智能電網(wǎng)電子電力技術(shù)應(yīng)用研究
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摘要：本文首先對智能電網(wǎng)的基本特征進行簡要介紹，隨后分析了智能電網(wǎng)中電子電力技術(shù)的作用，在此基礎(chǔ)上，詳細論述了電子電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用。期望通過本文的研究能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)運行穩(wěn)定性的提升有所幫助。
關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；電子電力技術(shù)；穩(wěn)定性
引言
近年來，隨著我國電力體制改革進程的不斷加快，使得智能電網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模日益擴大，與常規(guī)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)的各方面性能都有顯著提升。為確保智能電網(wǎng)的穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行，可對先進的電子電力技術(shù)進行合理運用，因此，下面就智能電網(wǎng)電子電力技術(shù)的應(yīng)用展開分析探討。
1智能電網(wǎng)的基本特征
智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，融入各種先進技術(shù)的新型電網(wǎng)，它能夠滿足廣大電力用戶對電能的需求，可在保證電能質(zhì)量的前提下，大幅度提升供電可靠性。智能電網(wǎng)的特征體現(xiàn)在如下幾個方面：
1.1堅強性
智能電網(wǎng)以堅強的電網(wǎng)體系和技術(shù)體系作為支撐，由此使其比傳統(tǒng)的電網(wǎng)更加強大，能夠抵御各種來自于外部的干擾和攻擊，可以適應(yīng)清潔型和可再生能源的接入，從而使整個電網(wǎng)的堅強性得到進一步的鞏固和提升。
1.2先進性
在智能電網(wǎng)中，各種先進的技術(shù)與電網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)施相融合，如信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、電子電力技術(shù)等等，由此可實時獲取電網(wǎng)的全景信息，從而發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的故障問題，并在故障發(fā)生后，對其進行快速隔離，完成自我修復(fù)，有效解決了大范圍停電的問題。
1.3靈活性
在智能電網(wǎng)中，調(diào)度智能化、配電自動化、網(wǎng)廠協(xié)調(diào)化等目標(biāo)的實現(xiàn)，使整個電網(wǎng)的控制過程變得更加簡單，運行經(jīng)濟性獲得顯著提升。不僅如此，還能適應(yīng)微電網(wǎng)、分布式電源等設(shè)施的接入。
2智能電網(wǎng)中電子電力技術(shù)的作用
電子電力技術(shù)是一種能夠?qū)﹄娔苓M行變換和控制的技術(shù)，它以各種電力電子器件為依托，如晶閘管、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等。在智能電網(wǎng)中，電子電力技術(shù)的作用主要體現(xiàn)如下幾個方面：
2.1有助于電網(wǎng)運行穩(wěn)定性的提升
隨著城市化進程的逐步加快和工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得電能需求量進一步增大，由此對整個電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性提出較高的要求。為滿足供電需求，就必須對電網(wǎng)進行改進和優(yōu)化。通過電子電力技術(shù)的應(yīng)用，能夠使電網(wǎng)的安全性得到保障，同時還能使電網(wǎng)的狀態(tài)得到有效維護。智能電網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，涵蓋的設(shè)備數(shù)量大、種類多，通過電子電力技術(shù)的合理運用，能夠使所有設(shè)備都保持穩(wěn)定、可靠的運行狀態(tài)，這對于智能電網(wǎng)總體性能的提升具有重要意義。
