电力工程技术在智能电网建设中的应用.pdf

2023 年 8 月电力工程技术在智能电网建设中的应用李浩袁王明（神农架林区鸿瑞电力工程有限公司，湖北 神农架 442400）【摘要】为了加强智能电网建设中电力工程技术的应用袁概述智能电网袁分析电力工程技术的重要性袁对智能电网中柔性交流输电尧能源转换尧预警等技术的实践进行分析袁并提出了提高智能电网可靠性尧完善智能电网修复系统尧提高电力工程技术水平等措施袁以期为相关人员提供参考遥【关键词】电力工程技术曰智能电网建设曰措施【中图分类号】TM76【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）08-0142-030 引言现阶段，随着人口不断增加，全球气候变化日益严峻，能源问题越来越受人们的关注。智能电网是现代电力行业的发展方向，在能源供应方面发挥着重要作用。而电力工程技术则为智能电网构建提供了必要的技术支撑，包括智能电网规划与设计、电力设备选型与安装、电网通信与数据管理等方面。通过智能感知、远程监控和自动控制等手段，电力工程技术能够实现对智能电网的全面监测和实时调度，以达到最佳的能源利用和供需匹配。同时，应用电力工程技术还可以提高智能电网的可靠性和安全性，实现对潜在故障的早期预警和快速响应，从而避免智能电网大面积停电等事故发生。1 智能电网概述智能电网指的是通过传感量测、信息通信、能源电力等技术，集监控、计量、通信和控制等功能于一体的新型电网，其将电力系统的各个环节进行了数字化升级，实现了对电网数据的全面感知、精确量测、快速传输和智能分析，同时具备自适应控制和优化调度等智能化功能。智能电网建设是实现可持续发展和应对气候变化的必要举措，其主要目标是实现高效利用能源、优化供需匹配、提高供电可靠性和安全性、减少能源消耗和二氧化碳排放等。智能电网建设涉及多个方面的技术和应用，包括接入大规模可再生能源、技术升级和改造、研究和应用储能技术、应用信息技术以及用户侧的需求响应等，需要多个部门协同合作。政府部门需要出台相应的政策和规划，鼓励发展可再生能源；电力企业需要进行技术升级和改造，从而实现数字化管理和监控；科研机构需要加强研究和应用推广储能技术，实现电力能源的智能调控；用户则需要积极参与和响应，采取节能减排措施并接受智能化服务。在智能电网中，电力系统的各个环节被高度数字化，通过智能装置、传感器、通信网络等对电网进行实时监控和管理，根据不同电力负荷需求进行分配和调度，以实现供需匹配平衡1。同时，智能电网还能够优化电力系统，提高发电效率和供电可靠性，降低能源消耗和环境污染。2 电力工程技术的重要性电力工程技术在能源领域有至关重要的作用。电力是现代工业、生活和科技的基础，是各类机械设备运行、交通运输、信息传递等一系列活动的必要条件，其推动了现代文明的工业化发展，提高了人类活动的效率和质量2。电力工程技术可以更好地支撑智能电网的运行。传统电网在电力调配、设备监控等环节大量依赖人工操作，而智能电网应用电力工程技术，可以自动化采集电网数据，自动调配电力资源，智能监控电力设备，能及时发现并解决智能电网中的故障，大幅提升智能电网运行质量3。电力工程技术推进城市化进程。随着城市化进程的加快，电力工程技术可以更好地为城市建设和运行提供必要的能源保障，支撑城市基础设施的建设，为城市照明和供暖提供充足的能源，同时为城市运输和通信提供必要的支持。电力工程技术在环保方面也有重要的意义。随着人们的环保意识不断增强，对能源供应的重视程度也越来越高。应用电力工程技术能够大幅提高燃煤发电效率，大规模利用再生能源，提高供电效率，有效减少二氧化碳等温室气体的排放，降低环境污染。3 电力工程技术实践分析3.1 柔性交流输电技术的应用智能电网是现代化电力系统的重要组成部分，电力信息1422023 年 8 月其利用先进的信息和通信技术，实现了对电力生产、传输和消费的高效管理和优化。在智能电网中，柔性交流输电技术是保障电力传输的关键技术，该技术通过灵活的电力传输方式，有效提高了电网的安全性、可靠性和经济性。