電力工程設(shè)計的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計探討

王心如，田春燕，陳 瑤

（1.青島嘉誠電工咨詢有限公司，山東 青島 266000；2.青建集團(tuán)股份公司，山東 青島 266000；3.盛豪建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濱州 256600）

電力對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到較大的推動作用，沒有電力工程的支撐，我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)是不可能發(fā)展的。目前，由于社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，電力工程的設(shè)計和施工日益增多。而在電力工程設(shè)計中，采用科學(xué)的方法來進(jìn)行設(shè)計，將會對整體的電力工程建設(shè)狀況起到較大的作用，同時也會直接影響到電力系統(tǒng)未來的運行。這樣就能更好地進(jìn)行設(shè)計，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，對電網(wǎng)的安全運行起到積極的作用。

1 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的概述

1.1 電力系統(tǒng)規(guī)劃的組成

電力系統(tǒng)的規(guī)劃工作，涵蓋環(huán)境保護(hù)、能源建設(shè)、社會建設(shè)、交通運輸?shù)雀鱾€方面。由此可見，電力系統(tǒng)規(guī)劃是一個很強(qiáng)的綜合性工作。電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計需要立足于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，它不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)的運營和發(fā)展，而且關(guān)系到國家的社會發(fā)展。電力系統(tǒng)規(guī)劃包括電源規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測、無功規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。電力系統(tǒng)的供電計劃是建立在對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測的基礎(chǔ)上，充分考慮各種因素，在此基礎(chǔ)上，對電網(wǎng)進(jìn)行合理的供電計劃，以適應(yīng)當(dāng)前巨大的用電負(fù)荷。電力負(fù)荷試驗的目的就是為了更好地預(yù)測電力負(fù)荷在時間、空間上的分布情況，從而為電力系統(tǒng)的規(guī)劃與調(diào)度提供科學(xué)、合理的依據(jù)。電力系統(tǒng)規(guī)劃就是根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃和負(fù)荷試驗的結(jié)果，在保證電網(wǎng)規(guī)劃合理的同時，節(jié)省投資。

1.2 電力系統(tǒng)規(guī)劃在電力工程設(shè)計中的重要性

首先，電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計是電網(wǎng)安全運行的重要保證。當(dāng)前，我國的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對用電的需求逐漸提高，而目前的電力工程施工現(xiàn)狀與用電需求不相符合。然而，電力工程的建設(shè)符合整個社會的發(fā)展方向，所以，在實際的施工中，應(yīng)該對電力的具體需求進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，并做好相關(guān)的預(yù)測，以便為電力工程的施工提供參考，保證電力工程的正常開展。其次，電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計是電網(wǎng)發(fā)展中獲得經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。電力企業(yè)在經(jīng)營活動中，不僅要獲得一定的經(jīng)濟(jì)利潤，還要承擔(dān)起人們的生活和生產(chǎn)所需的基本能源，它是市場發(fā)展的重要組成部分，需要實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。做好電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計工作，能使電網(wǎng)資源得到最優(yōu)分配，取得較好的效益。最后，電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計促進(jìn)整個電力工業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前，用電供需之間存在著相當(dāng)大的矛盾，這已成為我國電力工業(yè)發(fā)展的一個重大難題。與此同時，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力資源在人民生活和生產(chǎn)中的作用逐漸擴(kuò)大，應(yīng)合理地規(guī)劃電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1]。

