基于智能電網(wǎng)的電力設(shè)計(jì)工作研究

侯樹華

廣西福洋電力勘察設(shè)計(jì)有限公司 530000

摘要：智能電網(wǎng)是指采用動態(tài)優(yōu)化技術(shù)、具有自愈能力的電網(wǎng)，該電網(wǎng)能夠利用實(shí)時測量技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)損耗最小化、維持電壓水平、提高系統(tǒng)可靠性以及改善資產(chǎn)管理，目前已被廣泛的應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中。電力設(shè)計(jì)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，在智能電網(wǎng)的背景下，如何提高電力設(shè)計(jì)的水平，緩解電力資源緊張的局面已成為了電力工作者深入研究的課題。本文以智能電網(wǎng)為研究背景，結(jié)合相關(guān)理論，研究了電力設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，希望為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電力設(shè)計(jì)；研究

前言

智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)顯著提高電網(wǎng)抵御日益頻繁自然災(zāi)害和外界干擾的能力。先進(jìn)調(diào)度技術(shù)、自動化技術(shù)和柔性輸電技術(shù)的成熟發(fā)展，能為可再生能源和分布式電源的開發(fā)利用提供技術(shù)保障。通信網(wǎng)絡(luò)的完善和用戶信息采集技術(shù)的推廣應(yīng)用，可促進(jìn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動。靈活兼容電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，能使電網(wǎng)接入、輸送和消納更多的清潔能源發(fā)電。對用電設(shè)備的合理智能控制可降低設(shè)備的運(yùn)營成本、促進(jìn)節(jié)能減排。電力設(shè)計(jì)是影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行的直接因素，因此我們需要深入的研究電力設(shè)計(jì)工作，不斷解決智能電網(wǎng)背景下所面臨的新的挑戰(zhàn)，這樣才能保障智能電網(wǎng)的有效運(yùn)行。

1智能電網(wǎng)及電力設(shè)計(jì)概述

1.1智能電網(wǎng)的特征

智能電網(wǎng)技術(shù)是建立在電力市場交易功能之上的，基于信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)的電氣技術(shù)進(jìn)步，在此基礎(chǔ)上的電網(wǎng)公司才能成為引領(lǐng)電力市場潮流和帶動宏觀經(jīng)濟(jì)增長的風(fēng)向標(biāo)。智能電網(wǎng)作為電網(wǎng)新技術(shù)的主導(dǎo)設(shè)計(jì)的特征包含以下三點(diǎn)：

一是數(shù)字化程度高，有更多的傳感器連接更多的資產(chǎn)和設(shè)備；

二是更加智能化的數(shù)據(jù)整合體系和采集體系；

三是更具決策分析的能力，即依據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行和管理[1]。

1.2智能電網(wǎng)下電力設(shè)計(jì)的重要性

（1）有利于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行

電力設(shè)計(jì)應(yīng)確保智能電網(wǎng)在受到攻擊或發(fā)生故障后的快速恢復(fù)能力，進(jìn)而最大限度地降低危害，并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的自愈。這對于確保電網(wǎng)的可靠性、安全性、電能質(zhì)量和效率具有重要意義。這就要求在電力設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量減少供電服務(wù)中斷的概率，使得智能電網(wǎng)能夠充分應(yīng)用數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，執(zhí)行決策支持算法，避免或限制電力供應(yīng)的中斷，迅速恢復(fù)供電服務(wù)。此外，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或發(fā)生其他問題時，在電網(wǎng)設(shè)備中的先進(jìn)的傳感器確定故障并和附近的設(shè)備進(jìn)行通信，切除故障元件或?qū)⒂脩粞杆俚厍袚Q到另外可靠的電源上，同時傳感器還有檢測故障前兆的能力，在故障實(shí)際發(fā)生前，將設(shè)備狀況告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就會及時地提出預(yù)警信息。

（2）有利于提高電網(wǎng)生產(chǎn)力水平

智能電網(wǎng)最基本的任務(wù)是提高生產(chǎn)力，通過網(wǎng)絡(luò)和信息促進(jìn)存儲、處理和高效率、可靠地實(shí)現(xiàn)電能的最佳配置，既減少失誤也最大限度地減少電網(wǎng)運(yùn)營成本。

傳統(tǒng)電網(wǎng)的用電信息系統(tǒng)運(yùn)營是集成化地輸入信息、處理信息和更新當(dāng)前信息。但是，在這種條件下，如果電網(wǎng)或計(jì)算機(jī)出故障，客戶就會受到停電困擾或服務(wù)暫停，滿意度下降。因此智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)要充分考慮減少由于閃電、開關(guān)涌流、線路故障和諧波源引起的電能質(zhì)量的擾動，應(yīng)用超導(dǎo)、儲能以及電力電子等先進(jìn)技術(shù)和控制方法，改善和保證電能質(zhì)量[2]。

（3）節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)原則

智能電網(wǎng)節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢，體現(xiàn)在設(shè)計(jì)中就是必須要樹立節(jié)能環(huán)保的意識。通過利用綠色材料、合理的布線使設(shè)計(jì)符合節(jié)能環(huán)保的原則。此外其它干凈的可再生能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?，也可以輕松地被轉(zhuǎn)化整合并輸入到國家電網(wǎng)中，節(jié)能減排，改善氣候；而超導(dǎo)輸電可減少占地、降低電磁環(huán)境污染等。

