電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展中的應(yīng)用研究

四川廣漢四川嘉能佳網(wǎng)創(chuàng)新能源科技有限責(zé)任公司 徐登科

從我國電力行業(yè)的發(fā)展情況能夠看出，未來電網(wǎng)會(huì)逐漸朝著光伏發(fā)電的方向不斷發(fā)展，也會(huì)逐漸邁入更加穩(wěn)定且范圍更為廣泛的并網(wǎng)技術(shù)方向。但由于相比于一些發(fā)達(dá)國家我國電氣工程自動(dòng)化技術(shù)正處于初步發(fā)展階段，目前還有很多不成熟的地方。因此要想真正推動(dòng)智能電網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，也要大力建設(shè)電氣工程，并不斷加大電氣工程在智能電網(wǎng)建設(shè)過程當(dāng)中的實(shí)踐應(yīng)用力度。

1 智能電網(wǎng)及其具備的優(yōu)勢

從現(xiàn)階段我國電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展情況來看，受到規(guī)模要求及運(yùn)行效率等不同因素影響，智能化發(fā)展將會(huì)是未來的主要發(fā)展趨勢。從某種角度來講，電網(wǎng)的智能化程度與電網(wǎng)系統(tǒng)具備的功能性呈現(xiàn)正比關(guān)系，而智能電網(wǎng)系統(tǒng)則主要代表電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程中自動(dòng)化調(diào)控技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，其可把輸電、變電以及通信等各個(gè)環(huán)節(jié)整合起來，實(shí)現(xiàn)一體化的運(yùn)行模式。智能電網(wǎng)建設(shè)一方面能夠起到優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效果的作用，另一方面還可有效提升電網(wǎng)的內(nèi)部功能性[1]。除此以外，智能電網(wǎng)建設(shè)也是我國電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)水平不斷提升的一個(gè)重要表現(xiàn)。

智能電網(wǎng)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

一是具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)不僅可以有效控制電網(wǎng)的建設(shè)成本，還能對電力行業(yè)發(fā)展起到明顯促進(jìn)作用，可真正提升電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。

二是具有堅(jiān)固的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。智能電網(wǎng)能夠有效保證電網(wǎng)系統(tǒng)的承載力，即便是在一些惡劣的氣候環(huán)境中運(yùn)行，也不會(huì)受到影響。

三是節(jié)能環(huán)保。在對智能電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)時(shí)，其本身會(huì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)資源的無限使用，避免電網(wǎng)系統(tǒng)對自然環(huán)境造成破壞；四是能夠有效提升電網(wǎng)自動(dòng)化程度。智能電網(wǎng)能夠快速診斷電網(wǎng)故障，使電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行獲得穩(wěn)定保障。目前自動(dòng)化控制技術(shù)與電力工程建設(shè)與控制環(huán)節(jié)的融合，可以有效監(jiān)測不同對象的實(shí)際用電狀況，并且還能快速實(shí)現(xiàn)用電數(shù)據(jù)收集，增強(qiáng)數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性。

首先，智能電網(wǎng)能夠保證電力供給的穩(wěn)定性。要想保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，就必須保障其不會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊懚ｋ?。智能電網(wǎng)通過應(yīng)用傳感器、信息技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)第一時(shí)間對電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集，從而快速精準(zhǔn)的找出電網(wǎng)系統(tǒng)中的安全隱患，避免發(fā)生電力供給中斷的可能。此外，在智能電網(wǎng)操控系統(tǒng)中應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能調(diào)度技術(shù)等技術(shù)，能夠隨時(shí)保證裕度滿足實(shí)際需要，進(jìn)而保障電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常[2]。

其次，能夠改善電力能源轉(zhuǎn)化效率、轉(zhuǎn)化電能指的是通過技術(shù)手段將其他能量轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)前比較常見的有水能、風(fēng)能、太陽能、核能等能源轉(zhuǎn)化為電能。智能電網(wǎng)的出現(xiàn)可以對能源的動(dòng)力轉(zhuǎn)換進(jìn)行有效支持，也能真正提升電能轉(zhuǎn)換效率；再次，充分利用電力能源。在了解負(fù)荷狀況的基礎(chǔ)之上，智能電網(wǎng)能夠充分改變輸配電變壓器的個(gè)數(shù)，能夠降低線損發(fā)生概率，也能讓電力質(zhì)量實(shí)現(xiàn)綜合利用。

