電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用探索

褚振軍

(陽信縣供電公司光明電力服務(wù)有限公司,山東濱州 251800)

電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用探索

褚振軍

(陽信縣供電公司光明電力服務(wù)有限公司,山東濱州 251800)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人民生活水平的提高,各方對于用電的需求呈現(xiàn)上升趨勢,而電力系統(tǒng)的自動化成為了時代發(fā)展的新要求,同時計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展為電力系統(tǒng)自動化提供了優(yōu)越的條件。本文正是由此開展探討,詳細(xì)闡述電力電子技術(shù)的概念、特點以及其在配電系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用,旨在提高配電系統(tǒng)的自動化水平,為今后相關(guān)工作提供參考建議。

電力電子技術(shù) 配電系統(tǒng) 自動化 應(yīng)用

電力電子技術(shù)涵括了很多的科學(xué)技術(shù)，包括計算機(jī)、自動化、半導(dǎo)體技術(shù)等等，同時其應(yīng)用面極廣，尤其是計算機(jī)控制系統(tǒng)以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展更為成熟。電力電子技術(shù)的應(yīng)用面不斷過大，滲入到不同的行業(yè)當(dāng)中并且使自身的功能價值得到了體現(xiàn)。下文就電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)研討。

1 電力電子技術(shù)的概念以及特點

當(dāng)前的電力電子技術(shù)具有全控化、集成化、高頻化以及高效率化。全控化是指自動關(guān)斷設(shè)備取代了半空型普通晶閘管，從而避免了傳統(tǒng)電子設(shè)備中的換相電路等；集成化是指全控型器件經(jīng)由單元件并聯(lián)，形成了一個基片當(dāng)中；高頻化是指利用高頻度提高系統(tǒng)的運行效率。比如GTR、IGBT、MOSFET能夠分別在低頻、高頻、超高頻的環(huán)境中運行；高效率化是指器件以及變換技術(shù)兩方面的高效率，當(dāng)器件的導(dǎo)通壓降下降時，導(dǎo)通損耗也會相應(yīng)變小，器件開關(guān)上下變化頻率增快，同樣是開關(guān)耗損降低。在軟開關(guān)中加入軟開關(guān)技術(shù)，能夠進(jìn)一步提高運行效率。電力電子技術(shù)屬于較為新興的科學(xué)技術(shù)，但是已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)里，能夠?qū)崿F(xiàn)對電能的有效控制以及提高電力系統(tǒng)的運行效率。電力電子技術(shù)從功能角度可以分為變流技術(shù)以及電力電子器件制造技術(shù)，由于其具有眾多優(yōu)勢，并且應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，所以電力電子技術(shù)的相關(guān)知識以及成為了電氣工程以及自動化專業(yè)重點學(xué)習(xí)的理論知識。

2 電力電子技術(shù)以及配電自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)是在半導(dǎo)體的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展出來，其為強弱電的連接搭建了一個平臺。經(jīng)過長期的發(fā)展，電力電子技術(shù)的發(fā)展相對較為成熟。其最早是以晶閘管的形式出現(xiàn)，后又發(fā)展成為可控硅整流裝置，完成了質(zhì)的飛躍，在后來出現(xiàn)了柔性交流輸電技術(shù)，此項技術(shù)促使許多新型設(shè)備的產(chǎn)生，同時電力電子技術(shù)也向工業(yè)自動化和機(jī)電相結(jié)合的發(fā)展道路，當(dāng)前電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能環(huán)保、智能化、輕便化等眾多優(yōu)勢。就我國來說，電力電子技術(shù)的發(fā)展相對較晚，但是通過國家的幫扶和人們的不懈努力，已經(jīng)走向了獨具特色的高速發(fā)展道路。

