在智能電網(wǎng)建設(shè)中電力工程技術(shù)的應(yīng)用

孟繁昌，厲恩強(qiáng)，劉道忠

（山東有寶電力工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引 言

電力工程技術(shù)的應(yīng)用為智能電網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支持和保障，包括智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化設(shè)備、數(shù)據(jù)處理以及分析系統(tǒng)等[1]。通過電力工程技術(shù)的應(yīng)用，智能電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能調(diào)度、故障診斷以及遠(yuǎn)程控制，從而提升電網(wǎng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性[2]。因此，研究電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。

1 智能電網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 穩(wěn)定性

首先，智能電網(wǎng)利用信息管理平臺(tái)采集分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。通過對(duì)電力設(shè)備的智能監(jiān)測(cè)和故障預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題，可以降低電力系統(tǒng)的故障率。

其次，智能電網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互動(dòng)和協(xié)同工作。通過智能通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，不同的電力設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)信息的共享和協(xié)同控制。例如，將智能電表與配電箱、變電站等設(shè)備聯(lián)動(dòng)，可以根據(jù)用戶的用電需求和電網(wǎng)的負(fù)荷情況，自動(dòng)調(diào)整電力的分配和供應(yīng)[3]。這種智能化的協(xié)同工作使電力系統(tǒng)更加靈活和可靠，增強(qiáng)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。

最后，智能電網(wǎng)利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，提高能源的利用效率，保證供需平衡。智能電網(wǎng)可以分析和預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶需求和電力資源的分布情況，合理安排電力的生產(chǎn)和消費(fèi)，從而減少能源的浪費(fèi)和損耗。智能電網(wǎng)不僅能提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能降低能源的成本和環(huán)境的影響。

1.2 兼容性

首先，新型清潔能源發(fā)電方式，如風(fēng)能發(fā)電和太陽能發(fā)電，受天氣和日照等自然因素的影響，發(fā)電功率會(huì)有一定的波動(dòng)。智能電網(wǎng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)分析，可以自動(dòng)調(diào)控電能峰值，使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定地供應(yīng)電能。

其次，智能電網(wǎng)采集和分析電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同發(fā)電方式之間的兼容性[4]。

再次，使用智能傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)電功率，并分析和整合這些數(shù)據(jù)，從而管理和調(diào)度不同發(fā)電方式。

最后，智能電網(wǎng)可通過智能安防和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立與不同發(fā)電技術(shù)間的協(xié)調(diào)工作。

2 電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 提高系統(tǒng)效率與穩(wěn)定性

首先，負(fù)荷流計(jì)算技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的狀態(tài)，包括電力供應(yīng)和需求之間的平衡。負(fù)荷流計(jì)算是一種基于電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備參數(shù)，通過數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法模擬電力系統(tǒng)的電力流動(dòng)情況，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的負(fù)荷流情況，及時(shí)調(diào)整電力供應(yīng)和需求之間的平衡，可以避免電網(wǎng)的過載和負(fù)荷不平衡現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性[5]。

其次，自適應(yīng)保護(hù)機(jī)制和實(shí)時(shí)控制策略可以有效減少電力系統(tǒng)中的故障和失穩(wěn)事件。自適應(yīng)保護(hù)機(jī)制指根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)和負(fù)荷情況，自動(dòng)調(diào)整保護(hù)裝置的參數(shù)和動(dòng)作策略，以提供更加靈活和可靠的保護(hù)措施。同步控制對(duì)策則指根據(jù)電力系統(tǒng)的即時(shí)需求與工作狀態(tài)，動(dòng)態(tài)管理電氣設(shè)備的狀態(tài)反饋和電力分配，并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的最佳運(yùn)作。

再次，根據(jù)響應(yīng)式防御機(jī)制和同步控制對(duì)策，可以降低故障和失衡發(fā)生的概率，提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

最后，通過智能化的監(jiān)測(cè)和管理體系可以提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)電力系統(tǒng)的每個(gè)相關(guān)參數(shù)情況，包含工作電壓、電流、輸出功率等，還包含設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)情況和故障信息。分析和處理這些信息，可以及早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的異?，F(xiàn)象，并采取相應(yīng)的措施，提高系統(tǒng)的效率和可靠性。管理系統(tǒng)則是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)作進(jìn)行改善和生產(chǎn)調(diào)度，包含負(fù)荷預(yù)測(cè)、機(jī)器設(shè)備調(diào)度和能源管理體系等，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行資源開發(fā)。

