先进电力电子技术在智能电网中的有效应用

先进电力电子技术在智能电网中的有效应用

摘要:现代智能电网的发展,使得信息化、自动化成为其发展的主要特征和趋势。以传感器、智能开关等为代表的新兴电子技术，更是成为当前智能电网应用的重点。本文结合先进电力电子技术的含义，就电力电子技术在智能电网中发挥的作用进行探讨，然后就先进电力电子技术的典型应用方向做深入的阐述和分析,从而指出梳理当前我国电力电子的应用方向。通过上述的梳理，为系统掌握电力电子技术在智能电网的应用奠定坚实的基础。

关键词:电力电子;传感器；智能电网;柔性输电；应用

随着我国电力需求的不断变化，智能电网成为当前电力输送的主力军。通过智能电网，大大提高了电力输送的质量,调整了电力输送的结构。而智能电网的应用,是以大量电力电子技术作为基础，并结合网络通信技术,大力促进了智能电网的数字化、自动化和信息化。对此,本文结合以往的研究基础，就当前智能电网中电力电子技术的应用进行全面的梳理，从而为电力电子技术的系统应用进行分析。

一、先进电力电子技术概述

作为电力领域应用中的一种新兴技术，电力电子技术被大量的用于电力的输送和交换。通过大量的电子器件对电能进行控制和转换，从而为广大的居民提供可靠的电力服务。当前，电力电子技术在电力中的应用涵盖多个领域，通过这些大量的电子器件,大大提高了电能的利用率,并使得其呈现出一种合理的状态。通过优化电能需求结构，促进发配电输送的升级优化。同时,借助电力电子技术，加快了对机电一体化的改进,提高了电力能源的生产。

二、先进电力电子技术在智能电网中的作用

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在智能电网中，先进电力电子技术的应用对保障智能电网的运行发挥着至关重要的作用，改善了传统电力输送的环境,同时大大提高了电力输送的安全性和可靠性,减少了各种复杂天气下给电力输送带来的损失。因此,电力电子技术的主要作用主要体现在以下两点：

第一,提高了资源的转化率。在面对有限的资源情况下,如何提高资源的利用率成为电力技术部门研究的重点。借助先进的电力电子技术，将传统的电力输送网全部纳入到统一的网络中，形成一张巨大的涵盖发电、输电和配电的网络中。由此,借助当前的电力电子技术大大整合了电力资源,实现了不同地区电力资源的优化。如通过智能电网变配电，贵州的电力可以输送到广东、江苏一带，实现了加大努力资源的优化利用。

第二，借助先进的电力电子技术,大大提高了电网电力的质量，使得电力配送更加平稳。同时,先进电力电子技术的应用，也加大了电力工作者对基础设备的投入,从而增强了系统的安全度和可信度。

第三，促进清洁能源的利用。通过智能电网大大降低了对环境的污染程度，如借助当前的电力电子技术，大力发展光伏发电站，以此提高了对自然资源的利用，保护了环境。

三、电力电子技术的应用

当前,智能电网是我国电力发展的必然趋势。总结当前电力电子技术的应用，其大致可以归纳为以下几个方面:

3.１柔性交流输电技术

对柔性交流输电技术来讲,是常用的一种技术，也是输配电系统与电子技术融合而衍生

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出的一种新技术。在该技术中，主要包括通信技术、信息传输技术和微电子技术。通过该技术,对智能电网中的交流电进行扩展,将其中的交流电变为各种不同的形式,以此最大限度的提高电网稳定性。同时其中的系统参数控制也更加灵活、方便，使控制技术和电力电子技术有机结合,实现了输变点能源的隔离，并最大限度的保证电能输送的稳定性。

在柔性交流输电中，其最为典型的代表是为ＦＡＣTS。ＦACTS系统是建立在电力电子技术或以往控制器的基础上，可提高电力输送质量的一种交流输电系统。与以往的输电系统相比,FACTS更具有灵活性、可靠性。FＡCTS系统的主要包括串并组合型、串串组合型、并联型、串联型等四种组合。其中串联型控制器等同于一个可变电阻,这个可变电阻可以为电容器、电抗器，也可以为由电力电子组成的可变阻抗；并联型可以为可变阻抗,也可以是一个可控的电流源;串并联型和串串联型通常由单个串联控制器与串联控制器或并联控制器组合。在并联型组合中,我们通常又将ＦＡＣTS系统设备分为基于变换器型、可控性器件、晶闸管控制和投切型。这些类型因为组合方式的通过，其功能也有所不同。如典型的静止同步补偿器,将其并联在系统中,可大大控制其容性或者感性电流,并可实现对电能的储能作用。

