解析智能電網(wǎng)中的智能輸變電技術(shù)

梁森

摘 要：智能電網(wǎng)系統(tǒng)包括智能輸/配電網(wǎng)、智能變電站、智能調(diào)度、智能交互終端等，集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)化控制及傳感測(cè)量等多種技術(shù)于一體，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行完全自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化平衡，意義重大。智能輸變電技術(shù)在其中占據(jù)著十分關(guān)鍵的地位，涉及智能變電站、柔性輸電及特高壓輸電等諸多方面，文章分別對(duì)其做了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；智能輸電技術(shù)；智能變電站；特高壓輸電

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）23-0096-02

在經(jīng)濟(jì)技術(shù)的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)事業(yè)進(jìn)入到了一個(gè)新的發(fā)展階段，加上用電需求的增長(zhǎng)，對(duì)供電質(zhì)量要求的提高，各大電力企業(yè)紛紛引進(jìn)高科技，逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化，大大提高了運(yùn)行效率。輸電和變電是電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系著系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，進(jìn)而影響到企業(yè)效益，因此必須不斷完善智能輸變電技術(shù)。

1 智能輸電技術(shù)

輸電線路是連接變電站和用戶之間的橋梁，負(fù)責(zé)整個(gè)電力過(guò)程的傳輸，面臨著當(dāng)前大機(jī)組和高電壓的發(fā)展趨勢(shì)，為提高傳輸效率和質(zhì)量，也逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化。智能化輸電技術(shù)通常包括以下三種：特高壓輸電、柔性輸電技術(shù)、輕型高壓直流輸電。

1.1 特高壓輸電技術(shù)

通常分為交流輸電和直流輸電兩種，前者的電壓等級(jí)多在1 000 kV以上，運(yùn)輸容量大、損耗少，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，而且比較經(jīng)濟(jì)。國(guó)內(nèi)電網(wǎng)事業(yè)正面臨著大容量、長(zhǎng)距離的發(fā)展趨勢(shì)，該技術(shù)非常適宜，且有利于解決走廊布置困難等問(wèn)題，因此極受重視，2006年建設(shè)的1 000 kV特高壓輸電工程自山西晉南到湖北荊門(mén)，全長(zhǎng)645 km，有效地緩解了華中、華北電網(wǎng)供電緊張的局面。

關(guān)于該技術(shù)的研究，有以下幾個(gè)重點(diǎn)：

①輸電能力尤為重要，與電壓和阻抗都有關(guān)系，電壓越高，傳輸能力越強(qiáng)；線路阻抗越大，傳輸能力越弱。如兩條線路，一條為500 kV，另一條為1 200 kV，后者的傳輸能力要比前者高出4倍之多，同時(shí)產(chǎn)生的容性無(wú)功也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了前者。為防止出現(xiàn)工頻過(guò)電壓，通常會(huì)并聯(lián)電抗器，用以彌補(bǔ)容性無(wú)功。

②因電流在傳輸中會(huì)產(chǎn)生一定的功率損耗，對(duì)線路構(gòu)成破壞或引起浪費(fèi)，以至于增加成本，而如何降低損耗是當(dāng)前研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。假如傳輸?shù)墓β室恢拢? 000 kV線路的電流約為500 kV線路的50%，電阻是其25%左右，而功耗與電流、電阻皆成正比，這表明1 000 kV特高壓線路的功耗只有500 kV線路的6.25%。

③穩(wěn)定性對(duì)輸電能力有著直接影響，尤其是傳輸距離較長(zhǎng)時(shí)，功角穩(wěn)定對(duì)輸電能力的限制極為明顯；而在中短距離的輸電過(guò)程中，電壓穩(wěn)定是影響傳輸能力的主要因素。

1.2 柔性輸電技術(shù)

也包括直流和交流兩種，前者主要是建立在PWM和VSC技術(shù)之上的，使用的電子設(shè)備都比較先進(jìn)，柔性直流輸電的優(yōu)勢(shì)多通過(guò)轉(zhuǎn)換和控制體現(xiàn)出來(lái)，如系統(tǒng)中的換流站可以無(wú)源環(huán)流的方式運(yùn)行，不需要外加的換相電壓，進(jìn)而對(duì)有功和無(wú)功均能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制。

與直流不同，柔性交流輸電使用的電子器件較多，包括可控并聯(lián)電抗器、串聯(lián)電容器及無(wú)功補(bǔ)償器等，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)﹄娔苜|(zhì)量和無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行精確有效地控制。

1.3 輕型高壓直流輸電技術(shù)

該技術(shù)使用的電壓源換流器主要是由絕緣柵雙極晶體管器件構(gòu)成的，具有自行關(guān)斷的功能，與普通的高壓直流輸電技術(shù)相比，該技術(shù)可以向無(wú)電源負(fù)荷區(qū)或弱交流系統(tǒng)供電，在降低無(wú)功需求的同時(shí)，還可動(dòng)態(tài)補(bǔ)償交流母線的無(wú)功功率，有助于穩(wěn)定交流母線的電壓，環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益都比較高，加上該技術(shù)靈活性強(qiáng)，在小型輸電工程中較為適宜。

