电力工程技术在智能电网建设中的应用探讨

张 帆

（国网江苏省电力有限公司淮安供电分公司）

0 引言

当前，作为重要生产生活能源的电力资源，以其高使用效率、低污染性的特征替代了传统能源，成为了现今主要的能源方式。现阶段，电力公司在进行电力生产及输送时，进一步加大利用科学技术，以此提高企业自身市场竞争力及生产效率。在建设智能电网的过程中，需要应用的电力工程技术种类较多。因此，重视电力工程技术引进与优化是电力公司组建智能电网［1-3］项目的重要保障。此外，在电力生产过程中，由于涉及到的步骤和环节较多，要想将所有环节应用到智能电网建设当中，就必须全面掌握智能电网建设各个环节的程序和基本情况，确保能够符合建设智能电网的要求，实现电力的正常运输与生产。

1 智能电网概述

1.1 智能电网的含义

智能电网，指的是具有较高科技含量的新型智能电力网络，是在传统的物理电网的基础上，增加了自动控制系统，引进了最新的计算机技术及通信技术。这些高科技的使用，为智能电网的建设提供了良好的基础，使其更加符合当前用电户的基本需求，也促进电力系统的稳定，保证高效、经济、环保的电能供给。随着时代的进步与发展，科技发展也更加迅猛，智能电网的出现与应用有助于实现传统电力与科学技术的高度融合［4-5］，促进二者融合发展。

1.2 智能电网的特点

当前，智能电网主要呈现下面三个特征。一是节约型。我国人口众多，人口基数较大，存在人均电力资源占有率较少的弊端。因此，提高现有资源的利用率是我国一直以来高度重视的一项工作。在传统的物理电网中，存在电力资源浪费严重、占地面积较大等问题，而智能电网的应用有助于缓解该问题，符合我国国情和发展需要。二是智能化。智能电网对于技术的应用水平较高、范围较广，符合时代发展趋势，这既能够减少人力、物力和财力，更能够提高设备使用效率，有效解决故障。三是耐久性。相对传统电网架设而言，智能电网的架设强度更大，对适应恶劣环境的耐久度要求更高，这也为整个电力系统的稳定和持久提供了坚实的保障。

2 电力工程技术在智能电网建设中的总体应用

2.1 在智能发电中的应用

随着智能电网的应用与普及，对于其节能性更加看重。在智能电网的建设过程中，虽然引进了风能、太阳能等新能源用于发电，但是其主要发电形式仍然是火力发电。因此，重视火力发电的节能是目前电力公司的重要任务。对于电力公司而言，在火力发电中要先识别煤种，再进行燃烧方案的优化。主要有下面几个技术方案。

（1）通过在线检测煤质，能够及时准确地掌握在不同燃烧器中的煤种信息，将煤种信息与锅炉运行情况相结合，利用软件测量技术测算出锅炉运行效率。此外，对磨煤机出口温度、细度等情况，依照实际情况实时切换，实时调整符合不同煤种的设备状态，从而实现能量最优化，达到节能目标。

（2）在智能控制系统中，输入煤量、风门开启情况及含氧信息，利用数字化锅炉燃烧模型，模糊算法实现智能建模，以得到全机组的燃烧模型。

（3）通过非线性、免疫遗传等算法对模型进行优化，通过计算得到最优参数，对机组燃烧情况进行最大程度的优化，大大提高锅炉使用效率。

2.2 在智能输电中的应用

在智能电网建设过程中，智能输电技术是应用的关键一环。在应用智能输电技术时，主要有输电状态的自主管理、风险的自主分析这两种。智能输电技术不仅能够有助于智能电网的正常运行，还有助于实现安全稳定的智能输电。在智能输电体系方面，当前主要有三个部分，分别为资产管理、风险评估和运行需求。而纵向来看，该体系又是由信息层、分析层和决策层等三个部分组成的。在设备运检软件方面，有信息模块、动态信息、寿命模块、风险分析、技术经济分析和检修决策等六个模块。通过风险分析模块和检修决策模块得出的信息，可以帮助电网运行体系接收风险预警、分析有关信息及辅助决策，真正构建起一个闭环控制系统，确保整个输电系统的智能化、科学化管控。

2.3 在智能变电中的应用

在智能变电中，电力工程技术主要用于智能高压开关、智能电力变压器和智能电子式传感器等三个方面。

（1）智能高压开关设备的应用。智能高压开关设备，又可以叫做智能高压断路器。这类断路器一般为双磁轭的，是真空永磁操动机构，其分合闸动作主要依靠永磁铁的磁力。我们将永磁操动机构进行分解，对动作周围磁通力、电通力、线圈电流与动作中位置的解法如下：

其中，q表示通过驱动线圈的具体电子量；t表示具体时间；C表示电容器的具体电容值；Icoil表示通过驱动线圈的实际电流；Rcoil表示驱动线圈的具体电阻；Rout表示回路的具体电阻；φ表示线圈的交链磁通值；z表示驱动的方向；E表示电压值；m表示可驱动部件的实际质量；Fm表示作用于可驱动部件中的驱动力；Fs表示作用于触头的弹簧力；Ff表示的是具体的摩擦力。

