浅析电力系统及其自动化

浅析电力系统及其自动化

许松岭

河南弘鑫照明电气工程有限公司  河南郑州市   450000

摘要：电力系统是电力生产、传输和消费的总称。电力系统自动化是指为提高电力系统运行的安全性和可靠性而采用的技术和设备，它是电气工程中最具代表性的分支学科之一。电力系统自动化的基本任务是自动地进行发电、输电、配电、用电等过程的控制和管理，以保证电力系统运行的可靠性和经济性。随着电力电子技术、微机控制技术和信息处理技术的发展，使得电力系统自动化实现了数字化、智能化和网络化。本文介绍了电力系统及其自动化技术，包括电力系统运行分析与控制、可再生能源并网以及智能电网等方面的内容。

关键词：电力系统；自动化；电能质量；优化运行 引言：

引言：在现代社会，经济发展离不开能源，能源供应越来越依赖于大范围、远距离、高效率的电能传输。在现代社会中，电能不仅是各种工业设备运行所必需的能源，而且还是人们生活中必不可少的能源。目前，我国大多数地区还不能满足工业和人民生活对电能的需求，要解决这一问题，除了继续加强资源开发和技术改造外，更重要的是要提高电能质量，优化电力系统运行。

一、电力系统运行分析与控制

电力系统在运行过程中，不仅要满足一定的电力负荷要求，而且要确保安全稳定运行。电力系统是一个复杂的非线性动态系统，它包括发电、输电、变电、配电等环节。在发电环节，主要包括发电机和变压器；在输电环节，主要是输电线路和配电线路；在变电环节，主要包括各种电力电子装置和电力变压器；在配电环节，主要包括高压配电设备和低压配电设备。电力系统运行分析与控制是指对电力系统的各种状态参数进行实时监测、跟踪和控制的过程。 在电力系统中，各种电气设备、电力线路等都有一个或多个状态变量，如有功功率、无功功率、电压等。这些变量的变化对整个系统的状态有直接或间接的影响。因此，如何对这些变量进行监测和控制是保证电力系统安全稳定运行的关键。 目前，现代电网中有大量的电器设备，它们都是高电压、大电流、大容量、大功率的设备，比如电动机、变压器、输电线路等。这些电器设备运行时都会产生谐波。为了保证整个电网的电能质量，需要对这些电气设备进行谐波治理。目前，我国主要采用两种方法来解决谐波问题：一种是利用滤波器进行滤波处理；另一种是采用电力电子装置进行谐波治理。 在电力系统运行分析与控制中，由于各种电气设备工作时都会产生谐波，因此对这些电气设备进行谐波治理是非常有必要的。目前使用的方法主要有： （1）利用滤波器进行滤波处理； （2）利用电力电子装置进行谐波治理。在应用上主要分为两大类：一类是利用电力电子装置来治理谐波；另一类是利用电力电子装置与滤波器相结合来治理谐波。 这种方法不仅能满足控制要求，而且具有成本低、效果好、应用方便等优点。

二、可再生能源并网

可再生能源是指能够在一段时间内进行自我更新和持续发展的能源，包括太阳能、风能、生物质能、海洋能以及地热能等。可再生能源的并网是指可再生能源通过某种方式并入电网，为电网提供电能。随着我国经济的快速发展，人民生活水平不断提高，电力需求量也不断增长，而目前我国电力供应能力与社会经济发展的需求之间的矛盾越来越突出，这就使得发展可再生能源显得尤为重要。 可再生能源主要包括太阳能和风能两大类。太阳能是一种绿色能源，它具有无污染、不排放二氧化碳、不污染环境等优点，尤其在经济欠发达地区，可再生能源有着非常重要的作用。我国太阳能资源丰富，年总光照时间达3000小时以上，其中在甘肃、新疆等地年日照时数达到2500小时以上。风能是一种清洁能源，它具有出力不受季节和天气影响、不会污染环境等优点。风力发电是目前应用最广泛的一种可再生能源发电技术，风力发电机组由风力机、发电机和控制系统组成。风能的特点是出力不稳定，随着风速和风向的变化会引起发电量的波动，所以风力发电必须配有相应的并网技术才能实现并网。 随着可再生能源并网技术的发展，我国的电网结构也发生了巨大变化。在可再生能源发电并网技术尚未成熟之前，我国电网主要采用了两种形式：一是分散式小火电并网；二是区域内联网工程。由于风电、光伏等可再生能源发电具有很强的间歇性和波动性特点，因此当分布式小火电等可再生能源接入电网时会对电网安全稳定运行造成威胁。

