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

林清泉

摘要 在我國電力事業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，兩者逐漸得到了有效的融合，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配電網(wǎng)中的相關(guān)電力電子裝備方面的應(yīng)用也越來越廣泛，使得電力電子裝備的功能越來越多樣化，從原本簡單的電能調(diào)節(jié)、配送等擴展到了系統(tǒng)性、全局性的電網(wǎng)調(diào)控管理?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展推動了配電網(wǎng)電力電子技術(shù)創(chuàng)新和變革，文章主要分析了配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 電力電子裝備 網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

現(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到各個行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，電力行業(yè)也不例外，配電網(wǎng)的電力電子裝備也越來越智能化、自動化?；ヂ?lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用，還使得配電網(wǎng)中電力電子裝備的各項性能都得到有效的提升，從而也提升了配電網(wǎng)的運行效率。因此，配電網(wǎng)電力電子裝備和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為如今電力行業(yè)積極研究的重要課題，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 配電網(wǎng)中的電力電子裝備技術(shù)

1.1 變換器

變換器屬于一種電功率處理器，其主要的功能就是改變電能的幅度和頻率，這種功能、作用能夠有效保障配電網(wǎng)的高效配電和電力用戶的有效用電。近年來，我國在變換器方面也取得了一定的成就，隨著相關(guān)技術(shù)研究人員的不斷專研，逐漸在其拓?fù)錂C構(gòu)方面取得了較大的進步，這能夠有效控制雙向以及多向電能的流動。同時，在變換器不斷更新進步的過程中，其運行效率也逐漸提升，甚至可以達到99%。特別是對于較大功率的電力系統(tǒng)來說，變換器是必不可少的重要電力電子裝備。

1.2 半導(dǎo)體開關(guān)

半導(dǎo)體開關(guān)可以說是配電網(wǎng)電力電子裝備的核心器件，其性能是配電網(wǎng)電力電子裝備技術(shù)的應(yīng)用效果的主要影響因素，所以，選用半導(dǎo)體開關(guān)時應(yīng)該特別注意其材料以及工藝。

1.2.1 材料

在某種程度上，電力電子裝備運行過程中的溫度會對其有較大的影響，所以，研究人員不斷地對其材料進行研究，盡量降低其工作時的溫度，經(jīng)過研究人員不懈的努力，許多新型的半導(dǎo)體材料逐漸被應(yīng)用，比如硅，其在功率較大、壓力較高的半導(dǎo)體開關(guān)中應(yīng)用效果比較好，能夠使半導(dǎo)體器件的熱傳導(dǎo)效率得到有效提升，所以其具有較大的優(yōu)勢。GaN也是一種新型的半導(dǎo)體材料，其對于頻率較高的半導(dǎo)體開關(guān)由較好的應(yīng)用效果，頻率至少是1MHz，GaN具有較高的電子遷移率，有利于提升器件的各方面性能。

1.2.2 工藝

隨著科技的快速發(fā)展，半導(dǎo)體器件的制作和加工的工藝水平也得到了有效的提升，這不僅能夠提升導(dǎo)體的開關(guān)速度，也能夠有效降低導(dǎo)體開關(guān)過程中的損耗和驅(qū)動功率，而絕緣材料與一些磁性元件的運用與改善，也有效降低了半導(dǎo)體開關(guān)的能耗，縮小其體積。

1.3 電力電子裝備系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括電路以及多個變換器兩大組成部分，并且其在大型的電力電子裝備中有較廣泛的應(yīng)用。一般來講，在該系統(tǒng)中變電器可以進行能量處理，但是，由于部分系統(tǒng)的規(guī)模較大，所以需要多個控制器來保障系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行?？刂破髦饕ㄒ韵聝煞N：變化器控制器以及系統(tǒng)控制器。前者主要負(fù)責(zé)的是單一變化，而后者主要負(fù)責(zé)的是所有變換器的穩(wěn)定運行。

