電子電工技術及網絡化技術在電力系統中的應用

楊星晨

（陜西能源職業技術學院煤炭與化工產業學院,陜西 咸陽 712000）

在電子電工技術及網絡化技術的快速發展過程中，電力系統也在先進技術支撐下得到快速發展，在提升電力系統信息化水平的同時，也能確保電力企業供電的安全性、穩定性與可靠性。電子電工技術是一項綜合技術，是電力系統發展的保障與基礎，其技術基礎為計算機技術。尤其是近些年隨著經濟和社會的快速發展，對電力能源的需求不斷增加，但由于電力系統所使用的技術相對落后，導致資源利用率不高。因此，需要充分合理利用電子電工技術及網絡化技術，推動電力系統的轉型與升級，并實現電力系統的可持續發展。

1 電力系統中電子電工技術及網絡化技術的應用價值

1.1 支撐電力系統的發展

在電力系統發展中，電子電工技術起到重要的支撐作用。多種知識體系共同融合產生的電子電工技術，是一項具有創新性、先進性與融合性的技術，其在電力系統中的應用，能夠保證電力能源供應的安全性與穩定性。當前我國正處于社會經濟轉型的關鍵時期，對電力能源的需求量較大，所以需積極運用電子電工技術及網絡化技術，以實現電力系統的穩定運行，降低能源消耗，促進電力行業的健康發展。

1.2 提高電能利用率

電力系統中電子電工技術及網絡化技術的應用，能在先進技術的支撐下，確保電力系統的穩定運行。同時，在電力系統運行期間，可以通過這兩項技術的綜合運用，實現規范化、智能化運行，有效提升電能利用率，降低能源損耗，促進電力企業的集約化、綠色化發展。

1.3 促進電力行業的可持續發展

電子電工技術及網絡化技術的有效應用，能確保電力系統的穩定運行，為用戶提供安全穩定的電能[1]。與此同時，要求電力企業能針對自身實際情況，采取合理手段，強化對先進技術的應用，并配合網絡化等技術，加強電力系統的智能化、數字化建設，提升電力行業從業人員的信息化水平，推動電力行業的可持續發展。

2 電子電工技術的特點

電子電工技術有以下幾個特點。

第一，集成化。電子電工技術通過合并多種單元器件，在一個基片上實現單元器件的高效運行，能夠對復雜電路進行有效控制。這可以節省設備空間，降低生產成本與難度。

第二，高頻化。在高頻化特點下，電工電子技術使得工作效率得到大幅提升，如在幾千赫茲頻率下GTR（電力晶體管）可實現高效運行[2]。

第三，高效率。電子電工技術在變換器件與變換技術的應用下，能降低導通損耗，提升電力系統的運行效率。在降低能耗期間，采用的方法為變換技術，通過加快器件開關升降速度，提高器件的工作效率。

第四，全控化。電子電工技術在全控型器件的應用下，能夠實現自動關斷功能，在電力系統中，讓電路設計更加簡單。

3 電力系統中電子電工技術及網絡化技術的應用要點

3.1 發電環節的應用

通過電子電工技術的有效應用，能在電力系統的發電過程中有效控制發電機組與相關設備，確保設備運行的整體質量，提升設備的運行效果。

首先，規模發電機的靜止勵磁系統技術。晶閘管整流自并勵模式為該技術的基礎，能夠實現對電力系統的有效控制[3]。在發電過程中，通過對該技術的有效應用，能有效控制機組設備，確保機組設備運行的安全性與穩定性。發電機靜態穩定極限功率公式如下：

式（1）中：Vg、Vs、Vs分別為發電機機端電壓、系統電壓、發電機與系統的等值電抗。

在對發電機組可靠性在線計算時，可以使用以下的公式：

式（2）、式（3）、式（4）中：Pj、TRLj、WUAPj分別為第j臺發電機組的額定功率占電廠裝機容量的百分比、機組的額定功率、第j臺發電機組對全廠N臺發電機組可靠性的影響程度。

其次，在變頻調速技術的有效應用下，在機組設備中可以實現節能降耗。變頻調速技術的應用，有助于實現行業的可持續發展[4]。例如，在電機單元模型中，發動機的電壓與電流情況可以在變頻調速系統的應用下得到有效判斷，自動化裝置的運行參數可以通過數據采集的方式得到基本參數。芯片功能在變頻器上發揮著重要作用，系統中結構優異的變頻器可以根據傳感信號對數據進行編碼。

電力系統發電過程中，設備在運行期間會受到各類因素的影響，易導致設備出現故障。因此，要定期對設備進行檢修和保養。在對故障進行監控過程中，可以利用發電機組的在線監控系統，了解設備運行全過程的具體情況，一旦發現故障需及時處理，確保設備運行的可靠性與合理性[5]。發電機組可以在數據傳輸單元的應用下，基于智能化發電機組遠程監控系統，將采集到的數據上傳至Web Supervisor進行存儲與分析，對設備的運行狀態、位置等各類信息進行直觀展示。系統功能如圖1所示。工作人員能通過手機、電腦等，隨時隨地了解設備的運行情況，并能及時對故障問題做出處理，確保設備的安全、可靠運行。

圖1 系統功能

3.2 輸電環節的應用

在電力系統中，輸電環節是最為重要的流程。因此，必須保證這個環節的安全性和穩定性，才能為用戶提供穩定的電力能源。電力系統輸電環節能耗占比較高，能源浪費情況比較嚴重，對電力系統的發展造成較大影響[6]。為提升輸電效率，確保輸電的高效性，要求能有效使用電子電工技術及網絡化技術。無功損耗一般會發生在較長周期的輸電過程中，通過該技術的應用，能夠保證輸電的穩定性，減少能耗損失。與交流輸電方式相比，直流輸電的可靠性更好，具體表現見表1。

