探析配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

摘 要

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)與配電網(wǎng)電力電子裝備聯(lián)系的越來(lái)越緊密，對(duì)配電網(wǎng)電力電子裝備的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。本文結(jié)合了當(dāng)前配電網(wǎng)電力電子裝備的發(fā)展實(shí)際，對(duì)配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了探討，分析了互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在配電網(wǎng)電力電子裝備中的應(yīng)用，希望能夠?yàn)榻窈笥嘘P(guān)方面的研究提供積極的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 電力電子裝備 互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

現(xiàn)階段，通信技術(shù)與電力電子技術(shù)的相互結(jié)合已經(jīng)成為了配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主流趨勢(shì)，并且電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，對(duì)于配電網(wǎng)系統(tǒng)的變革將起到巨大的推動(dòng)作用。在如今通信技術(shù)與電力電子技術(shù)相互融合的過(guò)程中，有必要探析配電網(wǎng)電力電子裝備中的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1 配電網(wǎng)電力電子裝備技術(shù)現(xiàn)狀分析

電力電子裝備技術(shù)其實(shí)就是電力電子裝備實(shí)現(xiàn)電能的變化，在實(shí)現(xiàn)電力電子裝備技術(shù)在配電網(wǎng)應(yīng)用的過(guò)程中，有三種技術(shù)是不可或缺的，分別是變換器、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件以及系統(tǒng)三個(gè)方面的技術(shù)。下面，筆者將進(jìn)行具體的闡述。

1.1 變換器

變換器是電功率處理器的一種，變換器的作用主要是可以將某種幅度、頻率轉(zhuǎn)化成其他種類的幅度和頻率的電能，這樣一種轉(zhuǎn)化的結(jié)果可以使得配電網(wǎng)的配電以及用戶的用電得到保障。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，變電器數(shù)也在不斷發(fā)展，經(jīng)過(guò)電力電子技術(shù)人員的研究，拓?fù)錂C(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出來(lái)，這一技術(shù)的出現(xiàn)，使得雙向或者多向電能流動(dòng)得到控制。與此同時(shí)，在不斷發(fā)展的過(guò)程中，變換器的效率明顯提高，甚至已經(jīng)高達(dá)99%。尤其是在大功率系統(tǒng)當(dāng)中，變換器技術(shù)對(duì)于電壓和電流的處理可以輕松應(yīng)對(duì)。

1.2 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件

半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件作為電力電子裝備技術(shù)的基礎(chǔ)，主要包括了SCR、IGCT以及IGBT等器件。現(xiàn)階段，電力電子裝備技術(shù)應(yīng)當(dāng)將重心放在提升現(xiàn)有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的水平和性能與研發(fā)新型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件上。半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件中，無(wú)論是材料的選取，還是器件的工藝選擇，對(duì)于整體電路性能都會(huì)產(chǎn)生重要的影響。在對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的絕緣材料和磁性元件進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑熘螅軌蛟诮档湍芎牡那疤嵯聦⑵骷捏w積減小到合適的范圍。

1.3 電力電子裝備系統(tǒng)

電力電子裝備系統(tǒng)的構(gòu)成主要有多個(gè)變換器以及電路兩部分，主要的應(yīng)用領(lǐng)域在大型的電力電子裝備。通常而言，在電力電子裝備系統(tǒng)中，變電器連接的各種方式能夠?qū)崿F(xiàn)能量的處理。但是很多時(shí)候系統(tǒng)規(guī)模比較大，必須借助多個(gè)控制器才能保持系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。配備的控制器分為兩種：變化器控制器和系統(tǒng)控制器。變換器控制器負(fù)責(zé)的是單一變化，而系統(tǒng)控制器負(fù)責(zé)的是全部變化器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并下達(dá)相應(yīng)的指令。

2 電力電子裝備的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

近些年來(lái)，電力電子裝備技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，配電網(wǎng)中也可以經(jīng)常見(jiàn)到電力電子裝備技術(shù)，以下就是電力電子裝備技術(shù)的互聯(lián)和網(wǎng)絡(luò)化的主要架構(gòu)，包括三個(gè)方面的內(nèi)容：

