智能電網中電力電子技術應用研究

譙嬋

摘要：隨著我國電力需求的不斷變化，智能電網成為當前電力輸送的主力軍。通過智能電網，大大提高了電力輸送的質量，調整了電力輸送的結構。而智能電網的應用，是以大量電力電子技術作為基礎，并結合網絡通信技術，大力促進了智能電網的數字化、自動化和信息化。通過上述的梳理，為系統(tǒng)掌握電力電子技術在智能電網的應用奠定堅實的基礎。

關鍵詞：電力電子;傳感器;智能電網;柔性輸電;

當前，電力電子技術在電力中的應用涵蓋多個領域，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)化電能需求結構，促進發(fā)配電輸送的升級優(yōu)化。同時，借助電力電子技術，加快了對機電一體化的改進，提高了電力能源的生產。

1我國智能電網發(fā)展現(xiàn)狀和技術要點

首先來分析智能電網的概念，所謂智能電網，指的是多種信息技術的組合，通過將信息技術，計算機技術等各個技術結合起來，在原有電網的基礎上更新原有的電網系統(tǒng)，還要考慮到電網系統(tǒng)的建設需求，最大限度的節(jié)約能源，保護環(huán)境，提高電網系統(tǒng)的安全性。接下來分析其技術要點，從我國的國情出發(fā)，力足于我國的經濟發(fā)展現(xiàn)狀，提高智能電網中的電力電子技術。技術必須要符合相關的建設標準：（1）保證低污染性，任何技術的應用都不能給環(huán)境帶來巨大的負擔。同時，在電網系統(tǒng)建設過程中，要考慮到實際的技術指標，符合環(huán)境要求，避免各種氣候因素的影響。（2）智能電網要實現(xiàn)其智能化，不管是技術指標還是技術診斷，都要實現(xiàn)智能化。系統(tǒng)能夠自動調整運行參數，自動修復一些常見的電網故障。（3）智能電網系統(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)在智能電網各個組成技術上，而且還要保持客戶端與服務端的緊密聯(lián)系，提高服務質量。在智能電網的建設過程中，還要保證其經濟性指標，在技術方面，還要重視雙面交互式自動控制技術，可再生資源的網絡連接運營技術等。

2電力電子技術

電子電力技術通過使用電力電子器件，對電網的電能進行控制與轉換，即變流技術。電力電子技術的使用，大幅提高了電能使用效率。電力電子技術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體和電力電子電路進行變換和控制電能，而電力電子電路負責操控部分。為了能有效的保證電能使用的充足性和穩(wěn)定性，可以借助功率半導體器件的來對電能進行變換和控制。而電力電子變換器也可以對電能進行變化和控制，把有源和無源功率半導體器件進行有序的排列。

3智能電網中電力電子技術應用的重要性

智能電網為了滿足不同電力用戶的需求，逐步發(fā)展為一個復雜開放的系統(tǒng)。另外，智能電網的系統(tǒng)控制也可以根據電力使用環(huán)境的變化而做出適當的改變。為了滿足這些改變，需要在電網的各個環(huán)節(jié)中使用電力電子技術，特別是在輸電、配電等過程，利用系統(tǒng)調控手段，調節(jié)輸配電網的潮流分配，增強網架結構，抑制電網故障的傳播，并提升電網在各種故障下的“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中的安全穩(wěn)定性能。在電力安全措施方面，可在智能電網中設置必要的安全預防措施，保證安全觸發(fā)器處于正常的工作狀態(tài)，提高我國大電網安全穩(wěn)定運行水平，更好地支撐經濟社會發(fā)展。

4現(xiàn)階段電力電子技術在智能電網中的應用

4.1FACTS技術在智能電網中的應用

柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）發(fā)展到今天共經歷了三代技術更新，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斷設備等全控器件，其外部回路不需要加設大型電力設備，第三代FACTS裝置采用2臺多臺控制器復合而成的FACTS裝置，具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。FACTS技術因其靈活、快速的控制特性能夠提升電網的輸送能力、可靠性和反應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)概念研究的新進展：電網技術，1997）。FACTS技術包含了傳輸技術、通信技術和微電子技術，它的應用能夠協(xié)調局部電網和總電網之間的電能交換。我國智能電網建立的基礎是高壓輸電系統(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技術能夠將智能電網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備而大幅度提升了電網的輸電能力。

4.2高壓直流輸電技術（HVDC）

對于超遠距離的電能輸送來說，特別是點對點的大功率電能輸送，首先選用的技術就是高壓直流輸電，其可以滿足清潔能源上網對穩(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備，把輸電線路上的直流轉換為設備需要的交流。

4.3智能開關技術

借助該技術，能夠做到對電網中任意位置電壓與電流的閉合處理，保證電網線路的某個區(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。智能開關技術在智能電網中的應用，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）由于智能開關技術的存在，有效的避免了電網系統(tǒng)電流過量和漏電等安全問題的發(fā)生，進而更好地維護了電網系統(tǒng)運行的安全與穩(wěn)定;（2）智能電網技術的應用，充分的保證了電力企業(yè)儀表儀器與電力用戶電器設備的安全性，避免了由于電流不穩(wěn)定所造成設備損壞問題。

4.4高壓變頻技術

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

4.5SVC技術在智能電網中的應用

靜止無功補償裝置（SVC）通過對電力終端用戶進行動態(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)電壓進行控制，從而提高電網穩(wěn)定性。SVC技術在智能電網中的應用能夠提高電網電壓穩(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的暫態(tài)、靜態(tài)穩(wěn)定性以及電網的輸電效率。目前SVC裝置已經在我國電網中投入使用，在未來幾年中SVC裝置將在電網中被更廣泛的應用。

結束語

綜上所述，在智能電網中，通過電子器件的使用，對電網電能進行科學的調控與轉換，使得電能傳輸更加高效、穩(wěn)定，降低電網中的能源的損失。高壓直流輸電技術、柔性交流技術、智能開關技術等的電力電子技術的應用，滿足智能電網發(fā)展的技術需求。未來，電力電子技術的應用會更加完善智能電網使用性能，從而實現(xiàn)我國智能電網的更加快速的發(fā)展。

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