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必定會帶動電力產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)從傳統(tǒng)投資規(guī)模變?yōu)橐允袌鲂枨鬄橹匦牡陌l(fā)展模式，同時電力市場也完成了賣方向買方轉(zhuǎn)變的過程，以前我國發(fā)電和配電的比率存在較大差距，落后于世界先進(jìn)國家，當(dāng)前已經(jīng)得到了一些改善，例如35kV變電站具備了四遙功能，但是還是存在很大的成長空間，例如電站的自動化、故障檢測定位、故障隔離、最低網(wǎng)損等等，這些還屬于發(fā)展階段。從供電設(shè)備來看，許多的供電企業(yè)已經(jīng)找到了與配電自動化相協(xié)調(diào)的設(shè)備，例如饋線開關(guān)遠(yuǎn)程式終端、開閉所、重合器等等，所以實現(xiàn)配電系統(tǒng)自動化的硬件條件還是比較完善的，但除此之外主要還存在兩個問題：第一，供電方在選擇設(shè)備的同時，應(yīng)從自身實際狀況出發(fā)，同時還要綜合考察設(shè)備的性價比，使設(shè)備不至于過快的淘汰，進(jìn)而造成成本的浪費，盡量選擇與當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向一致的設(shè)備，并且秉承統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施的原則；第二，配電系統(tǒng)本身具有特殊性，體現(xiàn)在遠(yuǎn)方抄表、容量大、定制遠(yuǎn)傳等，對于這些技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化要求還存在缺陷，同時以往的規(guī)范限制了使用性能，為了防止電力設(shè)備供貨商自行設(shè)置的紊亂情況出現(xiàn)，有必要將電網(wǎng)的通信規(guī)約盡早規(guī)范下來。

3 實現(xiàn)配電自動化的必要性

電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)三者是相輔相成的關(guān)系，只有將電力電子技術(shù)與配電系統(tǒng)相結(jié)合，才可以實現(xiàn)電子系統(tǒng)的自我控制能力、效率以及配電質(zhì)量，將電力電子技術(shù)應(yīng)用于配電技術(shù)還有以下幾個方面：第一，使電力系統(tǒng)具備更高的自動化水平，電力電子設(shè)備的出現(xiàn)促進(jìn)了電力電子技術(shù)的發(fā)展，使電力系統(tǒng)具備自動智能化的功能。尤其是模糊控制、智能化控制對于電子設(shè)備的重大意義；第二，電力電子技術(shù)不僅能夠降低供電單位的成本消耗，保障企業(yè)利益，同時其服務(wù)對象是社會群眾，所以高質(zhì)量的配電系統(tǒng)能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的供電服務(wù)，從而實現(xiàn)社會效益；第三，電力電子技術(shù)不僅僅是以技術(shù)的身份停留在技術(shù)的層面，而對于電氣產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)和管理形式都形成了很大的影響，企業(yè)通過利用電力電子技術(shù)，使得自身加快了向新興產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。

4 電力電子技術(shù)的優(yōu)點

首先，電力電子技術(shù)能夠?qū)﹄娏M(jìn)行有效控制，從而將所耗的電能控制在合理范圍之內(nèi)，達(dá)到了優(yōu)化電能的目的，同時在用戶使用的過程當(dāng)中也發(fā)揮出有限電量的最大使用價值。對于工業(yè)生產(chǎn)來說，電力電子技術(shù)的不僅提高了生產(chǎn)的效率，也使節(jié)能價值得到體現(xiàn)。

其次，電力電子技術(shù)的應(yīng)用能夠使民用電和工業(yè)用電的質(zhì)量得到提升，促進(jìn)了工業(yè)制造工藝的革新，使機(jī)電一體化技術(shù)得到了發(fā)展，在當(dāng)前對電力電子技術(shù)的使用當(dāng)中，還加入了網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，這進(jìn)一步提高了電力電子技術(shù)的使用價值。

然后，電力電子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)別的高頻化，打破了傳統(tǒng)工頻的限制，大大提高了運行效率，使機(jī)電設(shè)備的體積得到了控制。

最后，只有不斷的實踐才能促進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步，電力電子技術(shù)正是因為不斷的發(fā)展，不斷的被應(yīng)用，從而使其融入了其他的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而得到更廣闊的應(yīng)用平臺。