2 智能變電技術(shù)

2.1 智能變電站

變電站在電力系統(tǒng)的重要性是不可代替的，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，借助具備低碳環(huán)保作用的設(shè)備對(duì)普通變電站加以改進(jìn)，以網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和自動(dòng)化等技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)對(duì)變電站的動(dòng)態(tài)進(jìn)行完全自動(dòng)化的監(jiān)控，進(jìn)而形成自動(dòng)采集信息并具備計(jì)量控制功能的變電站，即為智能變電站。

智能變電站可分為過(guò)程層、間隔層和控制層三個(gè)層次，各自發(fā)揮著應(yīng)有的作用。當(dāng)前的關(guān)鍵問(wèn)題在于如何保證智能變電站穩(wěn)定運(yùn)行，在諸多影響因素中，新型設(shè)備無(wú)疑是最重要的。新型設(shè)備主要包括電子互感器、交換機(jī)等。交換機(jī)一旦發(fā)生故障，必須及時(shí)調(diào)查故障原因，同時(shí)可以重啟機(jī)器，如果重啟無(wú)效，需通知專業(yè)的檢修人員對(duì)交換機(jī)進(jìn)行維修。智能端發(fā)生故障時(shí)，維護(hù)工作與交換機(jī)類似，先重啟，若無(wú)效在由專業(yè)人員維修。電子互感器主要起著測(cè)量電力系統(tǒng)內(nèi)部電壓電流的作用，各項(xiàng)設(shè)備都要通過(guò)電子傳感器獲得信號(hào)，然后經(jīng)采集器分析處理，屏蔽線多選擇專用的，主要起傳輸信號(hào)的作用。在確定電子互感器是否處于正常狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)其外形的完整性、接線是否良好、線路間是否有斷路現(xiàn)象等來(lái)判斷。

2.2 智能變電技術(shù)

①智能感應(yīng)技術(shù)。電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，為實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效控制，應(yīng)從整體進(jìn)行把握，測(cè)量獲取系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和各項(xiàng)設(shè)備的準(zhǔn)確信息。在智能電網(wǎng)中，無(wú)線感應(yīng)器或智能感應(yīng)器占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。智能變電站使用的智能設(shè)備最多，溫度傳感器、濕度傳感器等在變壓器監(jiān)測(cè)中的作用尤為重要，需按照設(shè)計(jì)需要獲取有用的變壓器信息。

②信息通訊技術(shù)。智能電網(wǎng)需應(yīng)用到諸多現(xiàn)代化技術(shù)，如3 S技術(shù)、信息智能處理技術(shù)等，發(fā)揮著重要作用。而通信技術(shù)則以無(wú)線通信和光纖通信為代表，尤其是光纖通信，在實(shí)際中的應(yīng)用十分廣泛，在高新技術(shù)不斷完善的情況下，無(wú)線通信需要進(jìn)一步發(fā)展，以擴(kuò)大使用范圍。

③同步相量測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)在電網(wǎng)事業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，而GPS技術(shù)的發(fā)展，為其提供了高度精確的同步時(shí)標(biāo)，能夠保證系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)站點(diǎn)的電壓或電流信號(hào)保持同步，實(shí)現(xiàn)共享。而變電站是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是布置同步相量測(cè)量點(diǎn)的理想位置。

④控制決策技術(shù)。為保證電力系統(tǒng)能夠安全正常地運(yùn)行，需對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并做好分析決策工作，這就要求強(qiáng)化仿真分析、控制決策等技術(shù)，而實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)需要用到大量的參數(shù)和信息，通常是依靠智能變電站中的傳感裝置來(lái)獲取。

⑤智能設(shè)備裝置。智能設(shè)備和智能裝置覆蓋了整個(gè)智能電力系統(tǒng)，尤其是變電站，安裝的智能設(shè)備最多，智能設(shè)備具有可視化、數(shù)字化等功能，都體現(xiàn)出了新技術(shù)的優(yōu)越性。

3 結(jié) 語(yǔ)

電網(wǎng)事業(yè)不斷進(jìn)步，逐漸朝智能化的方向發(fā)展，這也必將是今后的主流，智能輸變電技術(shù)意義重大，在所取得的成就的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步完善，進(jìn)而促進(jìn)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王淼.智能電網(wǎng)中的智能輸變電技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（19）.

[2] 梅文群.對(duì)智能電網(wǎng)中的智能輸變電技術(shù)的探究[J].城市建設(shè)理論研究，2012，（28）.

[3] 高亮.淺談當(dāng)前主要幾種輸變電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].神州，2010，（12）.