柔性交流输电技术结合应用高压直流输电（highvoltage direct current,HVDC）技术和柔性交流输电系统（flexible alternative current transmission systems,FACTS），具备多种灵活的传输模式和控制策略。如今 FACTS 设备种类繁多，FACTS 设备的分类（按技术成熟程度）如表 1 所示。柔性交流输电技术可以实现长距离、大容量的电力传输，通过在线路上插入可控的电力电子设备，可以有效降低传输损耗，提高输电能力。此外，柔性交流输电技术还可以实现跨国界、跨区域的电力互联，促进电力资源的优化配置和共享，提高电力企业在电力市场中的竞争力和整体效益。柔性交流输电技术可以提高智能电网的动态稳定性和控制能力。传统的交流输电系统存在电压和频率稳定性过低等问题，柔性交流输电技术通过在输电线路上安装可控的电力电子设备，可以实现快速调整电力流和控制电压频率，有效减轻交流输电系统的震荡，减少电力系统不稳定现象4。同时，柔性交流输电技术还可以抑制谐波和电磁干扰，提高智能电网的电质量。柔性交流输电技术可以实现大规模接入和利用可再生能源。随着可再生能源在电力系统中的占比不断增加，传统的交流输电系统难以调度电力和稳定供电。柔性交流输电技术可以根据可再生能源的特点和需求，灵活调节和控制其输出功率，进一步优化可再生能源的利用效率，降低对传统能源的依赖程度。3.2 能源转换技术的应用首先，能源转换技术在智能电网中广泛应用于储能系统。能源转换技术通过将多余的能源转化为其他形式储存起来，在需要的时候再释放出来，以满足用户的能源需求。此外，能源转换技术可以转换和储存太阳能、风能等可再生能源产生的电能，以便在夜间或天气不佳时使用，实现能源的平稳供应。其次，能源转换技术应用于智能电网中的能源清洁过程。传统能源的使用会导致环境污染和全球变暖等问题，因此开发和利用清洁能源就变得尤为重要。智能电网利用能源转换技术能够将可再生能源（如太阳能、风能和水能）转化为清洁能源，并将清洁能源引入电网供应给用户，这样不仅可以减轻对传统燃煤等化石能源的依赖，还能够减少温室气体排放，从而保护环境和改善空气质量。最后，在智能电网中应用能源转换技术能够实现多能互补和协同供应。不同类型的能源具有各自特点和优势，通过能源转换技术可以将能源进行转换和整合，以满足用户的多元化需求。例如，智能电网可以将太阳能和风能转换为电能，将生物质能转化为热能或电能等，以有效解决能源匮乏和需求峰谷等问题，提高能源利用效率和电力供应稳定性5。3.3 预警技术的应用（1）预警技术可以用于监测智能电网的设备状态。智能电网有大量的电力设备，包括变电站、输电线路等，将传感器和监测设备与电力设备相连，可以实时获取各种参数数据，如温度、湿度、电流等。分析获取的监测数据，可以识别设备的运行状况，及时发现异常情况，并将预警信息发给维护人员进行处理，这样可以避免设备故障造成的停电事故，保障智能电网稳定运行。（2）预警技术在智能电网中还可以用于故障诊断和排除。智能电网中的故障种类繁多，包括线路短路、设备损坏等。传统的故障排除通常需要人工检修，耗时耗力且效率低，通过预警技术，可以实时监测设备的异常信号，根据这些信号迅速定位故障位置，并及时发出警报。维护人员在接收到故障信息后，可以快速采取措施进行修复，提高故障排除的效率和准确性。（3）预警技术还可以用于调度与优化智能电网分类主要元件功能及作用第一类静止无功补偿器提供并联无功补偿、动态电压支撑，调控系统电压晶闸管控制的串联电器通过可控硅整流器调控串联于输电线上的电容器组来改变线路阻抗，以此提高输送能力，调节线路潮流第二类静止同步补偿器用于并联的动态无功补偿，为系统提供电压支撑统一潮流控制器功能强大，可同时控制电压、有功和无功功率，能提高系统暂态稳定性，抑制功率振荡第三类晶闸管控制的移相器产生并叠加相位与控制相电压垂直的相量，实现控制移相静止同步串联补偿器通过减少或增加线路上的无功压降而控制传输功率的大小，同时起有功补偿的作用相间功率控制器调整各支路的相移或阻抗以控制线路有功、无功功率表 1 FACTS 设备的分类渊按技术成熟程度冤电力信息1432023 年 8 月能源。在传统电网中，能源供需之间存在较大的不平衡，造成能源浪费和供电质量不稳定。通过预警技术，可以实时监测能源供需状况，对电网实施精细化调度。