智能電網(wǎng)中電力電子技術(shù)應(yīng)用研究

譙嬋

摘要：隨著我國電力需求的不斷變化，智能電網(wǎng)成為當(dāng)前電力輸送的主力軍。通過智能電網(wǎng)，大大提高了電力輸送的質(zhì)量，調(diào)整了電力輸送的結(jié)構(gòu)。而智能電網(wǎng)的應(yīng)用，是以大量電力電子技術(shù)作為基礎(chǔ)，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，大力促進(jìn)了智能電網(wǎng)的數(shù)字化、自動化和信息化。通過上述的梳理，為系統(tǒng)掌握電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電力電子;傳感器;智能電網(wǎng);柔性輸電;

當(dāng)前，電力電子技術(shù)在電力中的應(yīng)用涵蓋多個領(lǐng)域，通過這些大量的電子器件，大大提高了電能的利用率，并使得其呈現(xiàn)出一種合理的狀態(tài)。通過優(yōu)化電能需求結(jié)構(gòu)，促進(jìn)發(fā)配電輸送的升級優(yōu)化。同時，借助電力電子技術(shù)，加快了對機電一體化的改進(jìn)，提高了電力能源的生產(chǎn)。

1我國智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)要點

首先來分析智能電網(wǎng)的概念，所謂智能電網(wǎng)，指的是多種信息技術(shù)的組合，通過將信息技術(shù)，計算機技術(shù)等各個技術(shù)結(jié)合起來，在原有電網(wǎng)的基礎(chǔ)上更新原有的電網(wǎng)系統(tǒng)，還要考慮到電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)需求，最大限度的節(jié)約能源，保護環(huán)境，提高電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。接下來分析其技術(shù)要點，從我國的國情出發(fā)，力足于我國的經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，提高智能電網(wǎng)中的電力電子技術(shù)。技術(shù)必須要符合相關(guān)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：（1）保證低污染性，任何技術(shù)的應(yīng)用都不能給環(huán)境帶來巨大的負(fù)擔(dān)。同時，在電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)過程中，要考慮到實際的技術(shù)指標(biāo)，符合環(huán)境要求，避免各種氣候因素的影響。（2）智能電網(wǎng)要實現(xiàn)其智能化，不管是技術(shù)指標(biāo)還是技術(shù)診斷，都要實現(xiàn)智能化。系統(tǒng)能夠自動調(diào)整運行參數(shù)，自動修復(fù)一些常見的電網(wǎng)故障。（3）智能電網(wǎng)系統(tǒng)要想提高其運行效率，就必須保證其互動性，互動性不僅體現(xiàn)在智能電網(wǎng)各個組成技術(shù)上，而且還要保持客戶端與服務(wù)端的緊密聯(lián)系，提高服務(wù)質(zhì)量。在智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，還要保證其經(jīng)濟性指標(biāo)，在技術(shù)方面，還要重視雙面交互式自動控制技術(shù)，可再生資源的網(wǎng)絡(luò)連接運營技術(shù)等。

2電力電子技術(shù)

電子電力技術(shù)通過使用電力電子器件，對電網(wǎng)的電能進(jìn)行控制與轉(zhuǎn)換，即變流技術(shù)。電力電子技術(shù)的使用，大幅提高了電能使用效率。電力電子技術(shù)主要包括電力電子器件、電力電子電路以及電力電子變換器，電力電子器件的可以借助功率半導(dǎo)體和電力電子電路進(jìn)行變換和控制電能，而電力電子電路負(fù)責(zé)操控部分。為了能有效的保證電能使用的充足性和穩(wěn)定性，可以借助功率半導(dǎo)體器件的來對電能進(jìn)行變換和控制。而電力電子變換器也可以對電能進(jìn)行變化和控制，把有源和無源功率半導(dǎo)體器件進(jìn)行有序的排列。

3智能電網(wǎng)中電力電子技術(shù)應(yīng)用的重要性

智能電網(wǎng)為了滿足不同電力用戶的需求，逐步發(fā)展為一個復(fù)雜開放的系統(tǒng)。另外，智能電網(wǎng)的系統(tǒng)控制也可以根據(jù)電力使用環(huán)境的變化而做出適當(dāng)?shù)母淖?。為了滿足這些改變，需要在電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)中使用電力電子技術(shù)，特別是在輸電、配電等過程，利用系統(tǒng)調(diào)控手段，調(diào)節(jié)輸配電網(wǎng)的潮流分配，增強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，抑制電網(wǎng)故障的傳播，并提升電網(wǎng)在各種故障下的“自愈”能力，來滿足客戶的不同需求。在在該系統(tǒng)中采用了可控串聯(lián)補償和無功補償來保障智能電網(wǎng)中的安全穩(wěn)定性能。在電力安全措施方面，可在智能電網(wǎng)中設(shè)置必要的安全預(yù)防措施，保證安全觸發(fā)器處于正常的工作狀態(tài)，提高我國大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，更好地支撐經(jīng)濟社會發(fā)展。

