素力强的保护设备可以有效防止外界干扰影响电气设备，增强设备的稳定性和可靠性。同时，作业效率高的保护装置快速响应故障并采取相应的保护措施，减少电气设备的停机时间和损失。

最后，电气设备控制技术自动化控制和优化电气设备。通过程序控制装置和逻辑元件的配合，实现对电气设备的自动开关、调节和监测。例如，通过设定合适的控制策略和逻辑关系，实现电气设备的自动启停、负荷调节和能源优化等功能，提高电气设备的运行效率和能源利用率。

4 结 论

电力工程技术在智能电网建设中发挥着重要作用，为电力系统的智能化、高效化和可持续发展提供重要支撑。随着智能电网建设的不断推进，电力工程技术的应用将进一步完善和发展，为电力行业的现代化转型和发展注入新的活力。希望文章内容能够对电力工程技术在智能电网建设中的应用提供一定的参考，促进电力系统的发展。