2.2有利于促進智能電網(wǎng)的發(fā)展
在智能電網(wǎng)的發(fā)展中，電能質(zhì)量是一個非常關(guān)鍵的因素，從目前的情況上看，風(fēng)電、光伏、微電網(wǎng)的接入，都對會電能質(zhì)量造成一定的影響。同時，智能電網(wǎng)能夠?qū)㈦娏τ脩襞c發(fā)電廠進行連接，通過電子電力技術(shù)的運用，能夠使智能電網(wǎng)的電能質(zhì)量獲得大幅度提升，由此可實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)供電的目標(biāo)，這對于推動智能電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展非常有利。
3電子電力技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用
3.1IGBT的應(yīng)用
IGBT是常用的電子電力技術(shù)之一，在中高壓領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，該技術(shù)具有響應(yīng)速度快、驅(qū)動功率小、輸入阻抗高等優(yōu)點。IGBT在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用如下：
3.1.1風(fēng)電變流器在風(fēng)電并網(wǎng)運行的過程中，風(fēng)電變流器是不可或缺的一個部分。由發(fā)電機產(chǎn)生的交流電具有幅值和頻率變化的特點，將變流器加裝到發(fā)電機側(cè)，能夠?qū)χ绷麟娺M行整流，并在穩(wěn)壓后，直接輸送給網(wǎng)側(cè)的變流器，控制系統(tǒng)則會將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，饋入電網(wǎng)當(dāng)中。在雙饋風(fēng)電變頻器中，可以按照直流側(cè)的電壓、冗余等指標(biāo)對IGBT進行合理選擇，當(dāng)容量不斷增大時，應(yīng)確保選用的IGBT功率與容量相適應(yīng)，可以低飽和壓降的IGBT作為首選。
3.1.2光伏逆變器這是一種能夠?qū)⒂晒夥柲馨瀹a(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電的裝置，轉(zhuǎn)換后的交流電可供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。光伏逆變器有多種不同的功率，在具體應(yīng)用時，可按功率對IGBT進行選擇。正常情況下，在不超過5kW的單相逆變線路當(dāng)中，選用額定電壓為600V的IGBT比較合適，如果是功率超過10kW的三相逆變器，則可選用額定電壓為1200V的IGBT。
3.1.3儲能逆變器儲能環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)中不可或缺的重要部分，它的主要作用是對電力資源進行調(diào)控，不但可對用電差異起到一定的平衡效果，而且還能對余缺進行調(diào)劑，由此能夠提高智能電網(wǎng)的運行安全性。儲能逆變器可以為智能電網(wǎng)與蓄電池充放電之間的電壓特性提供一個可靠的電氣接口，當(dāng)蓄電池放電時，可將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，充電時，則可將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。對于容量等級在100kW的儲能逆變器，可以采用三相全橋IGBT主功率電路。
3.1.4充電柱逆變器高頻開關(guān)整流充電機的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它的工作原理如下：通過整流濾波處理，可以使交流輸入電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷?，在?jīng)高頻逆變后，便可獲得相對比較穩(wěn)定的直流電壓和電流。按照運行環(huán)境的要求，可以選用頻率在20kHz以上的IGBT器件，同時要確保選用的IGBT具有低損耗的特點。
3.2柔性交流輸電技術(shù)的應(yīng)用