1.3 常見問題

要想更好地滿足用戶的用電需求，達(dá)到電力系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大的目的，就需要對電力工程項目計劃的實際情況進(jìn)行全面的歸納，增強(qiáng)其計劃的合理性與實用性。存在的主要問題有：第一個問題是前期準(zhǔn)備工作不夠充分。在對各個地區(qū)的電網(wǎng)資源進(jìn)行采集的時候，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不對稱的情況，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，對該地區(qū)的電力系統(tǒng)的運行狀況進(jìn)行分析，同時也對地方的經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)行分析。由于最后的分析結(jié)果精度不高，無法對其進(jìn)行具體的維護(hù)，使得電力系統(tǒng)的規(guī)劃無法得到可靠的支撐，從而使得后續(xù)的電網(wǎng)建設(shè)問題頻頻發(fā)生。第二個問題是資料的更新不夠及時。在網(wǎng)絡(luò)信息化的背景下，現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是動態(tài)的，所以需要實時地獲得最新的數(shù)據(jù)。若資料更新滯后，則容易造成資料的偏差，造成用電計算的精度下降，從而削弱了計劃的作用，未來的電力系統(tǒng)預(yù)測誤差將逐步增加。

2 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循的原則

2.1 安全性原則

安全原則是電力系統(tǒng)整體規(guī)劃設(shè)計工作中最需要遵循的一個重要原則，這是由于在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計工作中，要把所有有可能造成安全隱患的問題和因素都消除，如果電力企業(yè)有條件，還應(yīng)該在該體系中設(shè)置一個具有現(xiàn)代系統(tǒng)監(jiān)控功能的可以長期使用的設(shè)備。

2.2 周期性原則

電力系統(tǒng)有關(guān)的規(guī)劃設(shè)計工作需要在預(yù)定的時間內(nèi)完成，特別是對規(guī)模比較大的電力企業(yè)來說，它需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成與電力系統(tǒng)有關(guān)的規(guī)劃設(shè)計工作。要達(dá)到這個需求，首先要有一個完整、科學(xué)的電控系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)劃設(shè)計方案，在限定的時間內(nèi)完成規(guī)劃設(shè)計工作，才能為后面的工作打下基礎(chǔ)[2]。

2.3 成本原則

對電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計的人員來說，不僅要注意到系統(tǒng)的功能的實現(xiàn)，還要計算出電力系統(tǒng)所需的規(guī)劃設(shè)計費用，唯有投入成本和系統(tǒng)功能效應(yīng)處于同一平衡點，才能達(dá)到最大的效益目的，并符合成本節(jié)約的有關(guān)條件。

3 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的應(yīng)用

3.1 電源規(guī)劃和設(shè)計

在對電源進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計的時候，要與有關(guān)部門對電源發(fā)展的規(guī)劃相一致，同時要對市場趨勢有一個準(zhǔn)確的了解，盡量使該地區(qū)的資源得到最大的優(yōu)化。同時，也要遵循協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，制定符合地區(qū)發(fā)展要求的供電計劃。在整體的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，電源計劃設(shè)計是最重要的部分，其主要的規(guī)劃與設(shè)計工作包括：對擬建地區(qū)及周圍地區(qū)的電源狀況進(jìn)行統(tǒng)計與分析，并對各地區(qū)的電源數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析，從而提出切實可行的供電方案。電力電源有兩種，一種是本地電源，另一種是統(tǒng)調(diào)電源。另外，隨著計劃的實施，將會有更多的新能源機(jī)組投入運行，因此，需要對各種電源的出力進(jìn)行分析。

3.2 電力負(fù)荷設(shè)計

電力系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計中最基本的工作就是對電網(wǎng)的用電需求進(jìn)行預(yù)測，并對其所在地區(qū)進(jìn)行勘測。首先要對該地區(qū)的電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行分析，根據(jù)該地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)模而定。若規(guī)模較小，則可作短期預(yù)報。在過去的幾年里，電力負(fù)荷的預(yù)測一般都是依靠經(jīng)驗來進(jìn)行的，因此，根據(jù)國家多年來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與運營資料，來預(yù)測所在地區(qū)的電力負(fù)荷。另外，還有一些其他的問題，例如附近是否有規(guī)模大的工程、是否會受到電力施工的影響等，都要提前做好預(yù)防和控制的準(zhǔn)備[3]。