（4）設(shè)計(jì)方案要能夠兼容

智能電網(wǎng)應(yīng)支持可再生能源的有序、合理接入，適應(yīng)分布式電源和微電網(wǎng)的接入，能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶的交互和高效互動，滿足用戶多樣化的電力需求并對用戶提供增值服務(wù)。

智能電網(wǎng)在能源用戶和電網(wǎng)之間將會出現(xiàn)可靠的廣泛聯(lián)系。建立這種聯(lián)系將使用戶了解能耗使用情況并做出選擇，從而有利于自身和電力企業(yè)。相比較傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)在風(fēng)力發(fā)電、核電等地區(qū)覆蓋率較高，電網(wǎng)的承受力較大，既增加了系統(tǒng)的可靠性，又避免了資源的浪費(fèi)，因此在智能電網(wǎng)的設(shè)計(jì)過程中要考慮兼容性，以滿足現(xiàn)代社會對對電力的需求，并提高智能電網(wǎng)的環(huán)境承受力。

2智能電網(wǎng)背景下的具體電力設(shè)計(jì)

2.1基于智能電網(wǎng)電力設(shè)計(jì)的整體思路

按照“穩(wěn)步實(shí)施、示范帶動、效益評估”的思路，從基礎(chǔ)研究著手，明確我國智能電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵問題、戰(zhàn)略重點(diǎn)和布局以及階段性目標(biāo)，合理引導(dǎo)各相關(guān)產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展，有組織有計(jì)劃地開展智能電網(wǎng)的研究與建設(shè)；通過局部地區(qū)示范工程項(xiàng)目試點(diǎn)，組織關(guān)鍵技術(shù)攻堅(jiān)，探索行之有效的應(yīng)用推廣方案，為全面推進(jìn)我國智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；建立智能電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)施效果指標(biāo)評價體系，評估智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程的投資建設(shè)效益，為我國智能電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)程和科學(xué)發(fā)展提供決策依據(jù)與決策支持。

2.2具體電力設(shè)計(jì)方法

（1）短路電流和設(shè)備的設(shè)計(jì)：總體來說，電力設(shè)計(jì)工作必須要遵循新建變電站的設(shè)計(jì)補(bǔ)充規(guī)定，如：對于220、110 屋外配電裝置來說，均可采用雙母線設(shè)計(jì)，管母線、斷路器等可進(jìn)行中型布置；但對于35 的屋外配電裝置來說，設(shè)計(jì)方法應(yīng)采用單母分段接線，對配電裝置進(jìn)行單列布置。因此對于智能電網(wǎng)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。

（2）電氣二次部分的設(shè)計(jì)：電氣二次部分的設(shè)計(jì)要結(jié)合智能變電站建設(shè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見來進(jìn)行。為了做好電力設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作，集成變電站的輔助控制系統(tǒng)在對故障錄波和網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)進(jìn)行一體化配置時，還要在線監(jiān)測主機(jī)。監(jiān)控系統(tǒng)的原則包括：計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，變電站采用具有遠(yuǎn)方控制功能的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，不設(shè)置遠(yuǎn)動專用設(shè)備；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成對變電站內(nèi)所有設(shè)備的實(shí)時監(jiān)視和控制，數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集處理，資源共享，不再另外設(shè)置其他控制屏及模擬屏；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的電氣模擬量采集采用交流采樣；裝置報警等重要信號輸入測控單元；遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，與計(jì)算機(jī)監(jiān)控主站信息資源共享，不重復(fù)采集[3]。

（3）自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：智能變電站是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)和建設(shè)必須滿足我國智能電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的要求，應(yīng)該體現(xiàn)智能電網(wǎng)信息化、數(shù)字化、自動化、互動化的特征。智能變電站的設(shè)備應(yīng)向信息數(shù)字化、功能集成化、結(jié)構(gòu)緊湊化、狀態(tài)可視化等方向發(fā)展；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮易擴(kuò)展、易升級、易改造、易維護(hù)等發(fā)展的需要。變電站自動化系統(tǒng)作為調(diào)度自動化的一個子系統(tǒng)，在進(jìn)行系統(tǒng)功能規(guī)劃設(shè)計(jì)時，應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度自動化總體設(shè)計(jì)的要求，其功能、配置，包括通信網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備布置等，應(yīng)滿足電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，數(shù)據(jù)和信息的篩選、預(yù)處理以及分層傳輸、資源共享等要求。智能變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)該具有根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能。為此必須開展一系列智能設(shè)備和智能決策軟件的研究，才能從結(jié)構(gòu)上、功能上、技術(shù)上實(shí)現(xiàn)由變電站自動化向變電站智能化的發(fā)展。

3.結(jié)語

總的來說，電力設(shè)計(jì)工作是確保電力系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響著電力系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。在具體工程實(shí)踐中，設(shè)計(jì)工作者必須深入了解智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的概念和重要性；智能電網(wǎng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，充分了解智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容，才能真正促進(jìn)我國電力行業(yè)的發(fā)展和我國國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增長。但由于我國智能化起步較晚，智能化發(fā)展水平不高，因此在智能設(shè)計(jì)工作中要應(yīng)充分考慮既要實(shí)現(xiàn)智能化全面開展，又要確保與原有設(shè)備兼容。這樣才能實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

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【3】張玉軍，李如振，黃萍等.智能電網(wǎng)建設(shè)方案初探[J].山東電力技術(shù).2012（05）.