智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究

馬向威，李香遠(yuǎn)

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司津市市供電分公司，湖南 津市 415400）

0 引 言

隨著新能源的不斷開(kāi)發(fā)，其在一程度上提高了智能電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性。智能電網(wǎng)能夠滿足人們對(duì)于環(huán)保發(fā)展的要求，其對(duì)環(huán)境造成的污染微乎其微。在日益增長(zhǎng)的電能需求的大背景下，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展，顯得尤為重要。為了更好地實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，有關(guān)科研人員應(yīng)加大研究力度，做好智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)的工作。

1 智能電網(wǎng)線路設(shè)計(jì)與規(guī)劃關(guān)鍵

第一，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)線路設(shè)計(jì)的智能化。為使電網(wǎng)輸電系統(tǒng)達(dá)到智能化標(biāo)準(zhǔn)，要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)線路設(shè)計(jì)的智能化[1]。所謂的線路設(shè)計(jì)智能化就是在對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)的過(guò)程中，提高對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)科技技術(shù)的應(yīng)用程度，從而讓智能電網(wǎng)整體呈現(xiàn)出技術(shù)化，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)線路設(shè)計(jì)智能化的目的。

第二，保證信息數(shù)據(jù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過(guò)有關(guān)科研人員的長(zhǎng)時(shí)間研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下對(duì)智能電網(wǎng)線路進(jìn)行管理所用的方法其實(shí)也是完整使用周期的管理方法[2]。只有實(shí)現(xiàn)對(duì)智能電網(wǎng)線路中的每一部分以及有關(guān)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一地優(yōu)化與升級(jí)，才可以達(dá)到對(duì)智能電網(wǎng)線路的有效控制，才能實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的標(biāo)準(zhǔn)化，更好地服務(wù)于智能電網(wǎng)線路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

2 對(duì)比傳統(tǒng)規(guī)劃方法和智能電網(wǎng)規(guī)劃方法

2.1 傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方法

首先，我國(guó)傳統(tǒng)規(guī)劃在絕大多數(shù)情況下是測(cè)量電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷量，在測(cè)量結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行編制。該方法是我國(guó)十分常見(jiàn)的規(guī)劃方法，且規(guī)劃技術(shù)也較為完備。但是，此種規(guī)劃在一定程度上存在極大的不穩(wěn)定性。這是由于影響電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷量的因素眾多，使得在預(yù)測(cè)負(fù)荷量的環(huán)節(jié)上出現(xiàn)偏頗，進(jìn)而導(dǎo)致規(guī)劃的最終設(shè)計(jì)方案存在錯(cuò)誤。其次，我國(guó)傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃中變電站選址和電網(wǎng)線路鋪設(shè)兩者之間是相對(duì)獨(dú)立的，變電站的位置選定為第一步，第二步是電容量的設(shè)計(jì)，最后一步才是電網(wǎng)線路布設(shè)的工作。這樣的做法并未考慮到電能會(huì)受到電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷的影響，所以在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，必須要增建變電容量來(lái)滿足日后發(fā)展中提高負(fù)荷量的要求。因?yàn)橐诠ぷ髦袝r(shí)常更新供電設(shè)備與配電設(shè)備，無(wú)形中加大了運(yùn)行成本。最后，城市化進(jìn)程不斷加快的過(guò)程中，我國(guó)政府尤為重視土地的利用情況與利用效率。因?yàn)閭鹘y(tǒng)規(guī)劃方法建立的變電站的占地面積過(guò)大，不能滿足新時(shí)代的發(fā)展需要?；诖耍嚓P(guān)規(guī)劃人員需對(duì)電網(wǎng)建設(shè)設(shè)立可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，要將城市發(fā)展規(guī)劃以及負(fù)荷量預(yù)測(cè)等諸多因素納入到思考范圍，探索出更適合于新時(shí)代下的電網(wǎng)設(shè)計(jì)方法。

