电力工程中智能电网技术的应用

唐子涵

（重庆市送变电工程有限公司，重庆 400039）

0 前言

随着社会的发展，能源安全的重要性愈加凸显，而电能作为重要的二次清洁能源，已成为生产生活所不可或缺的存在，电力系统的规模也更加庞大，电力工程技术也取得了跨越式发展。同时，电力系统自身也面临着外部攻击、自然灾害、设备故障等诸多威胁，存在着大面积停电的潜在可能，迫切需要建设更加坚强的电网。

1 智能电网技术

首先就智能电网进行介绍，智能电网的建设是在传统电力网架基础上发展而来的，综合应用各类先进的传感、测量、通信、控制以及计算机等技术，所建立起来的具有高效、安全、智能、坚强、节能环保等优势的电网，其实现的功能包括故障自愈、智能监控、攻击防御、大规模新能源接入和双向互动供电服务等[2]。同时在电力工程领域中，智能电网技术作为一项综合性的技术，也高效集成了通信、传感、控制和网络等诸多先进技术，能够实现更高效的电网监控及用户信息沟通，不仅保障了电力系统的安全、可靠、经济运行，还促进了电力资源优化配置和供电服务的提升，在我国的供电网络建设中有重要应用。

2 智能电网技术应用优势

2.1 自动控制水平显著提高

随着规模增长，电网运行维护、状态监测、设备控制等工作量的显著增加，而智能电网技术的应用，大量先进电网设备已然投入，使其具备更高的自动化水平，显著降低了系统运维的难度，而且也使得电网故障具备自愈的特点，降低了电网故障的危害性。

2.2 网架结构更加稳定

在长期运行的过程中，电网时常遭受自然灾害的破坏，再加上电力负荷的急速增长，网架结构的稳定性受到了极大的考验。一旦电网网架瘫痪，会带来不可估量的损失，这也就迫切需求建设智能电网。而智能电网技术的发展，特别是高压供电网络的建设，使得电网结构更加完善和稳定，还弥补了能源地域性分布的不足，即使在特殊条件下，也能够达到稳定供电的基本要求。

3 现代智能电网技术应用

3.1 柔性交流输电技术

作为综合性输电技术，该技术综合了电力电子、通信、控制等诸多技术，在智能电网建设中有重要应用，使交流输电的控制更加灵活。该技术的关键在于为输电线路提供容性或者感性无功，进而获得更高的输电效率及质量，还有效降低了输电损耗。其主要应用装置有可控串联补偿装置、静止调相器、并联补偿装置等，对于交流输电特性有很大的改良作用。柔性交流输电技术的优势在于改善了原有长距离输电控制缓慢、不精确的局面，提高了输电网络的可靠性，而且还能够灵活调节输电线路的潮流，使得线路输送能力得到显著提高。此外，还能够减轻电网系统故障的影响，对于电网安全及稳定性极为有利。

3.2 直流高压输电技术

现代电网的发展不仅要趋向智能化，还要向着高压、超高压领域发展，对于改善我国区域能源分布有较好效果。由于直流高压输电有着稳定性高、不存在同步问题、线路造价低走廊窄、传输节能效果显著等优势，而在高压输电系统中获得较多应用，并已建成多条直流高压输电线路。换流器是其关键设备，能够实现直流输电和交流配电，为了降低换流器中谐波的危害，还要采用交流滤波器等设备。同时，在可控硅换流器的作用下，输电线路的功率能够进行快速灵活的调节，甚至实现潮流翻转，有利于电网事故状态下的紧急支援。直流高压输电技术已取得很大发展，但还需继续研发，以弥补当前直流传输技术的不足。

