王效民

摘要：電網(wǎng)的主要任務(wù)是輸送和分配電能、改變電壓，因此，電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性一直備受矚目。隨著智能化技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，很多行業(yè)已進(jìn)入智能化時(shí)代，電網(wǎng)系統(tǒng)也開始向智能化發(fā)展。智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)需要智能化技術(shù)支持，借助智能化技術(shù)合理控制電能質(zhì)量。本文主要研究智能電網(wǎng)線路規(guī)劃和設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，并分析智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、智能電網(wǎng)線路規(guī)劃中相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，旨在促進(jìn)我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；規(guī)劃；設(shè)計(jì)；研究

DOI：10.12433/zgkjtz.20240707

新時(shí)代，隨著工業(yè)化發(fā)展速度的加快，各行業(yè)用電需求逐年增加，對(duì)電的質(zhì)量和穩(wěn)定性也提出了更高的需求。供電企業(yè)也應(yīng)積極轉(zhuǎn)變思路，革新思想，創(chuàng)新應(yīng)用智能化技術(shù)規(guī)劃并優(yōu)化設(shè)計(jì)電網(wǎng)電路，以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)快速發(fā)展。目前，在智能電網(wǎng)線路規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中還存在一些問題，應(yīng)從可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展及經(jīng)濟(jì)性等多方角度分析，找到關(guān)鍵技術(shù)的解決方案，保質(zhì)保量完成智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)任務(wù)。

一、智能電網(wǎng)概述及智能電網(wǎng)線路規(guī)劃和設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

（一）智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)的建設(shè)基礎(chǔ)是物理電網(wǎng)，借助先進(jìn)的雙向通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)、傳感測量技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、設(shè)備互動(dòng)技術(shù)以及決策支持系統(tǒng)技術(shù)等技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成，最終形成新興網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，智能電網(wǎng)是物理能量流與信息流的有效融合網(wǎng)絡(luò)，是將先進(jìn)的技術(shù)與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合形成一種全新的現(xiàn)代化電網(wǎng)。智能電網(wǎng)具有六大特征：第一，自愈特征，有很強(qiáng)的自我修復(fù)功能。第二，互動(dòng)特征，用電用戶可直接參與。第三，安全特征，電網(wǎng)可抵御自然災(zāi)害及襲擊。第四，可靠特征，電網(wǎng)可為用戶提供高質(zhì)量電能，降低停電損失。第五，納新特征，電網(wǎng)可容納多種發(fā)電機(jī)蓄電形式。第六，優(yōu)質(zhì)特征，電網(wǎng)可將設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化，有效降低運(yùn)行費(fèi)用。

智能電網(wǎng)具有諸多技術(shù)優(yōu)勢，因其與多種現(xiàn)代技術(shù)融合集成，可在智能電網(wǎng)中體現(xiàn)并發(fā)揮作用。例如，工業(yè)用戶用電量較大，電能消耗是其他區(qū)域的幾倍，此時(shí)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、傳感測量技術(shù)和控制技術(shù)等充分發(fā)揮關(guān)鍵作用，及時(shí)監(jiān)測到耗電量大的區(qū)域，為工作人員提供可用性參考數(shù)據(jù)信息，及時(shí)作出用電分配調(diào)整，確保供電的安全性和穩(wěn)定性。

（二）智能電網(wǎng)線路規(guī)劃和設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

電網(wǎng)主要作用是將高壓輸電網(wǎng)輸送來的電能合理分配給各個(gè)工業(yè)用戶。通過智能電網(wǎng)中電網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)現(xiàn)狀可知，應(yīng)重視在電力系統(tǒng)建設(shè)過程中科學(xué)且合理規(guī)劃。

第一，準(zhǔn)備好原始數(shù)據(jù)。不同工業(yè)用戶對(duì)電能電量需求度不同，大中型工業(yè)企業(yè)因生產(chǎn)設(shè)備較多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致電能負(fù)荷密度高；小型工業(yè)企業(yè)因生產(chǎn)設(shè)備與人員配備皆相對(duì)較少，導(dǎo)致電能負(fù)荷密度較低。綜合考慮到不同的用電需求，應(yīng)確保配電設(shè)施具備多樣性和廣泛性特點(diǎn)，為不同用電群體提供精準(zhǔn)電力服務(wù)。