计算可以得出线路中的电压参数值。在智能化系统中，将参数与设计限值进行比较，当参数大于设计限值时，将立即断开高压开关，从而实现继电保护。

（2）智能电力变压器技术。当前，传统变压器和智能化终端组成了当前的智能变压器。变压器的智能控制，需要智能化的电力工程组件应用，包括了智能化主IED、冷却控制IED、控制测量IED、局部放电监测IED、分界开关监测IED、气体在线监测IED、本体保护、合并单元及非电量保护。

（3）智能电子式互感器技术。这一技术主要是通过磁势平衡来实现转换与衡量电流。以LPCT电子互感器为例，常常会将环形微晶铁心作为基础，设计出一次绕组和二次绕组两组线圈。其中，一次绕组常为一匝，与一次线路相连接；二次绕组则为测量线圈。具体测量的时候，一二次绕组线圈的传感关系以磁势平衡为基础，具体计算公式如下：

其中，I0表示的是励磁电流，I1表示的是一次电流，I2则是表示二次电流，N1表示的是一次线圈的匝数，N2则是表示二次线圈的匝数。

2.4 在智能用电中的应用

目前，通用的智能电力计量装置就是直流计量表。在应用直流计量表的过程中，要重视电压和电流的波动，关注高频谐波等关系测量精度的原因，并在此基础上实现智能电力计量，充分发挥智能控制技术的作用，从而达到更好的智能控制。计量参数的计算公式具体如下：

其中，U0（k）表示第ks时的具体电压，un（k）表示此时的第n个采样点当中的实际电压值；I0（k）表示第ks时的具体电流，in（k）表示此时的第n个采样点当中的实际电流值；P0（k）表示第ks时的具体功率有效值，ku与kP分别表示前端电路当中的电压增益系数与功率增益系数，而f则表示1s当中的总采样点数。

3 电力工程技术在智能电网建设中的具体应用措施

3.1 质量优化技术的应用

所谓质量优化技术，就是优化电力质量的技术，是电力工程技术中的一种。受指定对象存在不同电能的影响，在建设智能电网时要进行电能分级，通过不同评估方法对具体情况进行分析，充分评定电力质量情况，达到优化质量的目的，有助于构建完整、科学的质量优化系统。此外，智能电网建设也要重视用户实际情况，选择与不同客户端情况相符合的用电接口，将用户评估与电能质量联系起来，达到高效利用质量优化技术的目的。此外，电力工程技术应用在智能电网建设的时，要遵循相关操作要求，从而促进高效、科学地运转智能电网。

3.2 高压直流输电技术的应用

当前，一些智能电网仍然使用直流运送电体系，其中很多环节使用的是交流电。然而，在配电实际运行中，直流电是最为主要的运送电流的方式，为了达到环流或逆变的目的，控制换流器是重要的设备，高压直流运电技术是重要技术手段，只有这样从能达到目的。不过多数情况下，换流器是由部分有管段作用的原件构成的，这样能够实现平稳、实惠的电力运送，包括一些份量不多的直流输电体系。此外，这个技术除了可以用在距离较长的直流电运送中，也可以用在距离较短的直流电运送，如为海岛等偏远地区高效运电。在我国，高压直流运电技术广泛地应用在长距离运电中，且随着技术不断发展，该技术应用范围更广，也将应用在更长距离和更大容量的电力运送中。

3.3 柔性交流输电技术的应用

在智能电网建设中，柔性交流输电技术的应用有助于全面展现交流输电网络。在新型电力技术中，充分将中央处理技术、微电子技术、电力自动化技术、网络结构技术等技术，融合到柔性交流输电技术当中。所以，柔性交流输电技术的应用需要科学控制电网结构和系统，对智能电网电能进行隔离和消除，从而保证流畅平稳地完成输电。此外，重视输电技术和通信技术融合应用，强化电力信息的加工处理，重视电力控制，也是柔性交流输电技术应用中的关键一环。这不仅能够保证及时、迅速地反馈智能电网工作信息，也可以预防电网过度发生，大大提高了输电效率，保证了输电质量。

3.4 网络拓扑控制技术的应用

电力工作者在控制电路的过程中，要科学使用电力工程技术，尤其是网络拓扑控制技术，从而保证无线传感器效用最大化。在实际电网建设过程中，电力工作者通过网络拓扑控制技术控制路由协议，为网络生存时间保驾护航。此外，受电磁波的作用，电力工作者在设置电网节点的时候，往往会使用大功率的通讯方式，当各个节点受到干扰越来越严重的时候，电网通信效率将不断下降，从而出现浪费资源的现象。因此，为了提高电路的控制效率，就应当充分发挥网络拓扑控制技术作用，积极控制不同节点的功率，从而保证了较高的网络覆盖率，降低影响力。

4 结束语

近年来，随着我国工业化建设与城市化进程的高速发展，各个领域的用电需求与日俱增，对供电系统的安全性与可靠性提出了更高的要求。在智能电气建设中，充分应用电力工程技术，不仅能够提高电力供给水平，更是符合当前时代发展需要。充分发挥技术力量，在智能电网中应用更为先进的电力工程技术，有利于电力系统效率提高，更是促进了电力行业的进步与发展。