最后，改善電力質(zhì)量。對電力質(zhì)量來說，其會(huì)受到外部因素、電壓等不同原因影響，電器設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行時(shí)也會(huì)受到不同程度損害。通過建設(shè)智能電網(wǎng)，可以在數(shù)據(jù)采集分析的基礎(chǔ)上對接線方式進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，從而達(dá)到穩(wěn)定電壓、提高電能質(zhì)量的目的。

2 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的總體應(yīng)用

2.1 在電源領(lǐng)域中的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)與智能電網(wǎng)建設(shè)的融合，可以豐富智能電網(wǎng)建設(shè)需要使用到的各種設(shè)備類型，也能提供十分豐富的電源，如直流、交流、恒頻電源等。通常蓄電池充電一般都是直流類，但在開展實(shí)踐操作時(shí)，其可以被變換為直流電與交流電，但是在使用部分體積較大的計(jì)算機(jī)設(shè)備時(shí)，則需要通過高頻開關(guān)電源給予支持。

2.2 在輸送電及電能管理領(lǐng)域的應(yīng)用

電網(wǎng)系統(tǒng)智能化建設(shè)進(jìn)程對電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、電能質(zhì)量有著十分嚴(yán)格的要求，在建設(shè)智能電網(wǎng)時(shí)，要想真正實(shí)現(xiàn)上述要求，需要借助無功補(bǔ)償、諧波抑制這些技術(shù)的功能。在輸送電線路建設(shè)時(shí)，特別是高壓直流輸送電線建設(shè)時(shí)，通常會(huì)把晶閘管變流設(shè)備當(dāng)做最重要的整流閥裝置與逆變閥[3]。通過這些裝置輸送線路，不僅能有效提升電網(wǎng)系統(tǒng)的終端輸送電源容量，還能真正保證線路穩(wěn)定。

2.3 在發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用

作為社會(huì)發(fā)展的最重要技術(shù)，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)當(dāng)中的應(yīng)用主要是借助電子與電力兩種設(shè)備媒介進(jìn)行控制，這類技術(shù)的出現(xiàn)不僅能夠真正控制電網(wǎng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能源消耗，還能降低設(shè)備使用頻率，使電網(wǎng)運(yùn)行效率得到有效保障。例如某酒店采用Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)，該設(shè)備也真正實(shí)現(xiàn)了柴油發(fā)電機(jī)房、生活樓變電所、生活泵消防泵房及樓層動(dòng)力箱以及冷冷凍機(jī)房等電器設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，整個(gè)系統(tǒng)主要采用網(wǎng)絡(luò)分布結(jié)構(gòu)，而監(jiān)控主機(jī)則位于地下一層、由值班室人員所控制，各變電所配電柜內(nèi)安裝有ACR230ELH、ACR220EFLK儀表共計(jì)200臺(tái)。

此外，該系統(tǒng)主要采用開放式的通訊協(xié)議，充分發(fā)揮現(xiàn)場總線的作用，把其與高低壓配電系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)智能接口、變壓器溫控裝置等系統(tǒng)互相融合，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。該系統(tǒng)所涉及的RS485標(biāo)準(zhǔn)接口通過向上連接可真正與BMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互相連接。此外，在我國電網(wǎng)系統(tǒng)不斷發(fā)展的當(dāng)下，電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸邁向高壓化方向，也出現(xiàn)了很多新型技術(shù)，如柔性交流輸電、電氣傳動(dòng)、超高壓輸電以及同步開段等技術(shù)，這些技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與研發(fā)也能讓智能電網(wǎng)的建設(shè)涉及的供電服務(wù)質(zhì)量與發(fā)電效率得到有效保障。