第二，做好配電規(guī)劃方案。電力系統(tǒng)建設(shè)是一項(xiàng)長期、系統(tǒng)且復(fù)雜的工程，不同工業(yè)用戶供電需求存在一定差異，且此差異會(huì)持續(xù)存在，需要綜合考慮多種影響因素，制定合理的智能電網(wǎng)線路規(guī)劃方案。同時(shí)，還要重視評(píng)估規(guī)劃方案的可行性和實(shí)施性，以此進(jìn)一步保障供電安全。

第三，選擇最佳電網(wǎng)規(guī)劃方案。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)用戶用電需求增加，對(duì)電力企業(yè)服務(wù)質(zhì)量和效率也提出了更高的需求，此時(shí)為保障供電穩(wěn)定與安全，予以用戶更好的用電體驗(yàn)，需做到精益求精，提高電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)能力與水平。

（三）智能電網(wǎng)輸電線路及其特點(diǎn)

智能電網(wǎng)輸電線路與傳統(tǒng)電網(wǎng)輸電線路的差別在于規(guī)劃理念不同，前者更強(qiáng)調(diào)預(yù)測電網(wǎng)負(fù)荷，提前做好配電準(zhǔn)備，后者強(qiáng)調(diào)預(yù)測電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)果，并依據(jù)結(jié)果設(shè)計(jì)電網(wǎng)規(guī)劃方案。智能電網(wǎng)輸電線路是物理網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代技術(shù)的有機(jī)融合，因此在設(shè)計(jì)輸電線路時(shí)要體現(xiàn)智能化、可控化、信息化、現(xiàn)代化等特點(diǎn)。

第一，智能化的線路設(shè)計(jì)可保障規(guī)劃設(shè)計(jì)更具科學(xué)性和高效性。在智能電網(wǎng)輸電線路規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遙感測量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)，在獲取到三維立體地理信息資料后，結(jié)合其他技術(shù)支持設(shè)計(jì)電力基礎(chǔ)設(shè)施等模塊，完成初步的智能化設(shè)計(jì)。

第二，可控化運(yùn)行管理。智能電網(wǎng)線路規(guī)劃中需要開啟在線設(shè)施監(jiān)控設(shè)備，進(jìn)行數(shù)字化巡檢，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)診斷線路故障，協(xié)同解決存在的問題，實(shí)現(xiàn)輸電線路管理全面可控。

第三，標(biāo)準(zhǔn)化的信息管理，以全壽命周期的標(biāo)準(zhǔn)管理模式管理電網(wǎng)線路，協(xié)調(diào)、優(yōu)化智能電網(wǎng)線路規(guī)劃，形成規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)踐成果。

第四，現(xiàn)代化的實(shí)踐應(yīng)用，智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)的最終目的是應(yīng)用，通過構(gòu)建電網(wǎng)智能管理共享平臺(tái)，確保電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展。

二、智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)需要遵循智能化、可控化、標(biāo)準(zhǔn)化和現(xiàn)代化四項(xiàng)原則。基于原則進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，還要借助GIS的技術(shù)優(yōu)勢與特點(diǎn)，完成整體性設(shè)計(jì)，同時(shí)配合使用PMS系統(tǒng)對(duì)智能電網(wǎng)輸電電路的整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效監(jiān)測，獲取到運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，再依據(jù)綜合性的信息對(duì)電力調(diào)度與運(yùn)行提供決策性參考依據(jù)。