三、智能电网

智能电网是指在信息通信和先进的传感、测量、控制技术支持下，将电网中的发电、输电、变电、配电、用电等环节有机地联系在一起，实现智能检测、智能分析、智能控制和智能决策，并能够安全稳定运行的电力系统。 在现代社会中，随着可再生能源发电规模的不断扩大，大规模可再生能源接入电网，由于其不受地理环境影响，且不会产生温室气体排放问题，因此将成为未来主要的电力供应方式。但由于可再生能源发电具有间歇性和波动性等特点，为了保证可再生能源的大规模接入电网后能够正常运行，需要有可靠稳定的电源作为支撑。但由于可再生能源发电具有不稳定性和不确定性等特点，因此，必须通过多种技术手段将其并入电网。 （1）分布式发电（包括分散式风电、太阳能光伏等）。由于分布式发电具有资源丰富、分布广泛的特点，能够就地消纳可再生能源，因此可以满足电力供应的需要。 （2）储能技术。储能技术主要包括电池技术和超级电容技术两大类。目前应用最广泛的是电池技术。电池有金属铅和电解质溶液组成的铅基电池和聚合物电解质溶液组成的聚合物锂离子电池等。其中锂离子电池具有输出电压高、无污染等特点，已成为新能源发电的重要形式。 （3）智能电网。智能电网是由信息通信和先进的传感、测量、控制技术支持下，通过先进的网络技术和智能终端组成的动态能量交换和管理系统。 智能电网是当今世界电力发展的必然趋势。随着电力电子技术和信息通信技术的快速发展，以及新型电源设备在电力系统中得到广泛应用，未来电网将实现能量双向传输、智能优化控制，成为一个能够自我组织运行、自我管理、自我修复的电力系统，最终实现资源优化配置、提高供电可靠性和电能质量。

四、电力系统及其自动化未来发展趋势

随着“基于云计算的智能电网在线分析系统”的完整的，为电力系统及其自动化的未来发展创造良好的条件，在多区域的情况，可以实多地电网数据信息的控制，大大提升了电力系统数据的共享性和开放性。并且在国家电网迅速发展的前提下，利用高压电网核心技术，极大地帮助了电力系统及其自动化的实际应用，获得不错的效果。并且在大数据技术迅速发展过程中，实现了“特高压电网+智慧能源”的发展。

结束语：

电力系统自动化是随着电力系统的发展而不断完善和进步的，其主要目的是实现对电力系统的控制、监视和管理，提高电力系统运行的安全性和可靠性，达到提高电能质量和经济效益的目的。电力系统自动化在现代社会中占有非常重要的地位，对电力系统运行分析与控制、可再生能源并网以及智能电网等方面进行研究，可以有效解决当前存在的一些问题，为未来电力系统的发展提供保障。随着科学技术的进步，电力系统自动化水平会不断提高。例如：通过传感器技术、自动控制技术等多种先进技术以及先进管理模式、先进管理理念等一系列先进手段，可有效解决目前我国电力系统中存在的问题，为我国经济建设和人们生活提供充足、优质、可靠、稳定的电能。

参考文献：

[1]解大,贾玉健,刘东,王西田. “电力系统自动化”课程教学改革与实践[J]. 实验室研究与探索,2014,(10):218-221.