智能電網電子電力技術應用研究

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摘要：本文首先對智能電網的基本特征進行簡要介紹，隨后分析了智能電網中電子電力技術的作用，在此基礎上，詳細論述了電子電力技術在智能電網中的具體應用。期望通過本文的研究能夠對智能電網運行穩定性的提升有所幫助。

關鍵詞：智能電網；電子電力技術；穩定性

引言

近年來，隨著我國電力體制改革進程的不斷加快，使得智能電網的建設規模日益擴大，與常規電網相比，智能電網的各方面性能都有顯著提升。為確保智能電網的穩定、可靠、經濟運行，可對先進的電子電力技術進行合理運用，因此，下面就智能電網電子電力技術的應用展開分析探討。

1智能電網的基本特征

智能電網是以物理電網為基礎，融入各種先進技術的新型電網，它能夠滿足廣大電力用戶對電能的需求，可在保證電能質量的前提下，大幅度提升供電可靠性。智能電網的特征體現在如下幾個方面：

1.1堅強性

智能電網以堅強的電網體系和技術體系作為支撐，由此使其比傳統的電網更加強大，能夠抵御各種來自于外部的干擾和攻擊，可以適應清潔型和可再生能源的接入，從而使整個電網的堅強性得到進一步的鞏固和提升。

1.2先進性

在智能電網中，各種先進的技術與電網中的基礎設施相融合，如信息技術、傳感技術、自動化控制技術、計算機網絡技術、通信技術、電子電力技術等等，由此可實時獲取電網的全景信息，從而發現可能出現的故障問題，并在故障發生后，對其進行快速隔離，完成自我修復，有效解決了大范圍停電的問題。

1.3靈活性

在智能電網中，調度智能化、配電自動化、網廠協調化等目標的實現，使整個電網的控制過程變得更加簡單，運行經濟性獲得顯著提升。不僅如此，還能適應微電網、分布式電源等設施的接入。

2智能電網中電子電力技術的作用

電子電力技術是一種能夠對電能進行變換和控制的技術，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。在智能電網中，電子電力技術的作用主要體現如下幾個方面：

2.1有助于電網運行穩定性的提升

隨著城市化進程的逐步加快和工業產業的快速發展，使得電能需求量進一步增大，由此對整個電網的運行穩定性提出較高的要求。為滿足供電需求，就必須對電網進行改進和優化。通過電子電力技術的應用，能夠使電網的安全性得到保障，同時還能使電網的狀態得到有效維護。智能電網本身的結構較為復雜，涵蓋的設備數量大、種類多，通過電子電力技術的合理運用，能夠使所有設備都保持穩定、可靠的運行狀態，這對于智能電網總體性能的提升具有重要意義。

2.2有利于促進智能電網的發展

在智能電網的發展中，電能質量是一個非常關鍵的因素，從目前的情況上看，風電、光伏、微電網的接入，都對會電能質量造成一定的影響。同時，智能電網能夠將電力用戶與發電廠進行連接，通過電子電力技術的運用，能夠使智能電網的電能質量獲得大幅度提升，由此可實現優質供電的目標，這對于推動智能電網的持續發展非常有利。