工作人員可依據(jù)智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到輸電線路整體狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息，開展日常及定期系統(tǒng)檢修、維修與保護(hù)工作。此時(shí)，電網(wǎng)輸電線路的穩(wěn)定性和可靠性會(huì)得到保障性提高，同時(shí)也將為電力系統(tǒng)相關(guān)部門工作的有效開展提供可靠性、價(jià)值性較高的信息參考。同時(shí)，還可統(tǒng)計(jì)并分析智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)獲取到的有關(guān)電力需求、調(diào)度等信息，并結(jié)合當(dāng)前電網(wǎng)輸電線路運(yùn)行實(shí)際情況，為后續(xù)制定科學(xué)合理的電網(wǎng)輸電線路規(guī)劃提供有效參考。由此可知，智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)具有積極現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略性價(jià)值，應(yīng)重視有效設(shè)計(jì)、合理設(shè)計(jì)、預(yù)見性設(shè)計(jì)。

（二）功能模塊設(shè)計(jì)

在智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，功能模塊設(shè)計(jì)的重要性和必要性不可忽視，重點(diǎn)需注意狀態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整模塊、狀態(tài)信息輸出模塊、診斷結(jié)果顯示模塊等模塊設(shè)計(jì)。

第一，狀態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)整模塊。主要作用是在智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過采集導(dǎo)線溫度、區(qū)域氣象條件、桿塔的傾斜度等狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)信息，獲取反饋結(jié)果后，合理規(guī)劃輸電線路。同時(shí)，在使用狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，也可同步調(diào)用監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)其他監(jiān)測數(shù)據(jù)，例如，雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過提前預(yù)判雷電對(duì)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的影響程度，作出規(guī)避行為，保障輸電線路整體運(yùn)行安全、高效。

第二，狀態(tài)信息輸出模塊。主要作用是全面收集智能電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行過程中獲取到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析后，將最終分析結(jié)果及數(shù)據(jù)同步輸入到PMS系統(tǒng)模塊中，形成反饋，以促使輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

第三，診斷結(jié)果顯示模塊。主要作用是根據(jù)獲取到的各類監(jiān)測信號(hào)結(jié)果，通過直觀觀察各監(jiān)測信號(hào)的顯示狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，并快速定位，找出故障發(fā)生的原因及存在的問題，同時(shí)依據(jù)故障類型，準(zhǔn)確定位，結(jié)合實(shí)際有效解決故障，這不僅可以提高故障檢出和維修效率，還能促使智能電網(wǎng)輸電線路穩(wěn)定、安全且高效運(yùn)行。

三、智能電網(wǎng)線路規(guī)劃中相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用

（一）通信線路組織設(shè)計(jì)的應(yīng)用

通信線路組織的應(yīng)用可以控制成本支出，把控進(jìn)度，落實(shí)安全控制計(jì)劃，明晰工作重點(diǎn)，最終保障智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作依據(jù)相關(guān)規(guī)定合理完成。通信線路組織設(shè)計(jì)的管理目標(biāo)可分為：

第一，從多方面考慮，合理確定并選擇適合的電網(wǎng)線路敷設(shè)方式，使選擇的材料與設(shè)備數(shù)量與預(yù)定計(jì)劃相符。第二，全面評(píng)估參與智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作人員的綜合素質(zhì)，確保符合規(guī)定，勝任電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作，保質(zhì)保量完成任務(wù)。第三，確保通信線路組織設(shè)計(jì)可綜合分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息，確保設(shè)計(jì)方案符合規(guī)定。

由此可知，智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，不僅要考慮“物”的因素，更要考慮到“人”的因素，通過有效協(xié)調(diào)“物”與“人”之間的關(guān)系，減少通信線路容易受外界環(huán)境影響而產(chǎn)生不確定的情況，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)，如果工作人員沒有考慮各種因素，會(huì)影響智能電網(wǎng)線路規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，無論是從哪方面思考研究，都應(yīng)重視做好通信線路組織設(shè)計(jì)工作，并嚴(yán)格把控每一環(huán)節(jié)，為智能電網(wǎng)電路規(guī)劃與設(shè)計(jì)做好基礎(chǔ)性保障。