3 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用

3.1 無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

為了在電力輸送中實(shí)現(xiàn)最大化的電力資源使用需求，需要應(yīng)用到電氣工程自動(dòng)化技術(shù)中的諧波抑制與無功補(bǔ)償兩種技術(shù)。兩項(xiàng)技術(shù)主要是在高壓直流輸送方面發(fā)揮重要價(jià)值，主要以晶閘管變流設(shè)備為根據(jù)，可以真正實(shí)現(xiàn)電力資源保護(hù)與輸送。此外，對于專業(yè)輸送設(shè)備來說，還需要保證兩側(cè)終端區(qū)的自動(dòng)化設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化電子資源傳輸，最大限度保證電力資源的輸送安全性和有效性，提升電力輸送質(zhì)量，保證整個(gè)電力資源供應(yīng)環(huán)節(jié)的有效性。

3.2 恒頻變頻技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行中，最基礎(chǔ)的一個(gè)部分就是電源，通過利用電氣自動(dòng)化中的恒頻變頻技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中統(tǒng)一使用各種不同規(guī)格和功能電源的功能。具體的電源類型主要包括直流電源、交流電源、恒頻電源、變頻電源等。利用電氣自動(dòng)化運(yùn)行系統(tǒng)對電源狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)化的控制，既避免了人工操作可能出現(xiàn)的安全隱患，同時(shí)還能達(dá)到降低人工操作成本的作用。此外，由于電氣工程自動(dòng)化技術(shù)有著較高的集中化控制程度，可更加快速且精準(zhǔn)地找到電網(wǎng)運(yùn)行存在的實(shí)際問題，結(jié)合問題找到具體原因，最大限度保證運(yùn)行安全性與有效性。

3.3 能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用

在信息時(shí)代背景下，智能化技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的發(fā)展提供了重要的支持。隨著當(dāng)前技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步，我國對于能源和資源的保護(hù)越加重視，全社會(huì)也逐漸意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展理念的重要價(jià)值?；诖?，各行各業(yè)既要追求發(fā)展，同時(shí)還要積極利用科技手段將傳統(tǒng)的高能耗、高污染的能源轉(zhuǎn)化為綠色節(jié)能的低碳能源，且能源轉(zhuǎn)換技術(shù)可以真正促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。

眾所周知，環(huán)境保護(hù)與國家發(fā)展存在重要聯(lián)系，充分引入能源轉(zhuǎn)換技術(shù)可以真正保證能量配比優(yōu)化，良好控制碳排放量，如此既有助于電力企業(yè)取得更為顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也能更合理配比有限的自然資源，實(shí)現(xiàn)資源使用效率的提升?？傊?，現(xiàn)代電力企業(yè)要想獲得長遠(yuǎn)發(fā)展，就需依托能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，使電力企業(yè)智能化發(fā)展能為電力企業(yè)智能電網(wǎng)提供有利支撐。

3.4 能源質(zhì)量技術(shù)的應(yīng)用

電能質(zhì)量在能源質(zhì)量技術(shù)的作用下能得到顯著優(yōu)化，有效提升供電質(zhì)量，綜合評估電能等級，不斷優(yōu)化電能等級，可真正實(shí)現(xiàn)智能電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化工作。使供電質(zhì)量得以提升，也可多級別分化電能，通過對電能等級的評估，實(shí)現(xiàn)智能電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化。在傳輸電能時(shí)，受不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的差異影響，當(dāng)?shù)仉娏Φ男阅芤矔?huì)有所不同[4]。為保證在各種情況下均能得到理想的電力性能，電力企業(yè)工作人員也要結(jié)合實(shí)際情況，制定更加科學(xué)合理的供電方案，以免方案合理性不足，損害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，真正有效降低經(jīng)濟(jì)成本，提升運(yùn)行質(zhì)量，推動(dòng)電力網(wǎng)絡(luò)不斷邁向智能化。

