電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳興陽

摘 要：我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高推動(dòng)了電力電子裝置的快速發(fā)展，很多高科技含量的電力電子裝置在市場中出現(xiàn)，它們在電力系統(tǒng)中應(yīng)用對電力系統(tǒng)的發(fā)展起到了很重要的作用。另外，電力電子裝置的應(yīng)用對電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性也有重大影響。文章首先介紹了電力系統(tǒng)的發(fā)展和電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，同時(shí)介紹了電力電子裝置在未來發(fā)展中需要解決的問題，為電力電子裝置在電力系統(tǒng)中更好地應(yīng)用做貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：電力電子裝置；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號：F416.63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0158-02

引言

電力系統(tǒng)對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用是不可替代的。由于目前地球能源的大量消耗帶來了地球的氣候和環(huán)境問題，在這種情況下，電力系統(tǒng)的發(fā)展也向著更環(huán)保的方向發(fā)展。電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的多個(gè)環(huán)節(jié)中都有很重要的作用，電力電子裝置的不斷更新和提高推進(jìn)了電力系統(tǒng)的升級改造。我國對電力系統(tǒng)的重視程度很大，電力電子裝置的改進(jìn)和發(fā)展是適應(yīng)未來電力系統(tǒng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

1 電力系統(tǒng)的發(fā)展以及電力電子裝置應(yīng)用的意義

近年來，由于國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的需求，我國的電力系統(tǒng)發(fā)展越來越迅速，電力系統(tǒng)對于各行各業(yè)的影響也越來越大。電力系統(tǒng)具有多種功能，例如電力系統(tǒng)生產(chǎn)、輸送等，目前由于能源短缺和環(huán)境污染，我國的電力系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)型，走向智能化和持續(xù)發(fā)展的道路。由于目前我國的電力系統(tǒng)規(guī)模越來越大，這對于電網(wǎng)和電力設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性來說有很高的要求。為在提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在建設(shè)電力系統(tǒng)時(shí)，要使主干網(wǎng)絡(luò)與地區(qū)分支網(wǎng)絡(luò)以及微型電網(wǎng)相互匹配，在各階段電網(wǎng)運(yùn)行中添加儲(chǔ)能裝置和分布型電源，利用合理的輸電形式，與電力裝置相配合，用這種方式保證電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)可以提高供電質(zhì)量。另外，為了提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們需要對電力電子裝置不斷改進(jìn)和提高，使其在電力系統(tǒng)中更高效的運(yùn)用。

近年來，電力電子裝置在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用，然而在電力行業(yè)中的應(yīng)用尚有不足，對于電力行業(yè)來說，電力電子裝置實(shí)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的，其便捷性和實(shí)效性對于發(fā)電機(jī)組機(jī)組容量的擴(kuò)大來說意義重大，而且能對電力系統(tǒng)的優(yōu)化起作用，這是電力行業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向，特別是在當(dāng)今用電需求不斷增加的情況下，電力行業(yè)的壓力越來越大，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)很難滿足當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的不斷需求，在這種情況下，電力電子裝置是電力行業(yè)走向智能化發(fā)展道路的關(guān)鍵。在電力電子裝置方面，如今計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展讓電力電子裝置技術(shù)更多樣化，而且處于不斷發(fā)展的過程中，把電力電子裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，對于電力系統(tǒng)的故障檢測和電力系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理控制提供了方便，這使電力系統(tǒng)的信息化程度越來越高，對電力系統(tǒng)的集成性和可操作性有推動(dòng)作用，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的優(yōu)化管理和系統(tǒng)電力系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)處理。

2 電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

2.1 基于可靠性評估角度應(yīng)用研究

在電力系統(tǒng)中，電力電子裝置的應(yīng)用于其運(yùn)行的故障率和使用率等因素有著常緊密的聯(lián)系。在進(jìn)行電力電子裝置設(shè)置時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行可靠性評估，這樣可以保證綜合管理系數(shù)。評估得到的結(jié)果可以確定技術(shù)指標(biāo)的規(guī)范性，同時(shí)也能將其電力電子裝置控制方法和元器件可靠性評估的基礎(chǔ)。此外，可靠性預(yù)測的準(zhǔn)確性能指導(dǎo)電力系統(tǒng)的維護(hù)、運(yùn)行和管理。在進(jìn)行可靠性評估時(shí)，我們一般在系統(tǒng)或原件層面建立模型，對相關(guān)元器件的故障率進(jìn)行系統(tǒng)建模。對于復(fù)雜的系統(tǒng)來說，我們可以把它分解成幾個(gè)部分，利用多系統(tǒng)評估方式來增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。如果系統(tǒng)評估結(jié)果跟可靠性要求不符，我們需要改進(jìn)其研究方法，同時(shí)對加強(qiáng)整個(gè)裝置的容錯(cuò)能力。

2.2 基于故障運(yùn)行管理角度應(yīng)用研究

在電力行業(yè)，技術(shù)的不斷提高使系統(tǒng)可靠性不斷增強(qiáng)，但無論如何運(yùn)行故障是無法避免的，在一些較為重要的地方，電力電子裝置會(huì)由于電力設(shè)備的故障而損壞。對于允許離線的電力電子裝置來說，一般采用故障或過熱管理等方式來降低故障率。一般來講，功率器件發(fā)生故障往往是因?yàn)闇囟妊h(huán)中的問題，對此我們要對其溫度變化進(jìn)行控制，增加電子元件的壽命，預(yù)測和診斷故障是保護(hù)電力電子裝置和容錯(cuò)運(yùn)行的基礎(chǔ)，在對故障進(jìn)行識別的過程中，我們往往對變換器端口或功率器件的電流電壓變化參數(shù)進(jìn)行比較。通過故障預(yù)測可以推測一些電子元件的使用壽命，這樣可以對未來的故障處理制定計(jì)劃。在電力電子裝置發(fā)生故障時(shí)，其本身的容錯(cuò)能力可以讓其在短時(shí)間內(nèi)采取措施，對故障部分進(jìn)行隔離，防止其他部分受到故障的影響。

