電力電子技術在電力系統中的應用

三峽電力職業學院 王遠瞧

電力電子技術在電力系統中的應用

三峽電力職業學院 王遠瞧

在電力系統中被廣泛應用的技術，我們稱之為電力電子技術，這一技術的研發是為了更好的實現智能電網的運行，也是其運行的必要手段。本文論述的是電力電子技術從產生、發展再到應用的過程，其中著重論述的是發電、輸電、配電、節能的四個環節在電力系統的應用。經由這些論述也充分的表明了電力電子技術在電力系統中的應用已經相對成熟，并且能夠得到長遠的發展。

電力電子技術；電力系統；應用

電力電子技術作為一門新型的行業技術，引來了社會各界的關注。這門技術把電子技術和電力技術很好的融合到了一起，并且與新能源發展還有著極大的聯系。這門技術的發現和應用能夠大幅度地提高人民的生活水平，現階段這項技術已經廣泛的得到應用，電力電子技術也有力地促進了電子技術的發展進程。

1　 電力電子技術的發展

1.1 電力電子技術的產生

電子電力的產生有著悠久的歷史，最早可以追溯到上世紀50年代。當時這一技術是以晶閘管為基礎，從這一基礎上又進行創新便產生了可控硅整流裝置，這一裝置的問世同時也代表著電力電子技術的重大變革，從此電子電力技術又邁入了一個新的進程，同時也標志著電子電力技術地真正產生[1]。

1.2 電力電子器件的發展

電力電子器件的發展歷經了三個過程，首先是第一代電力電子器件，其電子器械的淘點特點是體積小、耗能低，換言之就是說電力二極管能夠十分有效的改善電路的性能，不僅能降低電路損耗還能提高電源的使用效率[2]。第二代電力電子器械產生于上世紀70年代，其特別體現在全自動上，能自動調節、自動關閉，這一性能可提高開關頻率。第三代電力電子器件主要是90年代將裝置的結構和體積更加精良，集成了電子模塊形式，構成集成電路。通過三代電力電子器械的改良能預示出我國的電子產業正在向高頻技術方面發展，在發展中也更重視節能環保。

2　 電力電子技術在電力系統中的應用

從目前電力系統需求方向看，電力電子技術主要應用在輸電和發電這兩個環節中，從發電這一環節說，其具體使用在發電廠風機水泵的變頻上，多用于調節速度，同樣適用于太陽能控制系統、水利和風力發電機、和對大型發電機的控制上。從輸電環節說，運用在輕型直流輸電、柔性交流輸電、配電環節、以及節能環節。通過以上技術的應用，對電力系統的發展和運行提供了強有力的支持。

2.1 電力電子技術在發電環節中的應用

電力電子技術如何在發電環節得到更好的應用，其應用體現在發電廠水泵變頻調速、太陽能控制和水力風力發電機的變速以及大型發電機的靜止勵磁等[3]。發電廠風機水泵的耗電量占整個發電設備耗電量的一半以上，運作效率比較低，實行變頻調速以后，能有效的降低電量的使用，采用高壓或低壓變頻器，低壓變頻技術已經非常成熟。太陽能控制系統是一種新能源控制系統，大功率太陽能發電是直流電向交流電的轉換，核心設備是逆變器。水力和風力發電機的變速恒頻勵磁，風力發電的有效功率與風速之間的三次方正比的關系[4]。此外，調整勵磁電流的頻率，恒定輸出頻率。對大型發電機的靜止勵磁進行控制，采用晶閘管技術，電力電子技術對大型發電機的改善，省去了勵磁機，可以快速調節，創造了有利的條件，獲得效果。

2.2 電力電子技術在輸電環節中的應用

電力電子技術在電力系統輸電環節的應用主要體現在輸電效率和功率的補償上，例如較為普遍的直流高壓和柔性交流輸電和靜止無功補償技術等。由于傳統輸電技術受到了研究條件的限制并不能夠完成輸電中控制電能的功能，這類的傳統技術中以FACTS技術應用最為普遍。而柔性的交流輸電技術需要對各項參數進行控制，降低在輸電環節中的電能功率損失。然而現代的直流高壓技術彌補了傳統技術中的不足，能夠以晶閘管和換流閥作為自動電力傳送裝置有力地節約電力生產成本。靜止無功補償器在電力系統中控制電壓的作用，可以提高系統的穩定性，通過對電抗器的調控，特別適用中高壓輸電線路中的無功補償工作。而無功補償技術以其能夠增大負載功率系數而極大程度地降低了電力傳送中的能量消耗，與此同時，還最大程度地減少了各個電力設備的容量。無功補償技術還可以平衡無功和有功的電力負載，保障電網的供電質量和受電端的可靠電壓。例如，TSC和TCR都是常用的靜止無功補償裝置[5]。在無功補償技術中還經常用到SVC系統設計技術，可以解決直流高壓電力輸送中大型電流沖擊帶來的電壓變動。

2.3 電力電子技術在配電過程中的應用

保障電力系統的電能質量、保障電力的分布式介入和遠距離輸送是電力工作的重要內容。電力電子技術在配電過程中的應用主要體現在對輸配電網的電流分配上。在電力系統運行中技術人員需要考慮到一切電能傳送中遇到的障礙，一旦發現不穩定因素要及時通過檢查維修電子裝置和檢測硬件設備故障來進行解決。在這個過程中，FACTS技術起到了關鍵性作用，它可以增加電流和電壓的可控制力，讓電力系統發揮職能。用戶在電力技術中需要保證配電過程中的穩定性，同時保證電能的輸送能力，這兩項技術都能有長足的依靠和發展，這兩項技術現在已經可以比較好的合并。

2.4 電力電子技術在電力系統節能方面的應用

電力系統運行中也需要節約能量。在發達國家里，有百分之六十的電力能源都要經過電力裝置的處理，來提升能源利用效率。一是變負荷電動機調速運行，二是提高電能使用率。電廠在生產電能的過程中，發電機組不能很好的配合，會產生無功功率的浪費現象，通過電子技術可以很好的對變負荷電動機的運行速度進行調整，但是有很多時候是存在缺陷的，在配送電的過程，對于電能的損耗和生產的成本比較高，對于電能的質量影響較大。

3　 結語

綜上可知，電力電子技術已經根據電力系統運轉要求不斷地進行升級，在輸電安全、效率與節能方面都得到了較為突出的應用，為保障電力系統的安全高效運行起到了積極的推進作用。

[1]高頌九．靜止無功補償發生器在變電站的運行分析[J]．浙江電力,2012(6):17-20．

[2]徐忻,胡靖,石輝,張勇軍．基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術研究綜述[J]．廣東電力,2012(5):6-10．

[3]魯偉,董麗珍,張天兵,畢思斯．電網應急指揮系統中開源WebGIS框架設計與應用[J]．電力系統通信,2012(11):55-57．

[4]顧兵,高楠．淺析電力計量系統的防分流竊電技術[J]．中國高新技術企業,2015(07):72-73．

[5]解利敏,華向陽,丁國戰．電力計量系統與防竊電技術淺析[J]．硅谷,2014(22):39．

王遠瞧（1991—），男，湖北宜昌人，大學本科，三峽電力職業學院電力與信息學院專業教師，助講，主要研究方向：電力系統繼電保護及供用電技術。