配電網電力電子裝備的互聯與網絡化技術探討

摘 要：隨著社會生產力的不斷發展，互聯網技術與配電網電力電子裝備的結合越來越密切，從傳統的電能調節、電能配送等功能已經轉向復雜性的電能調控管理。配電網電力電子設備的網絡化發展趨勢為電力配送技術帶來了一系列的變革，本文從電力電子裝備技術概述入手，對電力電子裝備的互聯與網絡化技術進行了探討。

關鍵詞：配電網；電力電子裝備；互聯與網絡化技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.171

0 前言

現階段通信技術與電力電子技術的結合逐漸成為配電網絡的發展趨勢，而且電力電子技術的廣泛應用，將引起配電網系統以及電能用戶端相應的變革。電力電子技術與通信技術的融合，促使電力電子裝備進化為一體化集成系統，有利于推進配電網網絡化發展，因此對電力電子裝備的互聯與網絡化技術進行探討具有一定現實意義。

1 電力電子裝備技術

1.1 半導體開關器件

半導體開關器件是電力電子裝備技術的基礎，主要包括IGBT、IGCT、SCR 等器件[1]。提升現有半導體開關器件的水平與性能，并開發新型半導體開關器件是現階段電力電子裝備技術研究的重要課題。在半導體開關器件研究過程中，對器件材料的選取、對器件工藝的選擇都會對整體電路性能產生較大的影響。通過對半導體開關器件的磁性元件與絕緣材料進行改進，可以在降低能耗的基礎上減小器件體積。

1.2 變換器

變換器作為電能功率的處理器，可以將某種幅度、某種頻率的電能輸入形式，通過相應的變換操作轉變成另一種幅值與頻率的電能，從而確保電能可以適用于多樣化的配電系統與電能用戶端，保證配電網絡的順利配電。

1.3 電子電力系統

在配電系統中大型的電力電子裝備通常需要較多的變換器以及輔助電路完成配電工作，這些半導體開關器件、輔助電路以及轉換器就構成了電子電力系統。在電子電力系統整體中，會設置多個變換器對電能進行相應處理，同時變換器存在級聯、并聯、串聯等多種連接方式。

2 電力電子裝備的互聯和網絡化技術

2.1 電力電子裝備互聯和網絡化技術概述

現階段電力電子裝備技術被廣泛的應用到我國智能電力系統的發電、輸電以及配電環節，而配電系統中的電力電子裝備技術尤為重要，然而配電網對于各個電力電子裝備的運行缺乏有效的協調，導致配電網的電能管理難以得到有效的控制[2]。配電網中電子電力裝備的互聯與網絡化技術主要是通過通信技術以及互聯網技術將各個電力電子裝備進行連接，從而實現電力電子裝備間的連接、通過將各電力電子裝備的實時狀態數據進行收集并向中樞區域發送節點指令，可以在整體上對電力電子裝備的運行進行有效協調，而這種利用互聯網技術對電力電子設備進行調控的技術，被稱為電力電子互聯網技術。

2.2 電力電子裝備互聯和網絡化技術三要素

2.2.1 即插即用的功率接口

即插即用的功率接口可以有效地將儲能電池、普通用電器等各種電氣設備以及分布發電等終端接入配電系統。即插即用的功率接口主要通過將系統內部各種設備不同電能輸入形式進行合理轉換，使其電能輸入形式與電網相匹配。從這一方面講，即插即用的功率接口本質上也是一個電力電子設備，同時隨著現代化信息技術的發展，即插即用的功率接口還應當具備相應的通信接口，并通過支持標準操作協議實現網絡的連接，可以將終端設備的運行信息上傳至網絡端口，從而接受調控指令。

2.2.2 能量路由器

能量路由器是整個電力電子裝備網絡化技術中的智能管理模塊，同時也是低壓區域網與中壓配電網和低壓區域網的相應接口，在運行過程中可以實現電能的雙向流動，不僅可以提供可再生能源的電力電子設備使用，還可以提供相應的低壓直流母線[3]。與此同時，能量路由器也應當具備相應的通信接口，并通過支持標準操作協議實現網絡的連接，可以將終端設備的運行信息上傳至網絡端口，從而接受調控指令。對指令值的確定由終端設備的實際工作狀態所決定，能量路由器可以有效地限制故障電流、保證低壓穿越，并完成維持低壓配電網的電壓穩定的任務。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 標準的操作系統

電力電子裝備互聯網技術中的基礎內容是信息流與能量流，同即插即用的功率接口、能量路由器相同，標準的操作系統是一個通用的網絡協議，可以利用即插即用的功率接口以及能量路由器對電子電力裝備互聯網中所有電力電子裝備進行識別與檢測，并對各個電力電子設備進行統一協調。

3 結論

總而言之，電力系統通常分為發電系統、輸電系統以及配電系統三部分，其中配電系統面向電能用戶，主要從輸電系統接收電能分配給電能用戶。作為一個時變性系統，配電網電力電子裝備技術主要是通過電力電子裝備的運行實現電能的變化，通過互聯網通信技術與電力電子裝備技術相結合，有利于推進我國智能電網建設。

參考文獻：

[1]何湘寧，宗升，吳建德，李武華，趙榮祥.配電網電力電子裝備的互聯與網絡化技術[J].中國電機工程學報，2014（29）：5162-5170.

[2]王惠鐸，張挺，宋斌斌.配電網電力電子裝備的互聯與網絡化技術探討[J].電子技術與軟件工程，2015（21）：23.

[3]張軍.電力系統保護電器網絡化研究[D].河北工業大學，2011.

作者簡介：白鵬菲（1987-），女，山東濟南人，本科，電氣助理工程師，研究方向：電氣自動化。