淺談電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳斌

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子技術(shù)開始滲入到電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，得到越來越廣泛的應(yīng)用。尤其是提出柔性交流輸電概念之后，人們更加關(guān)注電子技術(shù)在電力系統(tǒng)工中的應(yīng)用，相繼研究出很多種設(shè)備。就現(xiàn)代電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用做簡要分析。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代電子技術(shù)；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

1 電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的重要性

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和日益完善，現(xiàn)代電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣?，F(xiàn)代電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有以下三方面的作用：

（1）現(xiàn)代電子技術(shù)促進(jìn)了電子智能化進(jìn)展。現(xiàn)代電子技術(shù)的出現(xiàn)，使得信息處理與功率處理相互結(jié)合統(tǒng)一，促進(jìn)了現(xiàn)代電子技術(shù)與微電子技術(shù)的融合，可能引發(fā)新的技術(shù)革命。

（2）現(xiàn)代電子技術(shù)優(yōu)化了電能的配置和使用。在現(xiàn)代電子技術(shù)的處理下，電能的配置和使用將會向著更為合理、更為智能、更為高效的方向發(fā)展，有利于人類社會可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)的實現(xiàn)。

（3）現(xiàn)代電子技術(shù)促進(jìn)了機(jī)電一體化等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，電能在現(xiàn)代電子技術(shù)處理之后，再應(yīng)用于各種機(jī)電設(shè)備中，是微電子技術(shù)推廣到各個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)或新興產(chǎn)業(yè)的有力支持。

（4）現(xiàn)代電子技術(shù)促進(jìn)了高頻和變頻技術(shù)的快速發(fā)展?，F(xiàn)代電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠促進(jìn)相關(guān)機(jī)電設(shè)備向高頻和變頻技術(shù)方向發(fā)展，進(jìn)而實現(xiàn)最高的工作效率以及機(jī)電設(shè)備向小型化、微型化轉(zhuǎn)化的目標(biāo)。

2 現(xiàn)代電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

對于自然能發(fā)電設(shè)備，現(xiàn)代電子技術(shù)能夠調(diào)節(jié)自然能發(fā)電機(jī)速度和頻率，通過調(diào)節(jié)機(jī)組的速度以及轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率，便可以獲得最大有效功率。對于大型發(fā)電機(jī)，其靜止勵磁的控制方式由于其采用的晶閘管整流自并勵方式，且結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高以及造價低，目前已被世界各國的電力系統(tǒng)所推廣和使用。在發(fā)電廠的風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速上的應(yīng)用，傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)水泵耗電量大約占到火電設(shè)備總耗電量的百分之五十以上，其設(shè)備運行效率較低。而根據(jù)現(xiàn)代技術(shù)所開發(fā)出來的低壓或高壓變頻器則不同，它不僅做到了風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速，而且還達(dá)到了很好的節(jié)能目的。

2.2 在配電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

配電系統(tǒng)目前急切需要解決的問題便是如何加強(qiáng)電力系統(tǒng)供電的可靠性以及提高電能的質(zhì)量。而加強(qiáng)電能質(zhì)量，除了要滿足設(shè)備電壓、頻率、諧波以及不對稱度等的要求之外，而且還要抑制配電系統(tǒng)各種狀態(tài)的波動和干擾。而現(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用便解決了這一問題，現(xiàn)代電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合，可以將傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)備的縮小，但不改變其原理，結(jié)構(gòu)和功能。而且由于其潛在的需求巨大，市場介入相對容易，以及開發(fā)投入的成本相對較低，目前已被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)中。

2.3 在輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

（1）柔性交流輸電技術(shù)。20世紀(jì)80年代后期，柔性的交流輸電技術(shù)出現(xiàn)。近年來發(fā)展迅速。柔性交流輸電技術(shù)指電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)合，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗。由于傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)電力潮流的措施只能實現(xiàn)部分穩(wěn)態(tài)潮流的調(diào)節(jié)功能，而且，由于機(jī)械開關(guān)動作時間長、響應(yīng)慢，無法適應(yīng)在暫態(tài)過程中快速柔性連續(xù)調(diào)節(jié)電力潮流、阻尼系統(tǒng)振蕩的要求。因此，電網(wǎng)發(fā)展的需求促進(jìn)了柔性交流輸電這項新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。到目前，F(xiàn)ACTS控制器已有數(shù)十種，都實現(xiàn)了通過控制電力系統(tǒng)中一個或幾個變量（如電壓、功率、阻抗、短路電流、勵磁電流等），從而增強(qiáng)交流輸電或電網(wǎng)的運行性能。近年來，柔性交流輸電技術(shù)在美國、日本、瑞典、巴西等國重要的超高壓輸電工程中已經(jīng)得到應(yīng)用。國內(nèi)也對FACTS進(jìn)行了深入的研究和開發(fā)。