3電子電力技術在智能電網中的具體應用

3.1IGBT的應用

IGBT是常用的電子電力技術之一，在中高壓領域的應用較為廣泛，該技術具有響應速度快、驅動功率小、輸入阻抗高等優點。IGBT在智能電網中的具體應用如下：

3.1.1風電變流器在風電并網運行的過程中，風電變流器是不可或缺的一個部分。由發電機產生的交流電具有幅值和頻率變化的特點，將變流器加裝到發電機側，能夠對直流電進行整流，并在穩壓后，直接輸送給網側的變流器，控制系統則會將直流電轉換為交流電，饋入電網當中。在雙饋風電變頻器中，可以按照直流側的電壓、冗余等指標對IGBT進行合理選擇，當容量不斷增大時，應確保選用的IGBT功率與容量相適應，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將由光伏太陽能板產生的直流電壓轉換為市電頻率交流電的裝置，轉換后的交流電可供離網的電網使用。光伏逆變器有多種不同的功率，在具體應用時，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儲能逆變器儲能環節是智能電網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劑，由此能夠提高智能電網的運行安全性。儲能逆變器可以為智能電網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，當蓄電池放電時，可將直流電壓轉換為交流電壓，充電時，則可將電網電壓轉換為直流電壓。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整流充電機的結構如圖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變為直流電壓，在經高頻逆變后，便可獲得相對比較穩定的直流電壓和電流。按照運行環境的要求，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柔性交流輸電技術的應用

柔性交流輸電是以電子電力技術為核心，能夠對交流輸電進行快速、靈活控制的技術，該技術在智能電網中的應用，除了能夠顯著提升電網的運行穩定性之外，還能使電力傳輸成本大幅度降低。在智能電網中，對柔性交流輸電技術進行具體應用時，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，對輸電系統中的關鍵物理量進行控制，如電壓、電抗等，從而確保電網能夠對功率進行合理分配，達到降低損耗、提高經濟性的目標。柔性交流輸電在智能電網中的應用，可進一步擴大潮流控制范圍，并在控制區域內，對更多的功率進行可靠傳輸，由此能顯著減少發電機的熱備用，設備的故障發生幾率也會隨之下降，可有效防止輸電線路串級跳閘的現象發生。

3.3在智能電網無功補償控制中的應用

通過對智能電網進行無功補償，能夠使電網的運行環境質量獲得大幅度提升，為使無功補償的作用得以充分發揮，可在無功補償控制中對電子電力技術進行合理應用，具體如下：

3.3.1機械式接觸器在智能電網的無功補償裝置中，電容器與開關設備的自動控制具有密切的關聯，隨著電流的輸入，無功補償裝置的電壓會在合閘后呈現出上升的趨勢，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用，能夠對電容器中產生的涌流進行控制，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的電容器組中，常常會出現涌流，如果涌流過大，則可能導致接觸器的觸頭粘結盒被燒毀，由此會對電容器的運行造成影響，進而導致無功補償的效果下降。針對這一問題，可在無功補償裝置中對電子電力技術進行合理應用，設置無觸點晶閘管，當電容器的電壓超過0時，便可借助可控硅實現自動化控制。在加裝無觸點晶閘管后，如果出現電壓超過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，當智能電網中出現諧波電流時，會對電容器的運行造成一定影響，表現出來的特征為電容器溫度升高，由于設備內部的熱量無法散發，所以很容易造成設備損壞，而無觸點晶閘管的應用，能夠使該問題得到有效解決，保證電容器的穩定、可靠運行。

3.3.3復合開關這是一種能夠在導電回路下，對電流進行關合、開斷及承載的開關設備，可用于無功補償裝置中電容器的投切。復合開關具有諸多優點，如功耗低、無諧波、不發熱等等，具備欠壓、空載、停電保護等功能。通過復合開關的應用，可使無功補償電容器的運行穩定性獲得進一步提升，可按照實際的功能需求，對復合開關進行選取，如單相分補、三相共補。若是想要在提高智能電網運行效率的基礎上，降低運行成本，可將這兩種復合開關聯合使用，形成綜合接線模式。需要注意的是，由于復合開關中的可控硅元件對電壓變化較為敏感，若是出現過電流，則會導致擊穿，所以應當采取有效的安全保護措施。

4結論

綜上所述，在當前的新形勢下，智能電網已經成為一種必然的趨勢，它將逐步取代常規電網。為使智能電網始終保持穩定的運行狀態，可對先進的電子電力技術進行合理應用，由此除了能夠使智能電網的供電可靠性獲得大幅度提升之外，還能使智能電網變得更加安全。未來一段時期，應加大電子電力技術的研究力度，除對現有的技術進行不斷優化之外，還應開發一些新的技術，從而使其更好地為智能電網發展服務。

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作者：陳允 單位：菏澤技師學院