3.3 電力系統(tǒng)計算

3.3.1 穩(wěn)定計算

簡而言之，穩(wěn)定計算就是指一個可以使一種穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)達(dá)到的水平值，它的工作就是對電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行模擬計算，從而逐漸地達(dá)到穩(wěn)定的水平狀態(tài)。當(dāng)人們想要計算出一個系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，首先要做好基本的穩(wěn)定性計算，只有這樣，最后的穩(wěn)定性計算結(jié)果才符合規(guī)范的要求。如果將其應(yīng)用于某一電力工程的設(shè)計中，則會涉及許多不同的計算運算，例如電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性計算、電壓的穩(wěn)定性計算、頻率的穩(wěn)定性的計算等。只有按照有關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行穩(wěn)定性計算的每個步驟，才能確保最終的電力工程設(shè)計成果。

3.3.2 潮流計算

潮流計算是電力系統(tǒng)中的一個分支，它的作用就是對電力工程網(wǎng)中所包含的各類功率和電壓進(jìn)行計算，通過對潮流計算的運用，可以更精確地判斷出電力系統(tǒng)的主要運行模式。另外，還需要分析電力系統(tǒng)的基本操作需求，然后檢查電力系統(tǒng)中的各個部件，判斷它們能否符合系統(tǒng)的基本操作需求。在此基礎(chǔ)上，有必要對含在電網(wǎng)中的儲電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢測，為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計者提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和初始值信息。

3.3.3 無功補(bǔ)償計算

在電力系統(tǒng)中運用無功補(bǔ)償?shù)闹饕康氖菫榱烁玫赜嬎愠鲭娏ο到y(tǒng)中存在的感應(yīng)負(fù)荷，進(jìn)而對其進(jìn)行無功功率性補(bǔ)償，這樣就可以減少在傳輸過程中由于無功而導(dǎo)致的損耗概率。

從本質(zhì)上講，在電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計運行過程中，多采用無功補(bǔ)償來保持電源間的平衡。在規(guī)劃設(shè)計階段，如果存在與無功補(bǔ)償設(shè)備的總?cè)萘亢桶萘肯嚓P(guān)的問題，則要對單組低壓電容器進(jìn)行投切，這時要對電壓波動進(jìn)行校核，然后對附近區(qū)域的無功平衡進(jìn)行分析，從而得到調(diào)相調(diào)壓值。

3.3.4 短路電流計算

短路電流的計算主要是為了發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中存在的各類故障，這些故障通常都是由電網(wǎng)短路引起的。如果要測定電力系統(tǒng)中導(dǎo)致短路故障的各類電氣元件的不定性因素，則要先計算出電流值，再計算出短路電流，按照一定的程序進(jìn)行相應(yīng)的計算，這樣才能保證電力工程的選材，從而更好地確定出最適合的電力設(shè)備。此外，在確定了電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和運行模式之后，應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的短路電流計算結(jié)構(gòu)對組成電網(wǎng)的有關(guān)裝置進(jìn)行校驗，從而保證所選電網(wǎng)裝置的穩(wěn)定工作[4]。

3.4 平衡電力電量

在對電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時，需要對電能的平衡進(jìn)行控制，使電能保持平衡，這樣才能對電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的約束和管理。通過對電源的功率進(jìn)行分析，可以對電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，從而可以對電力系統(tǒng)中所含有的電能的均衡性進(jìn)行計算，并且通過對平衡計算的結(jié)果進(jìn)行分析，可以決定電力系統(tǒng)的最后布置和建設(shè)規(guī)模。

3.5 接入電網(wǎng)系統(tǒng)

在制定接入電力系統(tǒng)前，需要對該地區(qū)的原有電網(wǎng)分布狀況、分布特征、電網(wǎng)發(fā)展計劃等進(jìn)行細(xì)致的分析，確定電力系統(tǒng)在電力工程中的地位和重要性。然后，將國家和有關(guān)部門的意見，和國家電網(wǎng)的整體規(guī)劃相結(jié)合。接入網(wǎng)絡(luò)的選擇要經(jīng)過多方面的對比，在對其進(jìn)行對比時，應(yīng)本著可持續(xù)發(fā)展的思想，倡導(dǎo)綠色環(huán)保、綠色環(huán)保的電力項目。當(dāng)然，這也要符合國家的政策，要按照科學(xué)發(fā)展觀的要求，充分利用現(xiàn)代科技的力量，讓電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計更好、更全面。

