解析智能电网中的智能输变电技术

梁森

摘 要：智能电网系统包括智能输/配电网、智能变电站、智能调度、智能交互终端等，集计算机、网络通讯、自动化控制及传感测量等多种技术于一体，能够实时对电力系统进行完全自动化的监测控制，实现系统的优化平衡，意义重大。智能输变电技术在其中占据着十分关键的地位，涉及智能变电站、柔性输电及特高压输电等诸多方面，文章分别对其做了简单介绍。

关键词：智能电网；智能输电技术；智能变电站；特高压输电

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0096-02

在经济技术的推动下，国内电网事业进入到了一个新的发展阶段，加上用电需求的增长，对供电质量要求的提高，各大电力企业纷纷引进高科技，逐渐实现了智能化，大大提高了运行效率。输电和变电是电力系统中的重要环节，直接关系着系统能否正常运行，进而影响到企业效益，因此必须不断完善智能输变电技术。

1 智能输电技术

输电线路是连接变电站和用户之间的桥梁，负责整个电力过程的传输，面临着当前大机组和高电压的发展趋势，为提高传输效率和质量，也逐渐实现了智能化。智能化输电技术通常包括以下三种：特高压输电、柔性输电技术、轻型高压直流输电。

1.1 特高压输电技术

通常分为交流输电和直流输电两种，前者的电压等级多在1 000 kV以上，运输容量大、损耗少，能够实现长距离传输，而且比较经济。国内电网事业正面临着大容量、长距离的发展趋势，该技术非常适宜，且有利于解决走廊布置困难等问题，因此极受重视，2006年建设的1 000 kV特高压输电工程自山西晋南到湖北荆门，全长645 km，有效地缓解了华中、华北电网供电紧张的局面。

关于该技术的研究，有以下几个重点：

①输电能力尤为重要，与电压和阻抗都有关系，电压越高，传输能力越强；线路阻抗越大，传输能力越弱。如两条线路，一条为500 kV，另一条为1 200 kV，后者的传输能力要比前者高出4倍之多，同时产生的容性无功也远远超过了前者。为防止出现工频过电压，通常会并联电抗器，用以弥补容性无功。

②因电流在传输中会产生一定的功率损耗，对线路构成破坏或引起浪费，以至于增加成本，而如何降低损耗是当前研究的重点问题之一。假如传输的功率一致，1 000 kV线路的电流约为500 kV线路的50%，电阻是其25%左右，而功耗与电流、电阻皆成正比，这表明1 000 kV特高压线路的功耗只有500 kV线路的6.25%。

③稳定性对输电能力有着直接影响，尤其是传输距离较长时，功角稳定对输电能力的限制极为明显；而在中短距离的输电过程中，电压稳定是影响传输能力的主要因素。

1.2 柔性输电技术

也包括直流和交流两种，前者主要是建立在PWM和VSC技术之上的，使用的电子设备都比较先进，柔性直流输电的优势多通过转换和控制体现出来，如系统中的换流站可以无源环流的方式运行，不需要外加的换相电压，进而对有功和无功均能够实现精确控制。

与直流不同，柔性交流输电使用的电子器件较多，包括可控并联电抗器、串联电容器及无功补偿器等，该技术的优势在于能够对电能质量和无功补偿进行精确有效地控制。

1.3 轻型高压直流输电技术

该技术使用的电压源换流器主要是由绝缘栅双极晶体管器件构成的，具有自行关断的功能，与普通的高压直流输电技术相比，该技术可以向无电源负荷区或弱交流系统供电，在降低无功需求的同时，还可动态补偿交流母线的无功功率，有助于稳定交流母线的电压，环保价值和经济效益都比较高，加上该技术灵活性强，在小型输电工程中较为适宜。

2 智能变电技术

2.1 智能变电站

变电站在电力系统的重要性是不可代替的，采用先进的科学技术，借助具备低碳环保作用的设备对普通变电站加以改进，以网络化、数字化和自动化等技术为基础，实时对变电站的动态进行完全自动化的监控，进而形成自动采集信息并具备计量控制功能的变电站，即为智能变电站。

智能变电站可分为过程层、间隔层和控制层三个层次，各自发挥着应有的作用。当前的关键问题在于如何保证智能变电站稳定运行，在诸多影响因素中，新型设备无疑是最重要的。新型设备主要包括电子互感器、交换机等。交换机一旦发生故障，必须及时调查故障原因，同时可以重启机器，如果重启无效，需通知专业的检修人员对交换机进行维修。智能端发生故障时，维护工作与交换机类似，先重启，若无效在由专业人员维修。电子互感器主要起着测量电力系统内部电压电流的作用，各项设备都要通过电子传感器获得信号，然后经采集器分析处理，屏蔽线多选择专用的，主要起传输信号的作用。在确定电子互感器是否处于正常状态时，可通过其外形的完整性、接线是否良好、线路间是否有断路现象等来判断。

2.2 智能变电技术

①智能感应技术。电力系统结构庞大，为实现对系统的有效控制，应从整体进行把握，测量获取系统的运行状态和各项设备的准确信息。在智能电网中，无线感应器或智能感应器占据着相当重要的地位。智能变电站使用的智能设备最多，温度传感器、湿度传感器等在变压器监测中的作用尤为重要，需按照设计需要获取有用的变压器信息。

②信息通讯技术。智能电网需应用到诸多现代化技术，如3 S技术、信息智能处理技术等，发挥着重要作用。而通信技术则以无线通信和光纤通信为代表，尤其是光纤通信，在实际中的应用十分广泛，在高新技术不断完善的情况下，无线通信需要进一步发展，以扩大使用范围。

③同步相量测量技术。该技术在电网事业中应用十分广泛，而GPS技术的发展，为其提供了高度精确的同步时标，能够保证系统内多个站点的电压或电流信号保持同步，实现共享。而变电站是电力系统的关键节点，也是布置同步相量测量点的理想位置。

④控制决策技术。为保证电力系统能够安全正常地运行，需对其状态进行实时监测，并做好分析决策工作，这就要求强化仿真分析、控制决策等技术，而实现这些技术需要用到大量的参数和信息，通常是依靠智能变电站中的传感装置来获取。

⑤智能设备装置。智能设备和智能装置覆盖了整个智能电力系统，尤其是变电站，安装的智能设备最多，智能设备具有可视化、数字化等功能，都体现出了新技术的优越性。

3 结 语

电网事业不断进步，逐渐朝智能化的方向发展，这也必将是今后的主流，智能输变电技术意义重大，在所取得的成就的基础上，需要进一步完善，进而促进国内电网事业的进一步发展。

参考文献：

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[2] 梅文群.对智能电网中的智能输变电技术的探究[J].城市建设理论研究，2012，（28）.

[3] 高亮.浅谈当前主要几种输变电技术的发展和应用[J].神州，2010，（12）.