通过历史数据分析和预测模型，可以预测未来的能源需求，并根据预警信息调整能源供给策略，合理利用和分配能源，提高智能电网的运行效率。（4）预警技术还可以用于保障智能电网的安全。随着智能电网建设的深入，网络攻击和信息泄露等安全问题日益凸显。通过预警技术，可以实时监测网络中的异常行为和安全事件，并及时发出警报。通过预警技术与安全系统的联动，可以实施防御措施，提高智能电网的安全性和可靠性。4 加强电力工程技术在智能电网建设中应用的措施4.1 提高智能电网的可靠性首先，需要合理布局智能电网架构。智能电网架构设计包括确定各种设备的位置、连接方式和功率调度等，不同设备间的协调和互联是智能电网核心。因此，在设计过程中要充分考虑设备之间的通信需求和数据传输能力，确保快速传递和反馈信息。其次，智能电网中应用的电力工程技术应具备较高的可靠性和安全性。智能电网对稳定性和安全性的要求更高，在选择电力工程技术时，应优先考虑成熟可靠的技术，并结合网络安全技术，防范潜在的网络攻击和数据泄漏风险。最后，智能电网应用的电力工程技术应具备高灵活性和可扩展性。随着智能电网的不断发展，电力工程技术需要具备灵活配置和可扩展的能力，这将为未来技术更新和系统升级提供更大的空间，从而推动智能电网可持续发展。4.2 完善智能电网修复系统智能电网需要具备强大的监测和诊断功能。通过实时监测电力系统的状态和负荷情况，智能电网可以及时发现潜在问题和异常，确保及早采取措施，防止故障扩大和事故发生。因此，在设计智能电网时，应该充分考虑监测装置的布局和传感器精度，确保监测数据的准确性和及时性。智能电网修复系统需要具备自主决策和快速响应能力，当发生故障或出现异常情况时，智能电网应该能够通过分析数据和算法进行自主判断，并及时采取适当的修复措施。智能电网修复系统应该能够根据不同情况和需求，灵活地调整供电方案，确保电力的连续供应和质量稳定。此外，智能电网修复系统还需要具备可靠性和安全性。智能电网的修复系统应该具备冗余设计和备份方案，以防止单点故障导致整个电力系统崩溃。同时，智能电网修复系统的数据传输和通信网络应该采取安全措施，防止未经授权的访问和恶意攻击，确保电力系统稳定运行和信息安全。4.3 提升电力工程技术水平智能电网建设需要高效、可靠、安全的电力工程技术提供支持。通过持续的科学研究和技术创新，可以不断提升电力工程技术水平，推动技术突破和进步。在智能电网中，需要有效集成和协同运行不同的电力工程技术，以提高智能电网的稳定性和可靠性。因此，需要加强各种电力工程技术之间的衔接和协同，确保其在智能电网中得到有效应用。随着能源需求增长和环境问题日益突出，电力工程技术的可持续性变得尤为重要。需要关注清洁能源的利用和储能技术发展，推动电力工程技术朝着低碳、高效、可再生的方向发展，从而为智能电网提供可持续的能源支撑。此外，要加强对电力工程技术的安全管理。智能电网中涉及数据传输，增加了电力工程技术的安全风险。需要加强对智能电网的信息安全和网络安全管理，确保电力工程技术的安全可靠运用，防范各种潜在安全威胁。5 结语随着科技的快速发展，智能电网已经成为未来能源系统的关键组成部分。通过应用电力工程技术，智能电网实现了能源的高效利用、供需平衡和提升电网安全可靠性。智能电网能够更好地接纳可再生能源，并且实现动态调度和优化能源。同时，应用电力工程技术还使智能电网具备了远程监测、故障诊断和智能管理等功能，提升了智能电网的运行效率和稳定性。参考文献1 何姜江，袁多亮.数字化技术在电力工程中的应用J.电力勘测设计，2022（1）：16-20，88.2 祁建勋，张杨，黄文丽，等.配网电力工程技术可靠性影响因素及提高方法探讨J.电子元器件与信息技术，2021，5（12）：16-17.3 石磊.电气自动化技术在电力工程中的应用及发展趋势J.光源与照明，2021（10）：131-133.4 梁霄辉.智能电网建设中电力工程技术应用要点J.设备管理与维修，2021（16）：140-142.5 李建业.智能电网建设中电力工程技术的应用策略探讨J.智能城市，2021，7（14）：64-65.作者简介院李浩（1992），男，汉族，湖北神农架人，硕士研究生，工程师，研究方向为建筑与土木工程。电力信息144