2.3 基于電子標(biāo)準(zhǔn)模塊角度應(yīng)用研究

隨著我國電子標(biāo)準(zhǔn)模塊技術(shù)（PEBB）的逐漸成熟，可以把門極驅(qū)動(dòng)電路、功率器件以及相關(guān)配套元件集成到同一個(gè)模塊當(dāng)中，使其接口與功能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求，這個(gè)技術(shù)的運(yùn)用對設(shè)備體積的減小，可以節(jié)省電力系統(tǒng)的建設(shè)成本。電力電子裝置在電子標(biāo)準(zhǔn)模塊技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以構(gòu)建出應(yīng)用更為廣泛的設(shè)備，在不同的部位，設(shè)備的要求也不同，因此，技術(shù)人員需要對其進(jìn)行合理的調(diào)配。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用電力電子裝置時(shí)，為了提高其性能，我們必須定期對保護(hù)方案系統(tǒng)進(jìn)行升級更新，按照層次化控制、集成化管理以及系統(tǒng)化升級的原則，不斷優(yōu)化并解決模塊雜散電感、信號監(jiān)測以及接口控制等相關(guān)問題。

3 目前電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 在系統(tǒng)監(jiān)測方面的應(yīng)用

電力電子裝置在電力系統(tǒng)檢測的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)，第一是檢測竊電現(xiàn)象的發(fā)生，正如我們所知，電力系統(tǒng)發(fā)展過程中，竊電現(xiàn)象的發(fā)生比較頻繁，如果我們在電力系統(tǒng)中安裝具有檢測功能的電力電子裝置，對電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，同時(shí)及時(shí)向電力管理部門發(fā)送信息，以便于電力管理部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電行為，并能準(zhǔn)確掌握竊電的位置，這樣可以很好地控制竊電現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少了供電企業(yè)的電能損耗，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。第二點(diǎn)是對用電需求的監(jiān)測，電力電子裝置對現(xiàn)代電力行業(yè)的貢獻(xiàn)非常大，目前正在飛速的推廣過程中，在商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)應(yīng)用電力電子裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電能消耗數(shù)據(jù)的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，配備上智能儀表則能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域時(shí)間性以及階段性用電的科學(xué)計(jì)費(fèi)，分析用電消耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，能夠掌握用戶各個(gè)時(shí)間段對于的電力消耗量，電力企業(yè)掌握各時(shí)段用戶的用電規(guī)律后，可在高峰期加大電量的供應(yīng)，在低峰期時(shí)減少電量的供應(yīng)，進(jìn)而將電力系統(tǒng)內(nèi)在負(fù)荷予以有效平衡，更加滿足了高峰用電需求并促使電價(jià)持續(xù)穩(wěn)定。

3.2 在系統(tǒng)服務(wù)方面的應(yīng)用

電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還體現(xiàn)在系統(tǒng)服務(wù)上，一方面可以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和用電需求的監(jiān)測，另一方面是電力電子系統(tǒng)有利于電網(wǎng)和配電設(shè)備使用壽命的延長，這是因?yàn)殡娏﹄娮友b置能及時(shí)預(yù)測系統(tǒng)故障，這有利于電力企業(yè)提高服務(wù)水平。通常而言，供電設(shè)施對兩點(diǎn)之間的通信系統(tǒng)的依賴性比較強(qiáng)，為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通常需要在配電網(wǎng)絡(luò)區(qū)域安裝故障開關(guān)和指示器，同時(shí)將其與總部控制室相連接，此外，需要構(gòu)建系統(tǒng)的信息傳輸與接收的通道，在這個(gè)環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)信息傳輸不完整或者傳輸通道堵塞的問題，由于電力系統(tǒng)的配電管理較為復(fù)雜，一些系統(tǒng)隱藏故障很難被檢測出來；將電力電子裝置應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，則系統(tǒng)內(nèi)不需要再構(gòu)建信息通道，取而代之的是要在系統(tǒng)外部安裝智能傳感器，這種傳感器的穩(wěn)定性高，能夠穩(wěn)定可靠的傳輸系統(tǒng)故障；此外，應(yīng)用智能傳感器還可以增加故障人工提醒，系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障則會(huì)提醒工作人員進(jìn)行檢查維修，從而很大程度上提升了系統(tǒng)的服務(wù)功能。

4 結(jié)束語

對當(dāng)今社會(huì)來說，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對與我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常重要。近年來電力電子裝置發(fā)展非常迅速，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛，電力電子裝置促進(jìn)了電力系統(tǒng)的發(fā)展和提高，電力企業(yè)要加大對電力電子裝置的投入力度，改進(jìn)和完善現(xiàn)有的電力電子裝置，同時(shí)開發(fā)出新型的電力電子裝置，并讓其在電力系統(tǒng)中更好地應(yīng)用，讓未來的電力電子裝置更加多樣化，發(fā)揮更多作用，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

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