2.2 優(yōu)化電能存儲(chǔ)與調(diào)度

控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)中的電能產(chǎn)出和需求，并根據(jù)預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)未來的電力需求和可再生能源的產(chǎn)出。根據(jù)這些預(yù)測(cè)結(jié)果，控制系統(tǒng)智能地調(diào)度電能的存儲(chǔ)和釋放，以最大限度地滿足電力系統(tǒng)的需求和利用可再生能源。例如，在可再生能源的產(chǎn)出過剩時(shí)，電能被儲(chǔ)存到電池或其他儲(chǔ)能設(shè)備，而在電力需求高峰期間，儲(chǔ)存的電能被釋放出來，以滿足電力系統(tǒng)的需求。

優(yōu)化電能存儲(chǔ)與調(diào)度具有4 個(gè)的優(yōu)點(diǎn)。第一，優(yōu)化電能存儲(chǔ)與調(diào)度可以提高電能的利用率，提升系統(tǒng)的可靠性。通過合理的儲(chǔ)存和調(diào)度策略，最大限度地利用可再生能源，減少電能的浪費(fèi)和損耗，提高電能的利用效率。第二，通過儲(chǔ)存和調(diào)度電能，平衡電力系統(tǒng)中的供需關(guān)系，可以減輕電力系統(tǒng)的負(fù)荷壓力，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。第三，優(yōu)化電能存儲(chǔ)與調(diào)度能降低電力系統(tǒng)的成本和環(huán)境影響。通過合理地儲(chǔ)存和調(diào)度電能，減少對(duì)傳統(tǒng)的燃煤和核能發(fā)電的依賴，降低電力系統(tǒng)的運(yùn)營成本和環(huán)境污染。第四，優(yōu)化電能存儲(chǔ)與調(diào)度可促進(jìn)可再生能源的發(fā)展和利用，推動(dòng)電力系統(tǒng)向清潔能源轉(zhuǎn)型。

3 智能電網(wǎng)建設(shè)中電氣工程化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 電力傳輸與分配技術(shù)

高壓直流輸電（High Voltage Direct Current，HVDC）技術(shù)具有獨(dú)特的長距離和大容量輸電能力，為遠(yuǎn)距離電能傳輸提供解決方案。相比于傳統(tǒng)的交流輸電方式，HVDC 技術(shù)能夠有效減少輸電線路的功率損耗。HVDC 技術(shù)通常采用電壓源直流換流站（Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC）轉(zhuǎn)換和控制直流電壓。HVDC 技術(shù)通過將交流電轉(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行傳輸，降低電流損耗，提高輸電效率。HVDC 技術(shù)具有靈活性強(qiáng)、控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)交流和直流系統(tǒng)間的互聯(lián)互通。

柔性交流輸電系統(tǒng)（Flexible Alternative Current Transmission Systems，F(xiàn)ACTS）主要應(yīng)用于交流輸電網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)時(shí)調(diào)整電力系統(tǒng)中的電壓、功率和阻抗等參數(shù)。其中，靜態(tài)同步補(bǔ)償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）和靜態(tài)無功補(bǔ)償器（Static Var Compensator，SVC）等設(shè)備是常見的FACTS 技術(shù)裝置。STATCOM通過實(shí)時(shí)調(diào)整無功功率的輸入和輸出，控制電力系統(tǒng)中的電壓穩(wěn)定性和功率平衡。SVC 則通過調(diào)整輸電線路的電抗調(diào)節(jié)功率因數(shù)穩(wěn)定電壓。根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)需求靈活調(diào)控FACTS 技術(shù)，可以提升電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

3.2 微電網(wǎng)與分布式發(fā)電技術(shù)

首先，微電網(wǎng)與分布式發(fā)電技術(shù)通過結(jié)合各種小型、位于負(fù)荷附近的發(fā)電設(shè)備與電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源的分散和靈活利用。分布式能源資源包括太陽能、風(fēng)能、小型水電等，需要根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源條件和需求量進(jìn)行選擇和配置。通過將這些分布式能源與電力系統(tǒng)相連接，可以實(shí)現(xiàn)電力的分布式發(fā)電和供應(yīng)，減少能源的傳輸損耗。

其次，微電網(wǎng)與分布式發(fā)電技術(shù)需要使用先進(jìn)的電力電子設(shè)備轉(zhuǎn)換和控制能源。電力電子設(shè)備如逆變器、整流器等將分布式能源資源產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，或?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行儲(chǔ)存。這些電力電子設(shè)備具有高效、穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)換效率，可以確保分布式能源的有效利用和供電質(zhì)量的穩(wěn)定。

再次，智能的管理系統(tǒng)是微電網(wǎng)與分布式發(fā)電技術(shù)的核心，可以根據(jù)能源的實(shí)時(shí)供需情況進(jìn)行智能調(diào)度和優(yōu)化配置，從而高效利用能源，保證供電的穩(wěn)定性。

最后，智能管理系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求和電力市場(chǎng)的變化制定運(yùn)營策略，靈活調(diào)節(jié)太陽能和風(fēng)能發(fā)電，最大限度地滿足用戶的需求，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性運(yùn)營。

