文/郭铭群

智能电网建设的主要技术

文/郭铭群

近些年来，国家对电网的投资建设越来越大，这就要求所要规划建设的电网需要考虑的因素也要更加全面，一方面是经济效益增长，另一方面则是电力负荷增长的需求，同时资源节约与环保因素也必须考虑。本文对电力规划建设过程中最为主要三个技术环节：负荷预测、降低线损、PMU的配置问题等进行简要探讨。

电力 建设 负荷预测 PMU

近些年来，对供电电力智能化的建设要越发凸显。从电力规划的基础上讲，以安全可靠为本，而且需要兼顾经济高效，如今新方法与新技术不断应用于电力规划建设，有效的解决了供电电网存在的一些问题，这些问题包括了供电过程的可靠性亟需提高、电力规划过程中的构结构不合理问题及常常出现的供电容量不足等。可见电力的规划建设需要具有较长远的眼光，这样可以有效改变电网的现状问题。

1 负荷预测问题

在电力规划建设中，负荷预测重要性是无法取代的，研究人员通过许多途径来寻求合适的负荷预测方法，追求预测方法过程简便、精确度高、计算过程科学合理等，同时在理论上也进行了相关研究。就目前而言，在规划建设领域所使用的预测技术方法较多，主要包括了经典预测法、时间动态预测法及智能预测法。

1.1 经典预测法

1.1.1 单耗法

在工业用电的规划建设领域，最多被使用的电力预测方法就是单耗法，这种方法是采用某产品的质量与这个产品生产过程单位质量的用电量相结合，通过数学计算可以得到工厂在产品生产过程中的总用电量，计算的表达式：

A=bg

式中A表示总用电量；b表示产品的总质量；g表示产品的单位耗电量。

应用上述方法最重要的就是必须建立在大量的统计、分析工作基础上，对电力预测的短期近期预测较准确。优点在于简单实用，而缺点是前期的统计分析工作复杂，不能反映生产过程的其他影响因素。

1.1.2 人均用电量法

电力规划建设中，人均年用电量法是一个重要指标，其可以衡量某些地区经济发达程度。一般来说，如果一个地区的经济水平越高其用电量就越多。计算公式表示为：

Am=gmkm

式中Am表示预测m年所需电量；gm表示m年人均电量指标；km表示预测m年的人口数。

1.1.3 负荷密度法

在不同规模城市的电力规划调查中，常用到负荷密度法，这个方法需要参照所调查城市的整体发展规划以及居民收入水平等情况，使用单位面积的用电量来计算城市的电量负荷情况。整体来看，使用负荷密度法是一种较为直观的电力预测方法。其计算公式为：

式中，P表示电力供应区总负荷；Kp表示电力负荷的同时率；m表示区域划分总数量；Qi表示组团i负荷密度；Si表示为组团i面积。

1.2 时间序列法

时间序列法通过观察电力负荷运行随机过程中的某些的特性，而建立随机模型进行估计实际过程，采用建立的模型进行电荷预测。时间序列法以电力负荷所具有的运动特征以及时间上具有的延续性，然后结合历史数据的时间序列进行分析处理，预测未来负荷。

1.3 一些智能方法

电力电荷的智能预测方法的最大特点是，其不需要参考己知参数和以往得到的先验知识及所建立的过程模型等。同样的也不需要是非线性以及通过复杂的过程统计分析而建立的预测数学模型。这种方法目前越来越应用广泛，主要适用于电力预测预测中存在变量较多、电力负荷的不确定性等情况。预测方法也包括了灰色预测法、人工神经网络法、模糊预测法等。

2 规划建设中的降损问题

2.1 电网理论线损产生的主要原因

2.1.1 电阻作用

电力传输的过程会受到电阻的影响，也就是说当通过电网传输电能过程中，电流会因为电阻的存在而发生损失，电阻做功导致了导电体的升温及产生热量，一部分的电能在这个过程中转换成热能，且通过介质传递到周围的空气中，这个过程也就产生了一定的线损。影响这种电力损耗的因素随着导体中的电流大小变化而变化，为可变损耗。

2.1.2 磁场作用

电力传输中，主要以交流电为主，当电流通过用电设备时，会发生电磁转换的过程，在磁场作用影响下，线路金属芯发热的导致温度升高，也产生一定电能损耗。这样的损耗和电流大小关系不大，而与电力设备所接入的电网电压等级关系密切，称之为固定损耗。

2.2 降低线损的技术方法

2.2.1 电网规划建设过程合理化

建立一个合理的电网是降低电网线路损耗的主要途径，其中包含了电网中的变电站安装位置最好位于电力负荷的中心，同时需要保证变电站数量和其出线的回路数、变电站数量及容量处于科学合理范围，特别注意的是10kV的配电线路的供电半径科学合理。

建设改造一些电力线路导线截面过小，而且其电力负荷严重的线路。如果当电网中的变电站数量布局合理的状况下，需要将10kV线路中供电半径过长的分为两个变电站，新增变电站布点这样的建设改造特点是投资少，工作量小。

2.2.2 无功补偿

分散补偿是配电线路无功补偿的主要形式，安装一定容量的电容器于10kV的线路上，安装尽可能的分散来实现无功补偿，这种手段可以降低10kV线路的线损情况，也降低了主变站的电力损耗。针对于配电线路的无功补偿而言，配电线路无功补偿的总容量，需要根据配电变压器总励磁无功总功率而最终确定的。

3 PMU的配置问题

PMU是一种高度集成的、针对便携式应用的电源管理方案。基于电力系统在结构上的高度稀疏性特点，只需在系统的个别节点上装备PMU即可实现相关计算方程的直接解释。有些学者提出了小生境遗传禁忌搜索混合算法，这种算法充分的考虑了遗传算法所具有的强度大、快速以及广域搜索能力强等特点。

通过实验验证表明，小生境遗传禁忌搜索混合算法不仅可以寻得PMU最优配置，而且与传统GA和TS算法相较而言，其优势表现于收敛速度和多样性解等方面。同样的，小生境遗传禁忌搜索混合算法也能提供多样化的PMU配置方案，使PMU布点更为便捷，其应用价值较高。

[1]韩爽.浅析电网规划设计的要点环节与技术应用[J].建材与装饰,2014(37).

[2]王素梅.电力规划设计在电力工程设计中的主要环节剖析[J].城市建设理论研究:电子版,2012(36).

[3]张军.电力规划与电力设计中对于电网安全因素的考虑与具体设计思路分析[J].军民两用技术与产品,2015(08).

作者单位国网山西省电力公司太原供电公司 山西省太原市 030012