電力配網(wǎng)技術(shù)的改造及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

劉永琦

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局 云南省迪慶州 674400）

在21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的電網(wǎng)發(fā)展任務(wù)不僅僅致力于發(fā)展規(guī)模的提升，也開(kāi)始重視電網(wǎng)布局和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在提升供電能力的同時(shí)更加關(guān)注電力的節(jié)約和儲(chǔ)存。隨著水電、風(fēng)電、核電和太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)展，在供電接入點(diǎn)上有了更多的選擇，此時(shí)，我國(guó)的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)復(fù)雜，正式開(kāi)啟電力系統(tǒng)網(wǎng)路優(yōu)化改造工程量大，但是收益也是巨大的，這項(xiàng)任務(wù)不得不做。

1 電力配網(wǎng)技術(shù)建設(shè)

1.1 優(yōu)化供給結(jié)構(gòu)

一直以來(lái)，火電都是我國(guó)電網(wǎng)供能的主力，時(shí)至今日，在我國(guó)發(fā)力發(fā)展可再生電力的基礎(chǔ)上，火電依然占據(jù)了六成以上的供電量。這在我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，水源稀少的北方尤其明顯，煤炭的大量燃燒不僅帶來(lái)了大量的碳排放，這也成為不可再生資源消耗的主要方向，在未來(lái)，隨著煤炭資源的進(jìn)一步減少，必然會(huì)導(dǎo)致火電成本的進(jìn)一步提升，因此在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙重考量下，從供電源頭上實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)化是我國(guó)未來(lái)電網(wǎng)建設(shè)的首要環(huán)節(jié)。

1.2 實(shí)現(xiàn)綜合性配電優(yōu)化

我國(guó)作為世界上人口最大的國(guó)家，在電力供應(yīng)和消耗上都處于世界第一，在供電中又以火電為主，每年大量的化石原料的燃燒，導(dǎo)致能源內(nèi)耗和浪費(fèi)十分明顯，這也是我國(guó)供電成本居高不下的原因。從電網(wǎng)布局和能源供應(yīng)上進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，從人力配置上實(shí)現(xiàn)人力資源優(yōu)化，都能顯著改善我國(guó)電力配網(wǎng)的成本，這不僅能降低供電難度，讓政府省心，也能通過(guò)降成本的方式，讓廣大群眾的基本生活成本得到控制，這是一件利國(guó)利民的大事。如圖1 是我國(guó)年發(fā)電量的占比示意圖。

2 電力配網(wǎng)技術(shù)的不足分析

2.1 電力配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)布局不合理

我國(guó)的電力配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起步很早，在建設(shè)早期，缺乏對(duì)后期建設(shè)的考量，導(dǎo)致早期建設(shè)的雛形就有較多的不合理之處。在建設(shè)后期，由于改動(dòng)成本大，很多電力配網(wǎng)都是在早期的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展延伸，因此其不合理的布局早有體現(xiàn)。

2.2 電力配網(wǎng)的安全性建設(shè)嚴(yán)重不足

電力配網(wǎng)的安全性建設(shè)是關(guān)系到其本身供應(yīng)安全以及社會(huì)人員的人生安全，在電力配網(wǎng)的安全性建設(shè)上，我國(guó)的建設(shè)現(xiàn)狀存在明顯的不足。這尤其體現(xiàn)在裸露的架空線路上，由于周邊環(huán)境的變化，很容易導(dǎo)致線路短路、漏電等問(wèn)題，電力配網(wǎng)的故障很容易對(duì)周邊群眾的安全性帶來(lái)威脅。

2.3 電力輸送系統(tǒng)陳舊，損耗過(guò)大

我國(guó)的電力輸送系統(tǒng)經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)以上的發(fā)展，本多線路本身和電力轉(zhuǎn)換裝置都出現(xiàn)了嚴(yán)重的老化問(wèn)題，尤其是新拓展的線路往往建設(shè)在陳舊的線路之上，這種模式直接導(dǎo)致初期老舊電路的能耗大大增加，從而導(dǎo)致電力的嚴(yán)重?fù)p耗，更有甚者，甚至導(dǎo)致電路出現(xiàn)熔斷的現(xiàn)象，這充分說(shuō)明了許多電路已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代供電系統(tǒng)的需求。不過(guò)由于成本高，預(yù)算不足，導(dǎo)致電力輸送系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)難以翻新。

圖1

圖2

圖3：企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)優(yōu)化圖

3 電力配網(wǎng)技術(shù)的改造及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

3.1 采用現(xiàn)代計(jì)算方法加快電力配網(wǎng)的優(yōu)化建設(shè)

我國(guó)現(xiàn)代電力配網(wǎng)建設(shè)注重的是量到質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，雖然質(zhì)是高級(jí)目標(biāo)，但是保證量的供應(yīng)室我國(guó)電力配網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，只有保證了量的建設(shè)，才能在此基礎(chǔ)上進(jìn)行完善和優(yōu)化。因此現(xiàn)代電力配網(wǎng)技術(shù)的改造及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的首要目標(biāo)就是加強(qiáng)最基本的電力配網(wǎng)規(guī)模建設(shè)，保證傳輸方式的健全性和完整性。