4現(xiàn)階段電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

4.1FACTS技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）發(fā)展到今天共經(jīng)歷了三代技術(shù)更新，第一代FACTS裝置主要由晶閘管控制的電容器和電抗器組成，第二代FACTS裝置采用了門極可關(guān)斷設(shè)備等全控器件，其外部回路不需要加設(shè)大型電力設(shè)備，第三代FACTS裝置采用2臺多臺控制器復(fù)合而成的FACTS裝置，具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。FACTS技術(shù)因其靈活、快速的控制特性能夠提升電網(wǎng)的輸送能力、可靠性和反應(yīng)速度而在新能源和綠色能源發(fā)電方面起到重要的作用（何大愚，柔性交流輸電系統(tǒng)概念研究的新進(jìn)展：電網(wǎng)技術(shù)，1997）。FACTS技術(shù)包含了傳輸技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)，它的應(yīng)用能夠協(xié)調(diào)局部電網(wǎng)和總電網(wǎng)之間的電能交換。我國智能電網(wǎng)建立的基礎(chǔ)是高壓輸電系統(tǒng)，但高壓輸電系統(tǒng)對于新能源和綠色能源發(fā)電的接入和隔離有一定要求，F(xiàn)ACTS技術(shù)能夠?qū)⒅悄茈娋W(wǎng)中的交流電變換為其他形式，通過對系統(tǒng)電流、電壓和功率的靈活控制解決了綠色能源和新能源在高壓輸電環(huán)節(jié)的接入和隔離問題并降低了線損。我國的柔性交流輸電系統(tǒng)因采用獨立控制模式，自換相模式的換流器設(shè)備而大幅度提升了電網(wǎng)的輸電能力。

4.2高壓直流輸電技術(shù)（HVDC）

對于超遠(yuǎn)距離的電能輸送來說，特別是點對點的大功率電能輸送，首先選用的技術(shù)就是高壓直流輸電，其可以滿足清潔能源上網(wǎng)對穩(wěn)定性的要求。但其仍然選擇的是直流輸電，而終端變壓、用電設(shè)備均為交流。因此，在輸電線路的兩端，均需要使用電力電子設(shè)備，把輸電線路上的直流轉(zhuǎn)換為設(shè)備需要的交流。

4.3智能開關(guān)技術(shù)

借助該技術(shù)，能夠做到對電網(wǎng)中任意位置電壓與電流的閉合處理，保證電網(wǎng)線路的某個區(qū)域能夠處于供電或斷電狀態(tài)，由此也對電網(wǎng)系統(tǒng)運行的可靠性與安全性提供了有力的條件。智能開關(guān)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）由于智能開關(guān)技術(shù)的存在，有效的避免了電網(wǎng)系統(tǒng)電流過量和漏電等安全問題的發(fā)生，進(jìn)而更好地維護了電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全與穩(wěn)定;（2）智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，充分的保證了電力企業(yè)儀表儀器與電力用戶電器設(shè)備的安全性，避免了由于電流不穩(wěn)定所造成設(shè)備損壞問題。

4.4高壓變頻技術(shù)

高壓變頻技術(shù)的優(yōu)勢就是可以節(jié)電，其節(jié)電率一般可以達(dá)到30%左右。在智能電網(wǎng)的應(yīng)用過程中，一些高用電企業(yè)為了節(jié)約用電成本，將高壓變頻技術(shù)運用在智能電網(wǎng)中，采取高壓邊坡技術(shù)大大降低了企業(yè)的用電成本，節(jié)能效果十分顯著。

4.5SVC技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

靜止無功補償裝置（SVC）通過對電力終端用戶進(jìn)行動態(tài)無功補償可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)無功潮流和電力系統(tǒng)電壓進(jìn)行控制，從而提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。SVC技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性、為直流換流器提供無功功率、減小系統(tǒng)低頻振蕩阻尼從而提高智能電網(wǎng)的暫態(tài)、靜態(tài)穩(wěn)定性以及電網(wǎng)的輸電效率。目前SVC裝置已經(jīng)在我國電網(wǎng)中投入使用，在未來幾年中SVC裝置將在電網(wǎng)中被更廣泛的應(yīng)用。

結(jié)束語

綜上所述，在智能電網(wǎng)中，通過電子器件的使用，對電網(wǎng)電能進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控與轉(zhuǎn)換，使得電能傳輸更加高效、穩(wěn)定，降低電網(wǎng)中的能源的損失。高壓直流輸電技術(shù)、柔性交流技術(shù)、智能開關(guān)技術(shù)等的電力電子技術(shù)的應(yīng)用，滿足智能電網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)需求。未來，電力電子技術(shù)的應(yīng)用會更加完善智能電網(wǎng)使用性能，從而實現(xiàn)我國智能電網(wǎng)的更加快速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李融，郭凡.智能電網(wǎng)背景下繼電保護新技術(shù)的研究[J].工程技術(shù)研究，2017（03）：34+48.

[2]曹江春.電力工程技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，2017（03）：35-56.

[3]劉渝凱.智能電網(wǎng)的電力調(diào)控一體化研究[J].南方農(nóng)機，2017，48（12）：155.