图1基于储能的静止同步补偿器

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在串串组合型中,电力电子技术的应用主要是以潮流控制器为主。这类控制器主要是以串联型控制器作为基础，通过多个静止同步串联补偿器构成。其典型的应用为统一潮流控制器。具体见图２所示。

图2 统一潮流控制器

又如其中非常典型的SVC无功补偿技术,这种技术中对电力电子技术的应用中,将固定电容器和晶闸管控制电抗器组合起来(即FＣ+ＴCR)．在FC的配合下,其中的ＴＣＲ可在90~１80度的范围之内改变传统晶闸管的触发角,并连续的对SVC系统从电网的吸收,或者调节发出的无功功率。其中,TCR的结构如图3所示。

图３ ＴＣR结构原理

３.2高压直流输电技术

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对高压直流输电技术来讲，通常是利用相关的整流系统装置,将传统的发电系统或者用电系统中的交流电进行一定的转换,将其转化为可以直接输送的高压直流电。当电能在输送到预定的地点后，将其中的高压直流电通过逆变器转换为交流电,最后则通过换流变压器实现对电力的输出。具体过程见图3所示。

图3 直流输电系统基本结构

在图3中可以看出，直流输电系统应用了大量的电力电子设备，从而将直流电转换为交流电,并最终送达给不用的用户。这种输电系统具有输送的电量大,稳定性高,以及可对电力进行远距离和大规模的输送,电能损失小的特点。而这种输电技术也成为未来发展的方向，并将大力结合电力电子技术不断推进。

3.3 高压变频技术

当前，高压变频技术是电力电子技术应用的一个重要领域。该技术具有结构紧凑、制造工艺精度高的特点。同时该技术利用功率单元串联多电平技术，并具有很强的灵活性。该技术在智能电网的应用中,其主要的作用是对整个电网等运行进行优化。具体来说，借助高压变频技术，可减少智能电网在运行过程中的能量损耗，并大大节约能源。高压变频技术最为典型的应用为高压变频器。以当前应用最为广泛的AMB—ＨVI高压变频器为例，

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其具体的结构如图４所示。

图4 高压变频器结构

在高压变频技术中，应用了大量的功率器件IGBＴ，如在常用的单元串联多重化电压源型高压变频器当中，应用了大量的功率器件,如在6Kv的系统之中,就需要使用９０只二极管和60只IGBＴ。而通过这种方式,也大大提高了电能输送效率。

3．4智能开关技术

智能开关技术中对电力电子的应用非常多，在其中应用了大量的传感器技术,通过这些传感器技术对电力信息进行实时采集，包括局部放电信号、柜内温度信号,最后通过主控芯片处理器，实现对柜内参数的控制。具体控制原理如图5所示。

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图５ 智能开关技术原理

通过图5可以看出,通过CAN总线通信技术，同时借助以太网连接主控室，从而实现对不同参数的采集与指令发送，总控制室通过指令,直接发送给相关的执行单元，完成对柜内的控制。而基础上述的原理，不仅可以使用以太网，还可以通过Zｉgbee无线技术、Gpｒs通信技术等,实现通信。同时对数据的采集中，除上述的传感器等的单片机技术以外，还可以引入其他的传感器或电子设备，如见RＦID引入都数据的采集中，这样不需要进入柜内即可读取相关的信息。

4结束语

随着全球资源的日益消耗,加强对能源的保护和节约成为当前人们关注的焦点。因此,加强对智能电网建设的步伐，加快清洁能源的建设，对保护日益严峻的环境形势具有重要的作用。而未来随着智能电网的发展 ，先进电力电子技术在智能电网的应用将成为常态。这些电力电子技术不仅保障了智能电网的安全和稳定，还加强对找整个电网的优化,大大提

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高我国能源利用效率。

参考文献

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