配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)研究

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對電力的需求越來越大，而電力系統(tǒng)也在快速發(fā)展，配電網(wǎng)電子電力裝備的功能也越來越多。由于傳統(tǒng)的獨立工作模式已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)階段配電網(wǎng)的運行需求，所以，需要加強對各電子電力裝備互聯(lián)和信息集成網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，以提高配電網(wǎng)的運行效率。簡要分析和研究了配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；電力電子裝備；網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)；互聯(lián)

中圖分類號：TM727 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.11.111

文章編號：2095-6835（2016）11-0111-01

1 電力電子裝備關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 半導(dǎo)體開關(guān)器件

半導(dǎo)體開關(guān)器件是電力電子的基礎(chǔ)。目前，電子電力裝備中主要運用的是SCR、IGBT和IGCT。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力電子裝備的器件材料、結(jié)構(gòu)、氧化層形成工藝等都在不斷變化。目前，一些碳化硅、碳化鎵等新型半導(dǎo)體材料迅速發(fā)展，明顯改善了器件的溫度和頻率。其中，碳化硅主要用于超高壓大功率器件，其熱傳導(dǎo)率為3.7 W/（cm·K），電子遷移率可達(dá)到650 cm2/（V·s），而碳化鎵等用于1 MHz以上的高頻器件，其熱傳導(dǎo)率為1.3 W/（cm·K），電子遷移率為900～2 200 cm2/（V·s）。對于電力電子裝備器件的形成工藝，無論是加工工藝還是制作工藝，都得到了一定的發(fā)展，大大提升了器件的開關(guān)速度，降低了不必要的損耗和驅(qū)動功率。同時，磁性元件和絕緣材料的優(yōu)化能在一定程度上降低器件耗能，減小其體積，從而節(jié)省空間。

1.2 變換器

變換器能夠?qū)⒛骋唤M參數(shù)的輸入電能轉(zhuǎn)換成另一組參數(shù)的電能，以提升其在配電網(wǎng)中的適用性，它是有效的電能功率處理器。近年來，電力電子裝備變換器技術(shù)一直在不斷發(fā)展，變換器效率顯著提升，甚至很多變換器都能夠達(dá)到99%的高效，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也得到了一定的創(chuàng)新，已經(jīng)實現(xiàn)了雙向、多向的電能流動控制。同時，為了使變換器與現(xiàn)有配電網(wǎng)的容量相匹配，工作人員也可以采用串聯(lián)或并聯(lián)的形式將多個變換器連接起來。

1.3 電力電子裝備系統(tǒng)

電力電子裝備系統(tǒng)是由多個變換器和電路構(gòu)成的，它適用于大型的電力電子裝備中。一般情況下，在電力電子裝備系統(tǒng)中，采用各種方式互相連接的變換器主要是用于能量處理的。由于系統(tǒng)規(guī)模比較大，所以，還需要配備多個控制器，以維護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。其中，配備的控制器主要分為系統(tǒng)控制器和變換器控制器2種，系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)獲取所有變換器的運行數(shù)據(jù)，并下達(dá)相應(yīng)指令；變換器控制器主要負(fù)責(zé)單一的變換，以保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，正常發(fā)揮其功能。雖然主控制器能夠與所有變換器控制器通信，但是，變換器之間還是需要根據(jù)實際情況來決定能否通信。

2 互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

2.1 功率接口

配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)中運用的功率接口具有即插即用的優(yōu)勢，它能夠?qū)⑵胀ㄓ秒娖?、儲能電池、分布式發(fā)電等終端接入配電網(wǎng)，能夠?qū)⒉煌碾娔茌斎胄问睫D(zhuǎn)變?yōu)榉想娋W(wǎng)的需求。這一功率接口也可以說是一種電力電子裝備。通信接口能夠通過識別接入電網(wǎng)的終端設(shè)備實現(xiàn)終端數(shù)據(jù)的網(wǎng)上傳輸，并接受調(diào)控指令。

2.2 能量路由器

能量路由器能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動，支持通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是網(wǎng)絡(luò)中十分重要的智能能量管理模塊。能量路由器具有以下3個功能：①促使能量雙向流動，并作為固定壓力配電網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)的接口。②隨時獲取各功率接口上傳的終端數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)的整理、分析以及對終端設(shè)備實際運行情況和中亞配電網(wǎng)指令的分析，向終端設(shè)備下達(dá)相應(yīng)的指令。③維護電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，最大限度地減少故障電流。

在選擇能量路由器的過程中，應(yīng)提前分析電力用戶的用電情況，根據(jù)用電量等因素劃分用戶。對于用電量一般的用戶，可以選用20 kVA容量的路由器；對于用電量較大的企業(yè)型用戶，可選用500 kVA的路由器。

2.3 操作系統(tǒng)

互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)操作系統(tǒng)實際上是一個通用化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。為了統(tǒng)一識別、監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備，提升管理效果，要統(tǒng)一協(xié)調(diào)全部功率接口和能量路由器，使其共同支持這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在實際運行中，用戶可以將這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安裝在手機或電腦中，以實時監(jiān)控自身用電情況，并獲取最新的上網(wǎng)電價等信息，通過對信息數(shù)據(jù)的整理、分析，得到有效的控制措施。在配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)中，能量流和信息流極其重要。目前，配電網(wǎng)能量層的互聯(lián)已經(jīng)初具規(guī)模，但是，通信層方面的建設(shè)還有待加強——各節(jié)點信息化建設(shè)相對緩慢，信息化程度不足，很多地區(qū)還在使用傳統(tǒng)的老式電表，很少運用有通信功能的智能電表。

3 結(jié)束語

電力電子裝備的發(fā)展不僅有效提升了配電網(wǎng)的性能，還推動了直流配電網(wǎng)的發(fā)展。通信技術(shù)與其的結(jié)合實現(xiàn)了配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)，充分滿足了電能形式多樣化的需求，形成了集成性的電力系統(tǒng)，即電力電子互聯(lián)網(wǎng)。電力電子互聯(lián)網(wǎng)的運用在保證電能高效利用、電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，有利于我國電力事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：任?。?984—），男，陜西商州，本科，助教，畢業(yè)于第二炮兵工程學(xué)院，主要研究電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用。

〔編輯：白潔〕