配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)探討

摘 要：隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與配電網(wǎng)電力電子裝備的結(jié)合越來(lái)越密切，從傳統(tǒng)的電能調(diào)節(jié)、電能配送等功能已經(jīng)轉(zhuǎn)向復(fù)雜性的電能調(diào)控管理。配電網(wǎng)電力電子設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)為電力配送技術(shù)帶來(lái)了一系列的變革，本文從電力電子裝備技術(shù)概述入手，對(duì)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；電力電子裝備；互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.171

0 前言

現(xiàn)階段通信技術(shù)與電力電子技術(shù)的結(jié)合逐漸成為配電網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，而且電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將引起配電網(wǎng)系統(tǒng)以及電能用戶端相應(yīng)的變革。電力電子技術(shù)與通信技術(shù)的融合，促使電力電子裝備進(jìn)化為一體化集成系統(tǒng)，有利于推進(jìn)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，因此對(duì)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)進(jìn)行探討具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 電力電子裝備技術(shù)

1.1 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件

半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件是電力電子裝備技術(shù)的基礎(chǔ)，主要包括IGBT、IGCT、SCR 等器件[1]。提升現(xiàn)有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的水平與性能，并開(kāi)發(fā)新型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件是現(xiàn)階段電力電子裝備技術(shù)研究的重要課題。在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件研究過(guò)程中，對(duì)器件材料的選取、對(duì)器件工藝的選擇都會(huì)對(duì)整體電路性能產(chǎn)生較大的影響。通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的磁性元件與絕緣材料進(jìn)行改進(jìn)，可以在降低能耗的基礎(chǔ)上減小器件體積。

1.2 變換器

變換器作為電能功率的處理器，可以將某種幅度、某種頻率的電能輸入形式，通過(guò)相應(yīng)的變換操作轉(zhuǎn)變成另一種幅值與頻率的電能，從而確保電能可以適用于多樣化的配電系統(tǒng)與電能用戶端，保證配電網(wǎng)絡(luò)的順利配電。

1.3 電子電力系統(tǒng)

在配電系統(tǒng)中大型的電力電子裝備通常需要較多的變換器以及輔助電路完成配電工作，這些半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件、輔助電路以及轉(zhuǎn)換器就構(gòu)成了電子電力系統(tǒng)。在電子電力系統(tǒng)整體中，會(huì)設(shè)置多個(gè)變換器對(duì)電能進(jìn)行相應(yīng)處理，同時(shí)變換器存在級(jí)聯(lián)、并聯(lián)、串聯(lián)等多種連接方式。

2 電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

2.1 電力電子裝備互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)概述

現(xiàn)階段電力電子裝備技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到我國(guó)智能電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電以及配電環(huán)節(jié)，而配電系統(tǒng)中的電力電子裝備技術(shù)尤為重要，然而配電網(wǎng)對(duì)于各個(gè)電力電子裝備的運(yùn)行缺乏有效的協(xié)調(diào)，導(dǎo)致配電網(wǎng)的電能管理難以得到有效的控制[2]。配電網(wǎng)中電子電力裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)主要是通過(guò)通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各個(gè)電力電子裝備進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)電力電子裝備間的連接、通過(guò)將各電力電子裝備的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并向中樞區(qū)域發(fā)送節(jié)點(diǎn)指令，可以在整體上對(duì)電力電子裝備的運(yùn)行進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，而這種利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)電力電子設(shè)備進(jìn)行調(diào)控的技術(shù)，被稱為電力電子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

2.2 電力電子裝備互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)三要素

2.2.1 即插即用的功率接口

即插即用的功率接口可以有效地將儲(chǔ)能電池、普通用電器等各種電氣設(shè)備以及分布發(fā)電等終端接入配電系統(tǒng)。即插即用的功率接口主要通過(guò)將系統(tǒng)內(nèi)部各種設(shè)備不同電能輸入形式進(jìn)行合理轉(zhuǎn)換，使其電能輸入形式與電網(wǎng)相匹配。從這一方面講，即插即用的功率接口本質(zhì)上也是一個(gè)電力電子設(shè)備，同時(shí)隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展，即插即用的功率接口還應(yīng)當(dāng)具備相應(yīng)的通信接口，并通過(guò)支持標(biāo)準(zhǔn)操作協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，可以將終端設(shè)備的運(yùn)行信息上傳至網(wǎng)絡(luò)端口，從而接受調(diào)控指令。

2.2.2 能量路由器

能量路由器是整個(gè)電力電子裝備網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)中的智能管理模塊，同時(shí)也是低壓區(qū)域網(wǎng)與中壓配電網(wǎng)和低壓區(qū)域網(wǎng)的相應(yīng)接口，在運(yùn)行過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)，不僅可以提供可再生能源的電力電子設(shè)備使用，還可以提供相應(yīng)的低壓直流母線[3]。與此同時(shí)，能量路由器也應(yīng)當(dāng)具備相應(yīng)的通信接口，并通過(guò)支持標(biāo)準(zhǔn)操作協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，可以將終端設(shè)備的運(yùn)行信息上傳至網(wǎng)絡(luò)端口，從而接受調(diào)控指令。對(duì)指令值的確定由終端設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)所決定，能量路由器可以有效地限制故障電流、保證低壓穿越，并完成維持低壓配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定的任務(wù)。由于在配電過(guò)程中實(shí)際面對(duì)的電能用戶有所不同，能量路由器的功率等級(jí)以及電壓等級(jí)存在差異性。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)

電力電子裝備互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的基礎(chǔ)內(nèi)容是信息流與能量流，同即插即用的功率接口、能量路由器相同，標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)是一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以利用即插即用的功率接口以及能量路由器對(duì)電子電力裝備互聯(lián)網(wǎng)中所有電力電子裝備進(jìn)行識(shí)別與檢測(cè)，并對(duì)各個(gè)電力電子設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

3 結(jié)論

總而言之，電力系統(tǒng)通常分為發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)以及配電系統(tǒng)三部分，其中配電系統(tǒng)面向電能用戶，主要從輸電系統(tǒng)接收電能分配給電能用戶。作為一個(gè)時(shí)變性系統(tǒng)，配電網(wǎng)電力電子裝備技術(shù)主要是通過(guò)電力電子裝備的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)電能的變化，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)與電力電子裝備技術(shù)相結(jié)合，有利于推進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何湘寧，宗升，吳建德，李武華，趙榮祥.配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014（29）：5162-5170.

[2]王惠鐸，張挺，宋斌斌.配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（21）：23.

[3]張軍.電力系統(tǒng)保護(hù)電器網(wǎng)絡(luò)化研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：白鵬菲（1987-），女，山東濟(jì)南人，本科，電氣助理工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。