2.1 即插即用的功率接口

即插即用的功率接口可以把各式各樣的電氣設(shè)備、發(fā)布發(fā)電等終端接入到配電網(wǎng)中，不同的設(shè)備之間，它們的電能輸入的形式與電網(wǎng)是有所區(qū)別的，但是即插即用的功率接口可以把電能轉(zhuǎn)化為功能，并且可以直接將各種設(shè)備電能輸入的形式轉(zhuǎn)化成可以和電網(wǎng)相匹配的形式，這樣的一個(gè)接口就屬于一個(gè)電力電子裝備。與此同時(shí)，即插即用的功率接口還應(yīng)當(dāng)具有通信接口，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。當(dāng)然，通信接口要能夠?qū)K端設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，而且將終端設(shè)備運(yùn)行的信息上傳，使得其可以接受到系統(tǒng)的調(diào)控指令。

2.2 能量路由器

能量路由器是整個(gè)電力電子裝備網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)過(guò)程中的智能管理模塊，并且還屬于中壓低配網(wǎng)、低壓區(qū)域網(wǎng)的相應(yīng)接口。能量路由器在正常運(yùn)行期間能夠很好地實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)，既可以提供相應(yīng)的低壓直流母線，也可以提供可再生能源的電力設(shè)備。此外，能量路由器還擁有相應(yīng)通信接口所擁有的功能，可以把終端設(shè)備的運(yùn)行信息上傳到各個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，以此接受調(diào)控指令。指令值的確定需要由終端設(shè)備的具體工作狀況決定，能量路由器這其中可以對(duì)故障電流起到限制作用，并且對(duì)低壓的穿越起到保障效果，進(jìn)而使得低壓配電網(wǎng)的電壓保持穩(wěn)定。

2.3 操作系統(tǒng)

互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)操作系統(tǒng)其本質(zhì)上就是一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。要想對(duì)所有設(shè)備做到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督、統(tǒng)一識(shí)別，將管理效果提升上去，就必須統(tǒng)一協(xié)調(diào)全部功率接口和能量路由器，讓二者能夠同時(shí)支持這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在操作系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，用戶可以將這一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安裝到自己的電腦或者手機(jī)中，起到實(shí)時(shí)監(jiān)控自家用電的效果，同時(shí)還可以充分了解到網(wǎng)絡(luò)上的電價(jià)信息等，并通過(guò)對(duì)得到的有關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，進(jìn)而采取必要的應(yīng)對(duì)措施，提前預(yù)防。現(xiàn)階段，在配電網(wǎng)電力電子裝備的互聯(lián)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)當(dāng)中，最為重要的兩個(gè)方面要屬信息流極與能量流極了。雖然配電網(wǎng)能量層已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)功能，然而通信層面的建設(shè)還是需要逐步加強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，電力電子裝備技術(shù)的發(fā)展對(duì)于配電網(wǎng)的性能改造具有十分重要的作用，并且有效推動(dòng)了直流配電網(wǎng)的進(jìn)步和發(fā)展。作為一個(gè)時(shí)變性很強(qiáng)的系統(tǒng)，配電網(wǎng)電力電子技術(shù)能夠借助電力電子裝備的有效運(yùn)行達(dá)到電能變化的目的，電力電子裝備技術(shù)同互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的相互結(jié)合，是今后電網(wǎng)向前發(fā)展的潮流趨勢(shì)，不僅對(duì)于電能與信息集成一體化有重要意義，對(duì)于我國(guó)的智能化電網(wǎng)建設(shè)和管理也起到了巨大的推動(dòng)作用，

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作者簡(jiǎn)介

胡望波（1977-），男，湖北省黃岡市人。學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)為湖北咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向?yàn)殡娮蛹夹g(shù)、制冷與空調(diào)技術(shù)。

作者單位

咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北省咸寧市 437100