2.2 智能電網(wǎng)規(guī)劃方法

和傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方法相比，智能電網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃方法最明顯的區(qū)別是對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)。傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃是以預(yù)測(cè)電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)果為基礎(chǔ)，從而對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃展開(kāi)設(shè)計(jì)，但是智能電網(wǎng)規(guī)劃方法則是在不知道負(fù)荷的情況下設(shè)計(jì)電網(wǎng)。相關(guān)科研人員假設(shè)傳統(tǒng)規(guī)劃下的配電網(wǎng)系統(tǒng)的TSC為180 MVA，但是規(guī)劃的負(fù)荷量卻是188 MVA，充分運(yùn)行時(shí)其能力并未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。使用智能電網(wǎng)規(guī)劃方法，當(dāng)電網(wǎng)充分運(yùn)行時(shí)，TSC可以達(dá)到25 MVA，能夠達(dá)到預(yù)期規(guī)范。以傳統(tǒng)電網(wǎng)建設(shè)為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行深入分析和優(yōu)化就成為了智能電網(wǎng)，其所運(yùn)用的自動(dòng)化配電系統(tǒng)，可以提高轉(zhuǎn)換電能的速度，提高電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全程度。所以電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)計(jì)方案的智能化。例如，我國(guó)建立的自動(dòng)化變電站，如圖1所示，可以有效提高其工作效率?；谝呀?jīng)建設(shè)完成的電網(wǎng)，對(duì)負(fù)荷增加數(shù)量進(jìn)行分析，計(jì)算出當(dāng)前電網(wǎng)內(nèi)供電能力和增加負(fù)荷總量的差距數(shù)值，如果當(dāng)前的電能不能滿足增加后電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷要求，那么需要對(duì)負(fù)荷的分布情況進(jìn)行重新調(diào)整，改變新增加的負(fù)荷位置或是重新選擇線路的銜接方式等，達(dá)到負(fù)荷的相關(guān)要求。

圖1 1 100 kV自動(dòng)化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)分析

3.1 電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

目前，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)被應(yīng)用的最廣泛[3]。借助此技術(shù)能夠提高系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的綜合性、科學(xué)性分析，進(jìn)而為決策的準(zhǔn)確性提供相應(yīng)的保證。電力系統(tǒng)的主站是電力可以穩(wěn)定運(yùn)行的重要場(chǎng)所，因此依據(jù)狀態(tài)差異程度、相關(guān)環(huán)境參數(shù)等確保電力系統(tǒng)更為精確地運(yùn)行?；诖耍瑧?yīng)該擴(kuò)大對(duì)主站的監(jiān)控范圍，使其處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，保證了電力系統(tǒng)狀態(tài)的合理性，特別是對(duì)于超高壓和輸變電企業(yè)，更要提高對(duì)于系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)的重視程度。此外，確保系統(tǒng)功能的全面性也是十分必要的。（1）提高信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性。當(dāng)安全隱患發(fā)生時(shí)，有關(guān)人員可以及時(shí)了解主要信息，進(jìn)而做好相應(yīng)的有效預(yù)防工作。（2）打破相應(yīng)狀態(tài)信息把握的時(shí)空限制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常運(yùn)用的是上述模塊設(shè)計(jì)，借助此設(shè)計(jì)使?fàn)顟B(tài)信息更加直觀地呈現(xiàn)。同時(shí)，智能化系統(tǒng)在監(jiān)控輸電線路時(shí)，也可以更為直觀地呈現(xiàn)。

3.2 輸電線路規(guī)劃中GIS技術(shù)的使用

借助地理信息技術(shù)能夠?qū)€路途經(jīng)的地形形成綜合性的報(bào)告。該系統(tǒng)能夠結(jié)合地形的相關(guān)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的高速處理，對(duì)該地可能會(huì)遇到氣候問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)信息的繪制，從而給智能電網(wǎng)線路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)提供一定技術(shù)支持。通過(guò)地理信息技術(shù)詳細(xì)清楚地掃描輸電線路經(jīng)過(guò)的地形與地貌，結(jié)合電網(wǎng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，形成具有專業(yè)化的電網(wǎng)線路GIS系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)中的激光掃描技術(shù)用于進(jìn)行地形三維信息的統(tǒng)計(jì)工作，并對(duì)統(tǒng)計(jì)得出的結(jié)果加以存儲(chǔ)；對(duì)空中載體提供支持的是直升飛機(jī)；若遇到開(kāi)發(fā)地區(qū)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的情況，則主要涉及地理信息系統(tǒng)、可視化技術(shù)及各種空間數(shù)據(jù)等；數(shù)據(jù)采集功能把相關(guān)數(shù)據(jù)和地理模型結(jié)合，依據(jù)其系統(tǒng)流程進(jìn)行分析，如圖2所示，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)線路設(shè)計(jì)所需地理信息的動(dòng)態(tài)化。

圖2 GIS系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖

4 結(jié) 論

只有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)觀念，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)的智能化，才能使電網(wǎng)規(guī)劃與電力供應(yīng)更好地滿足我國(guó)不斷提高的電力需求，在進(jìn)一步提升電網(wǎng)線路質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使得我國(guó)整體的電力系統(tǒng)水平得到明顯提升。