在實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的道路上，首先可考慮最簡(jiǎn)單有效的增加電力配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量，通過(guò)增加電力傳輸?shù)木W(wǎng)路寬度，從而大大降低既有電路的超負(fù)荷現(xiàn)象，在完成了新線路的配置后，再逐步使用新線路代替老線路的方式對(duì)整個(gè)電網(wǎng)線路進(jìn)行全面的更新?lián)Q代。保證線路的暢通性和優(yōu)質(zhì)性，也是后續(xù)操作穩(wěn)定安全的第一保障。

如今隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展，電力配網(wǎng)可借助計(jì)算機(jī)的高效算法進(jìn)行重構(gòu)優(yōu)化，具體的計(jì)算包含了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)算法、啟發(fā)式算法、人工智能算法和混合算法。傳統(tǒng)數(shù)學(xué)算法相對(duì)成熟，但是隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的復(fù)雜化，其計(jì)算難度會(huì)成幾何倍數(shù)的提升，在實(shí)際的計(jì)算中經(jīng)常需要采取近似算法。啟發(fā)式算法主要是在一定原則下不斷進(jìn)行迭代，從而逐步得到最優(yōu)解；人工智能算法是近年來(lái)發(fā)展非常迅速的算法，主要有遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法、粒子群優(yōu)化算法和禁忌搜索算法；而混合算法就是在以上算法中，根據(jù)小范圍的實(shí)際需要采取不同的算法，這些不同的算法對(duì)于解決不同的實(shí)際問(wèn)題都有不同的優(yōu)劣表現(xiàn)。

3.2 提升供電企業(yè)在電網(wǎng)優(yōu)化中的主觀能動(dòng)性

供電企業(yè)在在電力網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中作為第一手?jǐn)?shù)據(jù)的掌控者，同時(shí)又是電力配網(wǎng)優(yōu)化的參與者，充分發(fā)揮其在電力配網(wǎng)中的主觀能動(dòng)性，可大大提升電網(wǎng)優(yōu)化的效率和質(zhì)量。

在電力配網(wǎng)的優(yōu)化過(guò)程中，供電企業(yè)首先應(yīng)當(dāng)和客戶進(jìn)行有序?qū)?，在以往用電?shù)據(jù)上和企業(yè)的未來(lái)用電展望上做出一定的計(jì)劃，在涉及到大片區(qū)、多客戶的電力供應(yīng)上，應(yīng)當(dāng)做好詳細(xì)的整體規(guī)劃圖。在進(jìn)行電力配網(wǎng)的優(yōu)化上，應(yīng)當(dāng)盡量保證線路的均衡合理分配，保證無(wú)線路出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。在完成電力配網(wǎng)的升級(jí)后，供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮自身的人員優(yōu)勢(shì)，定期高效有序地完成對(duì)于線路的維護(hù)，保證線路長(zhǎng)期處于穩(wěn)定安全的供電狀態(tài)，在惡劣天氣環(huán)境下，供電企業(yè)應(yīng)當(dāng)主動(dòng)增加電力系統(tǒng)的維護(hù)頻率。比如在實(shí)際工作中，可采用網(wǎng)絡(luò)傳遞的模式，通過(guò)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)對(duì)于傳輸數(shù)據(jù)的分析，迅速鎖定電網(wǎng)出現(xiàn)的隱患，從而提升定點(diǎn)維護(hù)能力。

3.3 電力配網(wǎng)向智能化、自動(dòng)化和交互友好化方向升級(jí)

現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展日新月異，在電力配網(wǎng)技術(shù)上，很多相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，比如新材料和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域等，都對(duì)電力配網(wǎng)的升級(jí)提供了良好的外部環(huán)境，這時(shí)，電力配網(wǎng)的優(yōu)化和改造應(yīng)當(dāng)積極汲取相關(guān)得研發(fā)成果，不斷應(yīng)用到自身的改造升級(jí)中，讓整個(gè)電力配網(wǎng)向高精尖、自動(dòng)化、智能化，用戶友好化的方向發(fā)展。

首先在線路設(shè)備方面，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)關(guān)注最新的相關(guān)供電設(shè)備系統(tǒng)，比如諧波過(guò)濾器，該過(guò)濾器可有效抑制電路系統(tǒng)中諧波的產(chǎn)生，降低非線性諧波對(duì)電路系統(tǒng)帶來(lái)的損耗，從而保證供電質(zhì)量。又比如在變壓器、線橋、補(bǔ)償器、模擬屏、直流屏以及一些相關(guān)的附屬設(shè)施上，都有很多更新?lián)Q代的產(chǎn)品，相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)時(shí)刻關(guān)注產(chǎn)品的功能迭代，保證在實(shí)際應(yīng)用中，能使用最合適的產(chǎn)品保證線路以最安全高效的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。