3.3 智能电网监控技术

在智能电网的构建中，智能监控技术发挥了重要作用，收集电力系统各环节中的状态信息，为电网集中调控奠定良好的基础。智能电网监控系统结构如图1 所示。首先，在发电环节，通过智能监控技术能够对机组状态、电能参数指标、动稳态特性等进行实时的监控，进而对发电出力、频率以及无功等进行高效的调节；其次，在输电环节，借助于智能监控技术，能够掌握网架结构节点的电能指标以及输电线路、杆塔等设备的运行状态，还能够对输电设备的稳定性做出智能的评估，并且在智能监控系统的帮助下，输电线路故障能够得到更快速恢复或者说自愈，保证供电连续性[3]；再次在变电环节，能够掌握重要变电设备的运行参数，还能够将变电站现场接入视频监控，对于无人驻守的变电站的安全防护很有帮助；最后在配电环节，当前基于SCADA 系统的智能配电网建设更加完善，这也依赖于智能监控技术的应用，对于配网开关等设备的状态能够实时监控，减少了人力运维的成本，也使得配网供电可靠性得到很大提升。

3.4 电能质量优化技术

随着电力用户规模的扩大，再加上分布式电源的接入，使得电能质量控制有很大的难度，其中最为典型的便是无功不平衡和谐波问题。为此，电能质量优化技术迎来较大发展，充分吸取了自适应无功补偿技术的优势，并且有效结合了滤波器技术，使得电能质量获得较大改善。此外，电能质量优化技术不仅为用户提供了更加优质的电能，而且对于电力系统本身的运行安全及经济性也有帮助，也为电力供应市场优化提供了新的模式。评估体系的建设也是电能质量优化技术应用的重要内容，能够帮助技术人员开展电供电可靠性和安全性的评价，对电能质量的改善有很大帮助。

图1 智能电网监控系统的结构图

3.5 能源转换技术

当前，尽管主要的电能供应来自煤电和水电，但为了缓解环境和能源的压力，清洁能源的接入已成为趋势。国家也同样高度重视新能源的开发，而能源转换技术的研发与应用，对于清洁能源能否高效安全地接入电网很是关键，也是新型能源开发的重要内容。如今，大规模的光伏、风力电站，在建或者已建的已初具规模，国家电网政策是优先吸纳新能源电力，如何提高电能转换效率便成为清洁能源开发的核心内容。虽然我国光伏、风电等规模已处于世界前列，但在能源转换技术方面还有较大的发展空间。

4 智能电网技术的应用效果

4.1 有利于发电环节的改进

在电力系统中，发电环节从根本上决定着电能供应的可靠性，智能电网技术的应用，使得电能转换的效率显著提升，显著降低了发电环节的能源损耗，也拓展了电网电源的来源，使得大量清洁能源得以高效入网，极大缓解化石能源紧缺形势。同时，智能监控技术实现了发电设备状态的实时监控，对电力调度来说，可以实时掌握机组出力，也便于及时的进行调控，更好的维护电力系统中的发用电平衡，对于发电电能质量也有较大改善。

4.2 智能配电网建设愈加成熟

随着智能监控技术的发展，对配网运行设备的状态监测、用户用电信息的实时采集以及配电线路故障自愈等提供了技术支持，从客户的角度极大提高了供电可靠性。配电自动化系统的建设，也主要依赖于智能电网技术，承担着配网的运行监控、事故处理、日常运维等业务。在我国有着庞大的配电网络，配网的安全、经济、高效管理直接关系着用户利益，为此，智能配电网建设迫在眉睫。尽管在城市范围内配网智能化发展已取得较好成效，但在许多落后地区配网供电可靠性依然堪忧，需要加大智能电网基建投入，还要不断研发新型智能配网设备，推动智能配网更好发展。

5 结语

综上所述，随着我国经济持续发展，电能需求的增长的同时推动了电网的建设，同时智能电网技术也取得较大突破，尤其是高压直流输电、柔性交流输电、智能电网监控等技术的应用，极大的促进了智能坚强电网的建设。在将来，智能电网技术仍有很大发展潜力，这也是电力工程行业发展重要推动力，相关部门应持续关注智能电网技术研发，努力营造更加智能化的有序供电环境，促进我国电网向着更大、更强、更快的方向发展。