表1 強迫停運率

直流系統的無功損耗計算，使用常規計算方法可采用如下公式：

式（5）、式（6）中：P、φ、μ、α分別為換流器直流側功率、換流器的功率因數角、換相角、整流器觸發角。

在輸電線路數字化與信息化建設中，網絡化技術是重要組成部分。通過網絡化技術的應用，能實現對輸電線路的全程可視化管理，提升管理質量與效率[7]。數字化系統的構成如圖2所示。通過數字化建設，能對電力系統的物理設備進行有效監控與管理，強化數據采集與監視，提升數據的分析水平，確保能為設備的可靠運行提供保障。輸電線路在運行期間會產生諸多信息，如檢修記錄、日常生產巡視記錄等，可以對這些數據進行有效收集與分析。監測單元在運行期間發出的實時數據為動態數據信息，通過各類監測裝置的有效運用，能準確獲取動態數據信息，及時有效地對數據信息進行分析，了解裝置運行狀態，及時發出警報，便于維護人員確定故障位置并處理故障。

圖2 數字化系統的構成

3.3 配電環節的應用

電力系統的安全、可靠運行與配電環節的運行質量有直接關系，要求這個環節更加精準與精細，能確保電能的利用率。電子電工技術及網絡化技術的有效應用，可以保證配電過程的穩定、可靠。科學規劃與管理現有資源，確保電力系統配電環節的穩定運行。工頻變電器一般會運用到配電設備中，但工頻變電器的應用，可能會對環境產生一定的污染，且工頻變電器的體積較大，在實際應用過程產生諸多不便[8]。因此，可以在配電環節使用電子電工變壓器，能確保電能轉換的可靠性，實現電力系統的穩定、安全運行。同時，也可以在網絡化技術的應用下，確保配網服務的整體質量。為了有效采集用戶的用電信息，可以利用高低壓電力用戶用電信息采集系統，同時在RS485總線通信技術的應用下，能實現信息的高效采集。首先，即插即用。網絡化技術可以與多個終端與配網結合在一起，在功率接口下，電能能快速轉換，并與電網相匹配。其次，能量路由器。在能量路由器的幫助下，能量可以實現雙向流動，與低壓區域網相連。低壓直流母線可以在中壓配電網中由能量路由器提供，實現信息的有效傳遞。最后，標準操作系統。該系統為網絡協議，是能量路由器與功率接口的保障，通過與區域網絡調度中心的連接，能對用戶的用電信息進行有效分析。

3.4 變電站中的應用

網絡化技術的重要體現是工業以太網控制系統。在自動化變電站中應用工業以太網控制系統，能讓電能的供應更加安全與穩定。電力企業對電力設備通信進行控制，控制系統與保護系統的連接等都是通過工業以太網實現的。網絡化技術應用于變電站中，還能實現對變電站的有效監控，為無人值守生產模式的建設提供保障。

系統中信息的類別決定工業以太網通信協議的應用。自動化通信系統中的信息可以分為周期性發送的信息、擾動時產生的信號、變電站層設備與裝置之間的調節控制等命令。TCP與UDP兩種協議由以太網OSI結構的傳輸層定義。TCP具有較強的可靠性，但速度相對較慢，而UDP具備單播、組播與廣播三種通信方式，能滿足數據包傳遞的個性化需求。

工業以太網的應用能讓自動化變電站的通信更加穩定，時效性更強。當工業現場環境處于高溫、低溫等時，以太網能針對這類惡劣環境，確保網絡的穩定與可靠。IM，CD介質是工業以太網的訪問方式，IEEE 802.3協議是物理層和鏈路層的基本條件，刪IP協議是應用層的協議，一般情況下傳輸速率可達到10 Mb/s，快速情況下傳輸速率可達到100 Mb/s，多個節點可以容納，距離能達到2.5 km。220 kV以上電壓等級變電站節點數目多，在站內可達成百上千個，具有較大的數據信息流量，要求速率能在130 kb/s以上，為滿足實際需求，可以利用工業以太網，確保數據通信網絡的時效性、穩定性與可靠性。

網絡技術應用中電子互感器是主要設備，信息傳輸與交換器測控裝置可通過電子互感器進行分析。自動化合并環節設置在智能互感器的中間單元，一般智能互感器需結合大量中間環節建立，數據增加內容在分析數據傳送時間中加入，分析智能變電系統終端的保護處理內容，數據處理時間相應延長。結合智能互感器的智能終端，智能變電站可以針對合并單元的延時性特征進行合理處理，延時可以控制在6.5 ms～7.5 ms。安全穩定性相對偏差是智能互感器保護反應過程的特點，在電網系統建設中要做好穩定性、安全性分析。點對點信息溝通模式是處理安全問題的手段，處理優化期間局域網內部可通過統一處理IED信息，保證數據采集合理。分析變電系統運行中所產生的一切負面信息，可以通過變電系統中的IED模塊實現點對點對接，內部就可以存在兩個點，確保電力系統的安全性。

4 結語

電力系統中電子電工技術及網絡化技術的應用，是電力系統現代化發展的關鍵所在，對電力行業的可持續發展具有重要意義。尤其是在我國電力能源需求不斷增長的背景下，更要通過電子電工技術及網絡化技術的應用，保證電能供應的安全性與穩定性，滿足用戶的用電需求。未來隨著現代科學技術的快速發展，電子電工技術及網絡化技術在電力系統中的有效應用將成為主流。