在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方面，傳統(tǒng)的檢測(cè)方式由于檢測(cè)周期長(zhǎng)并且檢測(cè)過(guò)程中有很多安全隱患容易導(dǎo)致維護(hù)人員出現(xiàn)傷亡情況，因此在檢測(cè)中引進(jìn)相關(guān)的現(xiàn)代檢測(cè)維護(hù)系統(tǒng)，這不僅能提升檢測(cè)效率，降低檢測(cè)成本，還能有效保證操作人員的人身安全。比如在線路中增加內(nèi)置的傳感器，以數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄?duì)故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)諧波數(shù)據(jù)的實(shí)施讀取，結(jié)合紅外線的熱處理效果，讓檢測(cè)人員能迅速通過(guò)數(shù)據(jù)鎖定故障點(diǎn)位置，從而最快最好地完成對(duì)于故障點(diǎn)的維護(hù)。

在自動(dòng)化方面，要尤其重視開(kāi)閉站的自動(dòng)化建設(shè)。在電力配網(wǎng)的優(yōu)化建設(shè)中，要善于從子站層面入手，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)閉站進(jìn)行自動(dòng)化功能改造，在操作中，要注意結(jié)合子站與相鄰變電站之間的光纖通信線路，正確連接接口，保障數(shù)據(jù)和信息能夠返回到主站，主站所發(fā)出的指令能夠得到回應(yīng)。在保證可靠性方面，要善于利用配網(wǎng)自動(dòng)化的子站將分散的終端集中起來(lái)，通過(guò)統(tǒng)一讀取數(shù)據(jù)的方式，充分利用現(xiàn)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高效的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)傳輸，從而保證中心機(jī)房能自動(dòng)化有序高效地對(duì)各個(gè)線路進(jìn)行供電控制，另外利用改系統(tǒng)，也能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表，從而提升供電服務(wù)的及時(shí)性和有效性，保證企業(yè)不會(huì)因?yàn)楣╇娤⒌臏笮猿霈F(xiàn)停電斷電的問(wèn)題。

這里指的一提的就是即插即用技術(shù)，該技術(shù)是根據(jù)當(dāng)下電網(wǎng)維護(hù)成本高、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、協(xié)同控制能力差、智能性差的特點(diǎn)發(fā)展出來(lái)的一門技術(shù)，該技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一種延伸，該系統(tǒng)相當(dāng)于電腦主板，在設(shè)置接口處即可實(shí)現(xiàn)即插即用，根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)建的不同，分為單機(jī)即插即用、多機(jī)即插即用和管理系統(tǒng)即插即用。該技術(shù)在馬爾代夫光伏并網(wǎng)工程的應(yīng)用中取得了很好的效果，在國(guó)內(nèi)江蘇投運(yùn)的首套“大規(guī)模源網(wǎng)荷儲(chǔ)友好互動(dòng)系統(tǒng)”中，將650 毫米的調(diào)度響應(yīng)時(shí)間有效縮減到100 毫秒內(nèi)。該系統(tǒng)在參與大電網(wǎng)“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)同控制的方案如圖2。

3.4 電力通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部業(yè)務(wù)布局優(yōu)化

電力通迅部門是我國(guó)的重要部門之一，其下有很多小部門從事不同的業(yè)務(wù)處理，在長(zhǎng)期的發(fā)展中，這些部門的業(yè)務(wù)處理量都出現(xiàn)了井噴式的增長(zhǎng)，但是其中業(yè)務(wù)的交叉重復(fù)現(xiàn)象十分明顯，頻繁的數(shù)據(jù)傳輸處理導(dǎo)致了大量的電力網(wǎng)絡(luò)通道占用，在提出網(wǎng)絡(luò)通信后，進(jìn)行內(nèi)部業(yè)務(wù)優(yōu)化也成為了重要方向，其中的優(yōu)化目標(biāo)就是專業(yè)化。

業(yè)務(wù)專業(yè)化在執(zhí)行上首先要對(duì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行重行調(diào)整和設(shè)計(jì)，在調(diào)整和設(shè)計(jì)的原則上主要遵循四點(diǎn)原則：

（1）取消所有不必要的工作環(huán)節(jié)和內(nèi)容；

（2）合并必要的工作；

（3）再度重新排列程序；

（4）再度簡(jiǎn)化必需的工作環(huán)節(jié)。

在最終的目標(biāo)上，是將分散的業(yè)務(wù)進(jìn)行集中，減少不必要的活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的模塊化，通過(guò)連接各個(gè)模塊，最終組成聯(lián)盟。在具體的業(yè)務(wù)優(yōu)化模式方向上，參考圖3。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代電力配網(wǎng)的安全性和高效性和社會(huì)發(fā)展的穩(wěn)定性息息相關(guān)，在這方面，國(guó)家和企業(yè)應(yīng)當(dāng)共同加強(qiáng)關(guān)注，不斷反思和總結(jié)該過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，最好能形成完善有效的電力系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)體系，從而讓整個(gè)電力配網(wǎng)工作穩(wěn)定有序地進(jìn)行。