電力系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)

陳建軍

摘 要 文章首先對電力電子技術(shù)及其特點(diǎn)進(jìn)行簡要分析，在此基礎(chǔ)上，從諧波抑制、輸變電以及發(fā)電等幾個方面對電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進(jìn)行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)Υ_保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有所幫助。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 電力電子技術(shù) 應(yīng)用

1 電力電子技術(shù)及其特點(diǎn)分析

所謂的電力電子技術(shù)是指能夠用于電力領(lǐng)域當(dāng)中的各類電子技術(shù)的總稱，具體而言就是利用電子電力裝置對電力系統(tǒng)中的電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，首個晶閘管的成功研制是該技術(shù)誕生的標(biāo)志。電力電子技術(shù)中的主要內(nèi)容可以分為三類，即器件、電路以及裝置或系統(tǒng)，半導(dǎo)體是電力電子器件的基本材料，電力電子電路則是以電子學(xué)作為理論基礎(chǔ)，由器件和電路組合而成的整機(jī)稱為電力電子裝置。電力電子技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，尤其是在電力領(lǐng)域中的應(yīng)用，對我國電力事業(yè)的發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用，具體體現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）電力電子技術(shù)在電能優(yōu)化方面具有顯著的作用，其通過對電力的優(yōu)化處理，可進(jìn)一步提升電能的利用效率，有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

（2）電力電子技術(shù)對用電設(shè)備的電能效果具有良好的改善作用，有利于促進(jìn)機(jī)電一體化的發(fā)展。

（3）電力電子技術(shù)為電力系統(tǒng)高頻化運(yùn)行目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，由此不但使電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率較之以往獲得大幅度提升，而且還使機(jī)電設(shè)備的體積有所縮小，節(jié)省了大量的建設(shè)用地。

2 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)是一個綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)，其具體是由發(fā)電廠、輸變電線路以及供配電站及用電等環(huán)節(jié)組合而成，為用戶提供電能是電力系統(tǒng)最為主要的用途之一，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，電力電子技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在如下幾個方面：

2.1 在電力系統(tǒng)諧波抑制中的應(yīng)用

諧波是電力系統(tǒng)中存在的主要問題之一，其對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行會產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)基波電流發(fā)生畸變時，便會產(chǎn)生諧波，高次諧波對系統(tǒng)的危害較大。電力電子技術(shù)中的有源濾波器對諧波的抑制具有顯著效果，有源濾波器能夠從補(bǔ)償對象當(dāng)中檢測到諧波電流分量，并由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流分量大小相等、極性相反的分量，以此來抵消諧波，這樣流入到電網(wǎng)當(dāng)中的電流便只含有基波。有源濾波器最為突出的特點(diǎn)是動態(tài)響應(yīng)速度快、受電網(wǎng)阻抗影響小等等，它包含兩個電路，一個是指令電流驗(yàn)算電路，另一個是補(bǔ)償電流發(fā)生電路，電路形式采用的是PWM變流器，具體如圖1所示。

2.2 在電力系統(tǒng)輸變電中的應(yīng)用

輸變電是電力系統(tǒng)的重要組成部分之一，其肩負(fù)著電能傳輸與電壓等級變換的任務(wù)，電力電子技術(shù)在輸變電中的應(yīng)用具體體現(xiàn)在如下幾個方面：

2.2.1 在輸電中的應(yīng)用

輸電主要分為高壓直流、柔性直流、柔性交流三種輸電方式。其中，智能電網(wǎng)廣泛應(yīng)用直流輸電方式，其具備輸電量大、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；柔性交流電（FACTS）適用于電力系統(tǒng)中的參數(shù)控制領(lǐng)域，這種輸電方式引入了現(xiàn)代電力電子技術(shù)，能夠提高電力系統(tǒng)控制的自動化水平，具備靈活性高、實(shí)時控制的優(yōu)點(diǎn)；在高壓輸變電中，電子電力技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、控制技術(shù)相結(jié)合，不僅可實(shí)現(xiàn)對智能電網(wǎng)的調(diào)控，大幅度降低輸變電損耗，保證電網(wǎng)運(yùn)行的高效性，而且還能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)應(yīng)用清潔能源提供技術(shù)操作平臺，有利于降低高壓輸變電的能源消耗，提升電力供應(yīng)能力。

2.2.2 在變電中的應(yīng)用

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變電站由傳統(tǒng)的運(yùn)作模式轉(zhuǎn)向數(shù)字化方向發(fā)展，逐步構(gòu)建起信息交流平臺，進(jìn)而為拓展智能電網(wǎng)功能提供技術(shù)支持。數(shù)字變電站是智能電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)部分，既具備數(shù)字采集、處理、傳輸與展示的功能，又能夠增加智能分析功能。當(dāng)前，在一次設(shè)備的操控驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用了光電技術(shù)和微處理技術(shù)，并將二次回路中的傳統(tǒng)繼電器和邏輯回路替換為可編程序，將傳統(tǒng)的控制電纜替換為光纖，將傳統(tǒng)的模擬信號替換為光電數(shù)字，進(jìn)一步提高了變電站運(yùn)行的智能化水平。在制造二次設(shè)備中應(yīng)用了微處理機(jī)，在高速網(wǎng)絡(luò)通信條件下，微處理機(jī)可充分發(fā)揮自身模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的通信互聯(lián)，增強(qiáng)二次設(shè)備中的邏輯功能。

2.3 在發(fā)電中的應(yīng)用

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，交流器是核心設(shè)備，在結(jié)合運(yùn)用整流器和逆變器的條件下，能夠促使風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，這種電能的電壓、頻率等各項(xiàng)參數(shù)可滿足并網(wǎng)運(yùn)行規(guī)則要求。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變流器轉(zhuǎn)變了原本兩電平、三電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，替換為多電平拓?fù)?，如模塊化多電平換流器、H橋級聯(lián)型換流器等，進(jìn)一步提升了發(fā)電系統(tǒng)的電壓等級。同時，電力電子技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，還能夠大幅度降低線路損耗，從而縮減電力傳輸成本，適用于大規(guī)模的海上風(fēng)電開發(fā)。當(dāng)前，將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)施并網(wǎng)運(yùn)行后，可增加發(fā)電系統(tǒng)功能，如頻率變化監(jiān)測、功率調(diào)控等。

3 結(jié)論

綜上所述，電力系統(tǒng)是一個相對比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它的運(yùn)行穩(wěn)定與否直接關(guān)系到電能質(zhì)量的優(yōu)劣。鑒于此，可將電力電子技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)當(dāng)中，借此來提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，在確保其安全、穩(wěn)定的前提下，提升整個系統(tǒng)的運(yùn)行效率，這不但有助于經(jīng)濟(jì)效益的提升，而且還能帶來巨大的社會效益。

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