3.6 專業(yè)性的提升

要想科學(xué)地進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計，首先要對電力系統(tǒng)工作的可靠度進(jìn)行精確的計算，只有綜合地對比和分析各項計算結(jié)果，才能最終決定最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計方案。而要做到上述工作，首先要明確電力項目工程的建設(shè)規(guī)模和電力系統(tǒng)的投入時間等，其關(guān)鍵是要向電氣工程管理部門提供關(guān)于電氣系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而提高整體電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的專業(yè)性[5]。

4 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中需要注意的內(nèi)容

4.1 前期規(guī)劃階段

在電力工程電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的前期，首先要進(jìn)行科學(xué)的調(diào)查和數(shù)據(jù)的搜集，只有這樣，才能對整個施工現(xiàn)場和周圍地區(qū)的電力系統(tǒng)的總體情況有一個大概的認(rèn)識。另外，還要對當(dāng)?shù)氐淖冸娬?、發(fā)電廠、輸電線路等進(jìn)行信息調(diào)查，并對所搜集的信息進(jìn)行系統(tǒng)的分析與比較，并以此來構(gòu)建一個完整的數(shù)據(jù)信息庫，為以后的項目建設(shè)提供足夠的信息支撐。

4.2 規(guī)劃設(shè)計階段

在進(jìn)行電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計工作過程中，一定要時刻秉承著與時俱進(jìn)的設(shè)計思想，對市場進(jìn)行實時的搜集，對產(chǎn)業(yè)中涌現(xiàn)出來的新技術(shù)、新變化進(jìn)行跟蹤，并對與計劃環(huán)節(jié)有關(guān)的工作做好計劃處理，使有功和無功的協(xié)調(diào)一致。另外，還要及時地更新電力主網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)信息，通過仔細(xì)仔細(xì)的觀測，積極地搜集資料，把觀測的結(jié)果記錄下來，為文本型計劃報告的編制提供資料支撐，保證設(shè)計者可以時刻掌握電網(wǎng)的變化和總體情況。卷軸上的設(shè)計方案、工藝流程、設(shè)備選型、設(shè)施布置、結(jié)構(gòu)類型、材料選擇等都要滿足安全、經(jīng)濟(jì)、操作、檢修、維護(hù)、施工方便、成本低廉、原材料節(jié)約的需要。只有滿足以上幾個條件，才能制定出具有較高經(jīng)濟(jì)性和實用性的電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計方案。在新項目的設(shè)計中，要想保證設(shè)計工作的成功，就需要了解當(dāng)?shù)氐碾娏ο到y(tǒng)的負(fù)荷情況，并搜集有關(guān)電力系統(tǒng)的最新信息，保證在電力系統(tǒng)計劃設(shè)計工作中有詳盡、可靠的數(shù)據(jù)資料，從而使電力工作人員可以不斷地改善和完善相應(yīng)的方案設(shè)計，保證設(shè)計的實時、科學(xué)。從另外一個角度來看，適時地更新電力系統(tǒng)計劃設(shè)計，也可以從根源上保證設(shè)計思想的最優(yōu)性，使其設(shè)計成果更加科學(xué)、經(jīng)濟(jì)。

5 結(jié)語

綜上所述，電力工程施工的好壞直接關(guān)系到人民的用電安全。在施工過程中，要根據(jù)工程的實際施工狀況和用電的負(fù)荷狀況來規(guī)劃和設(shè)計電力系統(tǒng)，從而保證施工質(zhì)量。同時，對電力系統(tǒng)的操作要綜合考量，防止在施工過程中發(fā)生失誤，對電力工程設(shè)計進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計，對電力工程的建設(shè)質(zhì)量和電網(wǎng)的穩(wěn)定運行都有較大的影響，而對電力企業(yè)而言，也是一種節(jié)約。