3.3 配電網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)

首先，配電網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)微機(jī)操控，將配電網(wǎng)的控制操作轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)指令，遠(yuǎn)程操控和監(jiān)測(cè)配電設(shè)備。將微機(jī)與配電網(wǎng)設(shè)備連接，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)操作、電能計(jì)量、故障檢測(cè)等功能，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和安全性。

其次，配電網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)通過自動(dòng)化編程，將配電網(wǎng)接觸控制端與系統(tǒng)內(nèi)總線連接起來，可以自動(dòng)化控制和管理配電設(shè)備。自動(dòng)化編程根據(jù)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)需求和運(yùn)行狀態(tài)，智能調(diào)節(jié)配電設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)和電能分配，提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和能源利用效率。

再次，配電網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)利用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)改造配電系統(tǒng)中的主站自動(dòng)化系統(tǒng)。主站自動(dòng)化技術(shù)是配網(wǎng)運(yùn)作的關(guān)鍵，優(yōu)化主站自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)，可以提高配網(wǎng)的使用效率和響應(yīng)能力。

最后，配電網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)配合信息交互與自動(dòng)化功能的邏輯配合，提供更加多樣化且精準(zhǔn)的配電網(wǎng)控制信息。通過信息交互和自動(dòng)化功能，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)設(shè)備之間的信息共享和協(xié)作，提高配電網(wǎng)的整體效能和靈活性。同時(shí)，配電網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)提供精準(zhǔn)的配電網(wǎng)控制信息，包括實(shí)時(shí)電流、電壓、功率等參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制，還具有故障預(yù)警和故障處理等功能。

3.4 電氣設(shè)備控制技術(shù)

首先，電器設(shè)備控制系統(tǒng)將傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）嵌入電氣設(shè)備隨機(jī)存儲(chǔ)器（Read-Only Memory，ROM），收集、測(cè)算、存儲(chǔ)電器設(shè)備數(shù)據(jù)。利用微電子計(jì)算機(jī)分析和處理電器設(shè)備工作原理，可以操縱和監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備。例如，采集電氣設(shè)備工作中相關(guān)參數(shù)配置信息，完成對(duì)電氣設(shè)備遠(yuǎn)程操作和故障檢測(cè)。該控制系統(tǒng)通過TCP/IP 協(xié)議與電器設(shè)備進(jìn)行通信，將設(shè)備的工作狀態(tài)、溫度、電流以及電壓等相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)上傳到控制系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)可以通過傳感器等設(shè)備進(jìn)行采集，并通過TCP/IP 協(xié)議傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電器設(shè)備的數(shù)據(jù)收集。控制系統(tǒng)分析電器設(shè)備的工作原理，能夠提取出有用的信息，如設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、能耗情況等，從而判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行，是否存在故障或異常情況。控制系統(tǒng)發(fā)送控制指令，可以遠(yuǎn)程操作電器設(shè)備，如打開、關(guān)閉、調(diào)節(jié)等?？刂葡到y(tǒng)分析設(shè)備的工作數(shù)據(jù)，可以判斷設(shè)備是否存在故障或異常情況。一旦發(fā)現(xiàn)故障，控制系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)送警報(bào)信息，提醒用戶進(jìn)行維修或更換，從而保證設(shè)備的正常運(yùn)行，延長設(shè)備的使用壽命。

其次，電氣設(shè)備一般會(huì)配置大量聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)備，以保證電氣設(shè)備可靠性和安全性。在挑選自動(dòng)化技術(shù)保護(hù)設(shè)備時(shí)，應(yīng)該考慮裝置抗干擾性和效率?？垢蓴_素力強(qiáng)的保護(hù)設(shè)備可以有效防止外界干擾影響電氣設(shè)備，增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，作業(yè)效率高的保護(hù)裝置快速響應(yīng)故障并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，減少電氣設(shè)備的停機(jī)時(shí)間和損失。

最后，電氣設(shè)備控制技術(shù)自動(dòng)化控制和優(yōu)化電氣設(shè)備。通過程序控制裝置和邏輯元件的配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的自動(dòng)開關(guān)、調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)。例如，通過設(shè)定合適的控制策略和邏輯關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)啟停、負(fù)荷調(diào)節(jié)和能源優(yōu)化等功能，提高電氣設(shè)備的運(yùn)行效率和能源利用率。

4 結(jié) 論

電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，為電力系統(tǒng)的智能化、高效化和可持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，電力工程技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步完善和發(fā)展，為電力行業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型和發(fā)展注入新的活力。希望文章內(nèi)容能夠?qū)﹄娏こ碳夹g(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用提供一定的參考，促進(jìn)電力系統(tǒng)的發(fā)展。