2 電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

2.1 電力電子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

目前，在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電各個環(huán)節(jié)中都廣泛應(yīng)用了電力電子裝備技術(shù)，尤其是配電環(huán)節(jié)，但是，配電網(wǎng)系統(tǒng)在各電力電子裝備運行過程中的協(xié)調(diào)控制方面還存在一些問題，影響了配電系統(tǒng)的電能管控工作。而將互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用到配電網(wǎng)中電子電力裝備上能夠有效解決這些問題，其主要工作原理就是利用通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接配電網(wǎng)中的各個電力電子裝備，進而通過網(wǎng)絡(luò)收集各個電力電子裝備的運行數(shù)據(jù)，并將相關(guān)的節(jié)點指令發(fā)送到中樞區(qū)域，這樣就可以全面、有效地協(xié)調(diào)各個電力電子裝備的運行。這種通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)調(diào)控電力電子裝備的技術(shù)就是電力電子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

2.2 電力電子裝備互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)三要素

2.2.1 即插即用的功率接口

這種功率接口具有將各種電氣設(shè)備、發(fā)電等終端接入到配電網(wǎng)功能。雖然各種設(shè)備間電能的輸入形式具有一定的差異，但是這種接口能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)楣δ埽疫€能夠把不同設(shè)備電能的輸入形式直接轉(zhuǎn)變?yōu)榕c配電網(wǎng)匹配的輸電形式，如此一來一個功率接口接口就只服務(wù)于一個電力電子裝備。同時，該種借口還包括了通信接口，可以進行網(wǎng)絡(luò)連接。該通信接口需要具有識別終端設(shè)備的功能，并且能將終端設(shè)備的運行信息上傳，然后接收配電系統(tǒng)發(fā)出的指令。

2.2.2 能量路由器

對于電力電子裝備網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)來說，能量路由器屬于智能管理模塊，同時也是低壓區(qū)域網(wǎng)與中壓配電網(wǎng)和低壓區(qū)域網(wǎng)的相應(yīng)接口，在運行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)電能的雙向流動，不僅可以提供可再生能源的電力電子設(shè)備使用，還可以提供相應(yīng)的低壓直流母線。此外，能量路由器也需要具備通信接口，并能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，能把終端設(shè)備的運行信息上傳到網(wǎng)絡(luò)端口，進而接受調(diào)控指令。對指令值的確定由終端設(shè)備的實際工作狀態(tài)所決定，能量路由器可以有效地限制故障電流，完成維持低壓配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定的任務(wù)。由于在配電過程中實際面對的電能用戶有所不同，能量路由器的功率等級以及電壓等級存在差異性。

2.2.3 操作系統(tǒng)

對于電力電子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來講，其具有兩個必不可少的重要因素，即信息流和能量流。標(biāo)準(zhǔn)化的操作系統(tǒng)其實就可以看作是一種通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其能夠統(tǒng)一、協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的全部功率接口，還可以有效協(xié)調(diào)能量路由器。除此之外，標(biāo)準(zhǔn)化的操作系統(tǒng)還應(yīng)該具有識別和檢測網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的功能，這對于整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理工作具有十分重要的意義。目前，大部分操作系統(tǒng)的能量層已經(jīng)比較成熟了，但是在通信層方面還有一些不足需要完善。

3 結(jié)束語

綜上所述，在配電網(wǎng)中電力電子裝備技術(shù)具有非常重要的作用，其發(fā)展決定著配電網(wǎng)的各項性能，并直接關(guān)系著配電網(wǎng)的運行狀況。而在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用下，配電網(wǎng)電力電子裝備的功能、運行效率等方面都有了較明顯的提升，所以，應(yīng)該不斷加強網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配電網(wǎng)電力電子裝備中的應(yīng)用。

參考文獻

[1]尹力，張紅旺.配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017 （03）：240.

[2]劉潤宇.探究配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)[J].通訊世界，2017 （19）：212-213.

[3]白鵬菲.配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)探討[J]，山東工業(yè)技術(shù)，2016 （06）：181.