5 電力電子技術(shù)的應(yīng)用

5.1 發(fā)電階段

在此階段，電力電子技術(shù)能夠最大程度的保證配電系統(tǒng)的安全、可靠，能夠增強發(fā)電效率，增強管理的科學(xué)性。同時電力電子技術(shù)中的勵磁技術(shù)、太陽能技術(shù)、直流調(diào)速、變頻調(diào)速技術(shù)都能夠保障發(fā)電環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。主要應(yīng)用方式如下：磁力技術(shù)主要能夠提高調(diào)節(jié)速率，為其他控制提供有利條件，同時降低了成本、操作難度低、可靠度高；變頻調(diào)速技術(shù)當(dāng)前發(fā)展較為成熟，使風(fēng)機(jī)水泵具備變頻調(diào)速功能，對于能源的消耗量也不大，在未來具備良好的發(fā)展?jié)摿?；太陽能技術(shù)體現(xiàn)在環(huán)保方面，能夠?qū)⑻柲茈姵匕瀹?dāng)中的能源轉(zhuǎn)換到電力系統(tǒng)當(dāng)中，節(jié)約了資源，降低了成本；直流調(diào)速技術(shù)在很多設(shè)備中還具有應(yīng)用價值，能夠提高電力系統(tǒng)整體的運行效率。

5.2 輸電階段

HDVC以及柔性交流輸電技術(shù)兩方面是電力電子技術(shù)在輸電階段的主要應(yīng)用，HDVC又可以分為常規(guī)HDVC以及HDVC Light技術(shù)，其最大的特點是可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，受到環(huán)境影響程度較小，可以完成大容量、可靠度高、靈活性好的電力輸送，同時HDVD可以保持系統(tǒng)處于持續(xù)的、穩(wěn)定的運行狀態(tài)當(dāng)中。柔性交流輸電技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展速度最快的電力電子技術(shù)，其與控制技術(shù)的連接十分緊密，另外可以控制電力系統(tǒng)中的很多參數(shù)，例如電壓以及電流，能夠優(yōu)化輸電狀況，減小輸電線路對于電能的損耗，從而保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定和安全。除了HDVC以及柔性交流輸電技術(shù)外，微型計算機(jī)自動化控制也發(fā)揮出了應(yīng)用價值，主要負(fù)責(zé)對故障的處理，包括檢測、分析以及切除等，減少了人員的工作量。

5.3 配電階段

在配電階段當(dāng)中電力電子技術(shù)的應(yīng)用目標(biāo)就是實現(xiàn)配電的可靠性，進(jìn)而使供電質(zhì)量得到保證。其特點就是弱電對強電的控制以及調(diào)控電壓電流、功率，避免諧波的不良影響，其工作原理類似于柔性交流輸電技術(shù)，能夠同時兼顧電力標(biāo)準(zhǔn)以及配電質(zhì)量。綜合來說電力電子技術(shù)在此階段的應(yīng)用面最大，同時在未來還會有進(jìn)一步發(fā)展。

5.4 節(jié)能環(huán)保

電動機(jī)的節(jié)電并不能完全達(dá)到節(jié)電效果，變負(fù)荷電動機(jī)調(diào)速同樣也無法實現(xiàn)完全的節(jié)能，因此只有將以上兩中節(jié)能方式相結(jié)合，才能實現(xiàn)全方位的節(jié)能效果，變頻調(diào)速的無功損耗調(diào)速對電力系統(tǒng)的環(huán)保節(jié)能有重要意義，避免了傳統(tǒng)調(diào)速中功率耗損過大的問題。同時變頻調(diào)速有助于電機(jī)設(shè)備自動化水平的提高，在保證調(diào)速的準(zhǔn)確度的同時又可以達(dá)到30%的節(jié)能效果，另外還可以是電力設(shè)備的運行穩(wěn)定，不會出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的情況。

6 結(jié)語

電子技術(shù)與能源有機(jī)結(jié)合是未來電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展方向，同時綜合太陽能、風(fēng)能等不耗損資源，增強資源的利用率，總的來說就是其發(fā)展方向應(yīng)該是迎合環(huán)保節(jié)約型的社會發(fā)展理念的，通過電力電子技術(shù)向機(jī)電一體化的發(fā)展不斷深入，未來將會形成一個電力電子技術(shù)體系并且覆蓋全國。除此之外智能化也是電力電子技術(shù)的發(fā)展方向，電力設(shè)備必須具備自我控制能力，對于問題能夠識別并且采取有效的解決辦法，自動化的水平越高，對于人員的依賴性就越小，進(jìn)而可以達(dá)到降低成本、減少工作量，增加效率，保證供電質(zhì)量等一系列好處。

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褚振軍,男,43歲,工程師,陽信縣供電公司光明電力服務(wù)有限公司副經(jīng)理。