（2）高壓直流輸電技術(shù)。世界上第一項晶閘管換流閥實驗工程于1970年在瑞典建成，取代了原先的汞弧閥換流器，標(biāo)志著電力電子技術(shù)正式在直流輸電中得到應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，新一代的HVDC技術(shù)采用GTO、IGBT等可關(guān)斷器件，以及脈寬調(diào)制等技術(shù)，省去了換流變壓器，使得整個換流站可以搬遷，可以使中型直流輸電工程在較短的輸送距離具有強(qiáng)大的競爭力。此外，可關(guān)斷器件組成的換流器，因為采用了可關(guān)斷的電力電子器件，可避免換相失敗，對受端系統(tǒng)的容量沒有要求，因此可用于向孤立小系統(tǒng)如海上石油平臺、海島等供電，今后還可用于城市配電系統(tǒng)以及用于接入燃料電池、光伏發(fā)電等分布式電源。近年來，直流輸電技術(shù)取得了新的發(fā)展，輕型的直流輸電器件采用IGBT等可關(guān)斷電力電子器件組成換流器，應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負(fù)荷點送電的問題，同時大幅度簡化設(shè)備，降低了造價成本。

（3）靜止無功補(bǔ)償器的應(yīng)用。靜止無功補(bǔ)償器是采用晶閘管為基本元件的固態(tài)開關(guān)取代了電氣開關(guān)，從而實現(xiàn)了快速、頻繁的控制電抗器和電容器的的運行方式進(jìn)而達(dá)到改變輸電系統(tǒng)導(dǎo)納的目的。靜止無功補(bǔ)償器有不同的回路結(jié)構(gòu)，按照控制對象以及控制方式的不同可以分為晶閘管投切電容器、晶閘管投切電抗器以及晶閘管控制電抗器。

2.4 在節(jié)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

現(xiàn)代電子技術(shù)在節(jié)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，首先可以減少設(shè)備的無功損耗，進(jìn)而提高設(shè)備的功率因數(shù)，從而可以節(jié)省電網(wǎng)或電氣設(shè)備的電量，最大限度的保障供電的安全。其次，采用現(xiàn)代電子技術(shù)可以實現(xiàn)變負(fù)荷電動機(jī)的調(diào)速運行。因為電動機(jī)是最直接的耗電體，其耗電量是最大的，然而對電動機(jī)本身所進(jìn)行的節(jié)電措施僅僅是一種常用的措施，則基于現(xiàn)代電子技術(shù)通過變負(fù)荷電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)進(jìn)行節(jié)電才是最佳方法，同時，要想獲得更好的節(jié)能效果，只有將二者進(jìn)行有效的結(jié)合，才能發(fā)揮出其更大的效能，才能為我國的電力事業(yè)做出最大的奉獻(xiàn)。

3 電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢

按當(dāng)前形勢來看，最具有可靠性的電子技術(shù)是電力電子技術(shù)在未來的發(fā)展中的新熱點。電力電子技術(shù)采用了技術(shù)先進(jìn)的表面貼裝，將存流器件、觸發(fā)器、主要電源等幾種器件集成在一起，具有多重功能，大大的縮小了電力電子裝置的重量和體積，同時也降低了損耗和成本，提高了工作的效率。而新型材料又是電力電子器件發(fā)展的基礎(chǔ)，所以新型材料的發(fā)展也是電力電子技術(shù)發(fā)展的一個瓶頸。近些年來，出現(xiàn)了碳化硅等新型半導(dǎo)體材料。

4 結(jié)束語

綜述，現(xiàn)代電子技術(shù)目前已取得了飛速的發(fā)展，其新材料、新結(jié)構(gòu)器件的研發(fā)速度也大大加快，在各行各業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。面對這樣的好形勢，廣大電子技術(shù)人員以及電力系統(tǒng)管理人員應(yīng)該抓住這一機(jī)會，利用好這一契機(jī)，將現(xiàn)代電子技術(shù)更好的應(yīng)用于電力系統(tǒng)之中，發(fā)揮出本能的效能，最終為我國現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展以及我國電力系統(tǒng)的良好發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙傳英.淺談電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2011（6）：189.