3.5 高壓直流輸電技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)如今，要想良好發(fā)揮電力工程技術(shù)的作用，電力企業(yè)要盡最大的努力提升直流輸電系統(tǒng)與高壓直流輸電技術(shù)水準(zhǔn)。當(dāng)下，我國大部分供電企業(yè)的供電系統(tǒng)采用的都是直流電、然而輸配電系統(tǒng)主要采用交流電，為了保證電流逆變工作有效進(jìn)行，技術(shù)人員需要在日常工作中科學(xué)合理應(yīng)用高壓直流輸電技術(shù)，這有助于實(shí)現(xiàn)電能的高效、穩(wěn)定及安全傳輸，即便是在偏遠(yuǎn)山區(qū)，也能良好保證電能的穩(wěn)定輸送。當(dāng)前，國內(nèi)電力企業(yè)也逐漸意識(shí)到高壓直流輸電技術(shù)的重要性，也在不斷加強(qiáng)此技術(shù)的合理運(yùn)用，這也是保證該技術(shù)科學(xué)合理發(fā)展的重要價(jià)值，并且該技術(shù)的重要發(fā)展方向?yàn)榇笕萘?、超遠(yuǎn)距離輸電的實(shí)現(xiàn)。

3.6 柔性交流電技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前，這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于智能電網(wǎng)環(huán)保型電力系統(tǒng)，這項(xiàng)技術(shù)與電力系統(tǒng)的融合，不僅可以真正調(diào)節(jié)電力設(shè)備和輸電線，保證能夠安全運(yùn)行。這是因?yàn)樵摷夹g(shù)是依托通信技術(shù)、控制技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)、電子等對電網(wǎng)運(yùn)行展開合理調(diào)節(jié)，能夠與電網(wǎng)系統(tǒng)完成交流輸送系統(tǒng)創(chuàng)建，使整個(gè)智能電網(wǎng)運(yùn)行效率得到有效提升。對國家電網(wǎng)創(chuàng)建工作來說，高壓輸電系統(tǒng)重要性不可忽視，一定要盡可能保證電力資源開發(fā)的高效性與科學(xué)性。為最大限度保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與質(zhì)量，降低電力浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生概率，可充分發(fā)揮性交流電技術(shù)的重要優(yōu)勢，保證電網(wǎng)能夠經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。

3.7 針對性技術(shù)的應(yīng)用

針對性技術(shù)可借助電子、電力通信、微處理與微電子等技術(shù)，完成全新綜合交流電輸送技術(shù)的構(gòu)建。通過針對性技術(shù)發(fā)力，能使電能質(zhì)量得到進(jìn)一步優(yōu)化，使電力資源供應(yīng)質(zhì)量得以提升，完成高質(zhì)量目標(biāo)。電力資源的自身質(zhì)量，在自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)結(jié)合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)完成劃分。在使用電力資源時(shí)，還要重視后期的效果評估環(huán)節(jié)，通過不同等級的體系劃分，對工作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效評估。通過評估長期運(yùn)行與發(fā)展等層面，充分挖掘可有效保證電力資源供應(yīng)質(zhì)量的最佳技術(shù)，這也是穩(wěn)定運(yùn)行電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵。

3.8 繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

繼電保護(hù)是智能電網(wǎng)建設(shè)的核心要點(diǎn)，在繼電保護(hù)器應(yīng)用過程中引入電氣工程自動(dòng)化技術(shù)，可以顯著提升繼電保護(hù)器的穩(wěn)定性與安全性，進(jìn)而確保電網(wǎng)系統(tǒng)能夠運(yùn)行安全、高效。與此同時(shí)，在運(yùn)行繼電保護(hù)器時(shí)，常有一些故障或誤操作的情況出現(xiàn)，而根據(jù)分析得知人員誤操作是導(dǎo)致故障發(fā)生的主要原因，會(huì)給電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。

將電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于繼電保護(hù)器，則能使繼電保護(hù)器的響應(yīng)速度、精度得到良好提升，進(jìn)而能夠在發(fā)生系統(tǒng)故障后，可以真正保護(hù)自動(dòng)化繼電保護(hù)器的運(yùn)行狀況與安全性，對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行對比分析與監(jiān)控，科學(xué)判斷是否進(jìn)行保護(hù)。所以，在繼電保護(hù)器中引入電氣工程自動(dòng)化技術(shù)，可以真正提升繼電保護(hù)效果，進(jìn)而更穩(wěn)定、安全地運(yùn)行電力系統(tǒng)。