柔性交流輸電是以電子電力技術(shù)為核心，能夠?qū)涣鬏旊娺M行快速、靈活控制的技術(shù)，該技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，除了能夠顯著提升電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性之外，還能使電力傳輸成本大幅度降低。在智能電網(wǎng)中，對柔性交流輸電技術(shù)進行具體應(yīng)用時，可以選用不同功能的裝置，如單一功能、綜合功能等，借助裝置的功能，對輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵物理量進行控制，如電壓、電抗等，從而確保電網(wǎng)能夠?qū)β蔬M行合理分配，達到降低損耗、提高經(jīng)濟性的目標(biāo)。柔性交流輸電在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，可進一步擴大潮流控制范圍，并在控制區(qū)域內(nèi)，對更多的功率進行可靠傳輸，由此能顯著減少發(fā)電機的熱備用，設(shè)備的故障發(fā)生幾率也會隨之下降，可有效防止輸電線路串級跳閘的現(xiàn)象發(fā)生。
3.3在智能電網(wǎng)無功補償控制中的應(yīng)用
通過對智能電網(wǎng)進行無功補償，能夠使電網(wǎng)的運行環(huán)境質(zhì)量獲得大幅度提升，為使無功補償?shù)淖饔玫靡猿浞职l(fā)揮，可在無功補償控制中對電子電力技術(shù)進行合理應(yīng)用，具體如下：
3.3.1機械式接觸器在智能電網(wǎng)的無功補償裝置中，電容器與開關(guān)設(shè)備的自動控制具有密切的關(guān)聯(lián)，隨著電流的輸入，無功補償裝置的電壓會在合閘后呈現(xiàn)出上升的趨勢，這部分電流會對電容器造成一定的影響，如果超出電容器所能承受的極限，則會造成電容器損壞。通過機械式接觸器的應(yīng)用，能夠?qū)﹄娙萜髦挟a(chǎn)生的涌流進行控制，從而達到限流的效果，能耗會隨之降低，使電容器得到保護。
3.3.2無觸點晶閘管在并聯(lián)的電容器組中，常常會出現(xiàn)涌流，如果涌流過大，則可能導(dǎo)致接觸器的觸頭粘結(jié)盒被燒毀，由此會對電容器的運行造成影響，進而導(dǎo)致無功補償?shù)男Ч陆怠ａ槍@一問題，可在無功補償裝置中對電子電力技術(shù)進行合理應(yīng)用，設(shè)置無觸點晶閘管，當(dāng)電容器的電壓超過0時，便可借助可控硅實現(xiàn)自動化控制。在加裝無觸點晶閘管后，如果出現(xiàn)電壓超過0的情況，那么晶閘管會自動切斷，避免涌流對電容器的破壞。此外，當(dāng)智能電網(wǎng)中出現(xiàn)諧波電流時，會對電容器的運行造成一定影響，表現(xiàn)出來的特征為電容器溫度升高，由于設(shè)備內(nèi)部的熱量無法散發(fā)，所以很容易造成設(shè)備損壞，而無觸點晶閘管的應(yīng)用，能夠使該問題得到有效解決，保證電容器的穩(wěn)定、可靠運行。
3.3.3復(fù)合開關(guān)這是一種能夠在導(dǎo)電回路下，對電流進行關(guān)合、開斷及承載的開關(guān)設(shè)備，可用于無功補償裝置中電容器的投切。復(fù)合開關(guān)具有諸多優(yōu)點，如功耗低、無諧波、不發(fā)熱等等，具備欠壓、空載、停電保護等功能。通過復(fù)合開關(guān)的應(yīng)用，可使無功補償電容器的運行穩(wěn)定性獲得進一步提升，可按照實際的功能需求，對復(fù)合開關(guān)進行選取，如單相分補、三相共補。若是想要在提高智能電網(wǎng)運行效率的基礎(chǔ)上，降低運行成本，可將這兩種復(fù)合開關(guān)聯(lián)合使用，形成綜合接線模式。需要注意的是，由于復(fù)合開關(guān)中的可控硅元件對電壓變化較為敏感，若是出現(xiàn)過電流，則會導(dǎo)致?lián)舸?，所以?yīng)當(dāng)采取有效的安全保護措施。
4結(jié)論
綜上所述，在當(dāng)前的新形勢下，智能電網(wǎng)已經(jīng)成為一種必然的趨勢，它將逐步取代常規(guī)電網(wǎng)。為使智能電網(wǎng)始終保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)，可對先進的電子電力技術(shù)進行合理應(yīng)用，由此除了能夠使智能電網(wǎng)的供電可靠性獲得大幅度提升之外，還能使智能電網(wǎng)變得更加安全。未來一段時期，應(yīng)加大電子電力技術(shù)的研究力度，除對現(xiàn)有的技術(shù)進行不斷優(yōu)化之外，還應(yīng)開發(fā)一些新的技術(shù)，從而使其更好地為智能電網(wǎng)發(fā)展服務(wù)。
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作者：陳允 單位：菏澤技師學(xué)院