（二）GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS技術(shù)是多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，是為地理研究與地理決策提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。GIS的中文釋義是地理信息系統(tǒng)，是一門空間信息分析技術(shù)，其在計(jì)算機(jī)硬件與軟件系統(tǒng)的合力支持下，可對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的所有地理、地形、地貌等信息進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集、分析、管理、存儲(chǔ)和顯示。GIS技術(shù)功能強(qiáng)大且應(yīng)用范圍較廣，在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，將GIS技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)輸電線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，可實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)線路的運(yùn)行狀態(tài)，是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。具體包括：第一，監(jiān)測電網(wǎng)線路所在區(qū)域的地理、地形情況，實(shí)時(shí)查詢所需的信息。第二，監(jiān)測電網(wǎng)線路所在區(qū)域的氣象情況，例如，是否有雷電、冰雹以及大風(fēng)等極端天氣，進(jìn)而在極端天氣到來前做好預(yù)防工作安排，為智能電網(wǎng)線路施工建設(shè)提供重要的數(shù)據(jù)信息參考。

綜上所述，GIS技術(shù)在智能電網(wǎng)線路規(guī)劃設(shè)計(jì)及施工方面具有促進(jìn)作用，將實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中變電站與電氣設(shè)備的統(tǒng)一、實(shí)時(shí)、高效管理。在具體應(yīng)用過程中，GIS技術(shù)會(huì)通過掃描獲取目標(biāo)區(qū)域的地理地形地貌圖像，并傳輸?shù)诫娏ο到y(tǒng)相關(guān)的GIS系統(tǒng)平臺(tái)上，以供工作人員使用和參考。

（三）敷設(shè)方法的合理選擇

智能電網(wǎng)輸電線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)中通信線路敷設(shè)方法的合理選擇，將進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

第一，設(shè)計(jì)通信線路。電網(wǎng)覆蓋范圍廣，容易受到外界環(huán)境影響，因此，在規(guī)劃智能電網(wǎng)通信線路時(shí)，必須先進(jìn)行綜合性的考察。首先，考察通信線路所在區(qū)域的地理地形、天氣條件、溫度與濕度等。其次，檢查通信線路所用材料、設(shè)備等是否合宜。最后，對(duì)參與智能電網(wǎng)輸電線路規(guī)劃工作的人員綜合能力、技術(shù)水平等進(jìn)行評(píng)定，確保符合規(guī)定。根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)通信線路方案，確保具有高質(zhì)量、高安全、低成本等特點(diǎn)。同時(shí)，重視具體施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格把控質(zhì)量關(guān)和安全關(guān)，由專業(yè)人員做好施工進(jìn)度、施工質(zhì)量和施工成本控制，有針對(duì)性地編制施工組織計(jì)劃，確定重點(diǎn)工序及關(guān)鍵工作目標(biāo)，盡可能排除所有不利影響的因素，提升通信線路規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量。

第二，合理選擇線路的敷設(shè)方式。常見的線路敷設(shè)方式有直埋法、穿管法、線槽法、架空法等，每種敷設(shè)方法都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，為此，必須結(jié)合實(shí)際情況選擇，確保敷設(shè)質(zhì)量和安全，進(jìn)一步保障智能電網(wǎng)線路規(guī)劃與設(shè)計(jì)質(zhì)量符合實(shí)際情況。通常情況下，架空敷設(shè)法的應(yīng)用在智能電網(wǎng)線路規(guī)劃中較為常見，以架空敷設(shè)法為例，需要先確定敷設(shè)起點(diǎn)與終點(diǎn)，然后依據(jù)實(shí)際地形地勢特點(diǎn)，選擇適合的施工流向，按照一端向另一端或兩端向中間的方式敷設(shè)。

四、結(jié)語

綜上可知，電網(wǎng)朝著智能化方向發(fā)展已成為時(shí)代進(jìn)步、行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，因此，應(yīng)重視分析當(dāng)前智能電網(wǎng)線路規(guī)劃和設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，收集并整理存在的技術(shù)問題，探究可行的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。隨著智能工業(yè)、智能生產(chǎn)的普及速度加快，工業(yè)用戶對(duì)電力的需求量增加，電網(wǎng)承受的壓力加大，必須不斷提升電網(wǎng)線路質(zhì)量，研究探討智能電網(wǎng)的推廣應(yīng)用方案，推動(dòng)電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展，更好地為人們提供安全且可靠的電力服務(wù)。

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