配電網電力電子裝備的互聯與網絡化技術

林清泉

摘要 在我國電力事業與互聯網技術不斷發展的過程中，兩者逐漸得到了有效的融合，網絡技術在配電網中的相關電力電子裝備方面的應用也越來越廣泛，使得電力電子裝備的功能越來越多樣化，從原本簡單的電能調節、配送等擴展到了系統性、全局性的電網調控管理。互聯網的發展推動了配電網電力電子技術創新和變革，文章主要分析了配電網電力電子裝備的互聯與網絡化技術。

【關鍵詞】配電網 電力電子裝備 網絡化技術

現如今，網絡技術已經滲透到各個行業領域當中，電力行業也不例外，配電網的電力電子裝備也越來越智能化、自動化。互聯與網絡化技術的應用，還使得配電網中電力電子裝備的各項性能都得到有效的提升，從而也提升了配電網的運行效率。因此，配電網電力電子裝備和網絡化技術的結合已經成為如今電力行業積極研究的重要課題，具有非常重要的現實意義。

1 配電網中的電力電子裝備技術

1.1 變換器

變換器屬于一種電功率處理器，其主要的功能就是改變電能的幅度和頻率，這種功能、作用能夠有效保障配電網的高效配電和電力用戶的有效用電。近年來，我國在變換器方面也取得了一定的成就，隨著相關技術研究人員的不斷專研，逐漸在其拓撲機構方面取得了較大的進步，這能夠有效控制雙向以及多向電能的流動。同時，在變換器不斷更新進步的過程中，其運行效率也逐漸提升，甚至可以達到99%。特別是對于較大功率的電力系統來說，變換器是必不可少的重要電力電子裝備。

1.2 半導體開關

半導體開關可以說是配電網電力電子裝備的核心器件，其性能是配電網電力電子裝備技術的應用效果的主要影響因素，所以，選用半導體開關時應該特別注意其材料以及工藝。

1.2.1 材料

在某種程度上，電力電子裝備運行過程中的溫度會對其有較大的影響，所以，研究人員不斷地對其材料進行研究，盡量降低其工作時的溫度，經過研究人員不懈的努力，許多新型的半導體材料逐漸被應用，比如硅，其在功率較大、壓力較高的半導體開關中應用效果比較好，能夠使半導體器件的熱傳導效率得到有效提升，所以其具有較大的優勢。GaN也是一種新型的半導體材料，其對于頻率較高的半導體開關由較好的應用效果，頻率至少是1MHz，GaN具有較高的電子遷移率，有利于提升器件的各方面性能。

1.2.2 工藝

隨著科技的快速發展，半導體器件的制作和加工的工藝水平也得到了有效的提升，這不僅能夠提升導體的開關速度，也能夠有效降低導體開關過程中的損耗和驅動功率，而絕緣材料與一些磁性元件的運用與改善，也有效降低了半導體開關的能耗，縮小其體積。

1.3 電力電子裝備系統

該系統主要包括電路以及多個變換器兩大組成部分，并且其在大型的電力電子裝備中有較廣泛的應用。一般來講，在該系統中變電器可以進行能量處理，但是，由于部分系統的規模較大，所以需要多個控制器來保障系統的穩定、高效運行。控制器主要包括以下兩種：變化器控制器以及系統控制器。前者主要負責的是單一變化，而后者主要負責的是所有變換器的穩定運行。

2 電力電子裝備的互聯和網絡化技術

2.1 電力電子互聯網技術概述

目前，在電力系統的發電、輸電、配電各個環節中都廣泛應用了電力電子裝備技術，尤其是配電環節，但是，配電網系統在各電力電子裝備運行過程中的協調控制方面還存在一些問題，影響了配電系統的電能管控工作。而將互聯與網絡化技術應用到配電網中電子電力裝備上能夠有效解決這些問題，其主要工作原理就是利用通信和互聯網技術連接配電網中的各個電力電子裝備，進而通過網絡收集各個電力電子裝備的運行數據，并將相關的節點指令發送到中樞區域，這樣就可以全面、有效地協調各個電力電子裝備的運行。這種通過網絡技術調控電力電子裝備的技術就是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

這種功率接口具有將各種電氣設備、發電等終端接入到配電網功能。雖然各種設備間電能的輸入形式具有一定的差異，但是這種接口能夠將電能轉變為功能，而且還能夠把不同設備電能的輸入形式直接轉變為與配電網匹配的輸電形式，如此一來一個功率接口接口就只服務于一個電力電子裝備。同時，該種借口還包括了通信接口，可以進行網絡連接。該通信接口需要具有識別終端設備的功能，并且能將終端設備的運行信息上傳，然后接收配電系統發出的指令。

2.2.2 能量路由器

對于電力電子裝備網絡化技術來說，能量路由器屬于智能管理模塊，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，在運行過程中能夠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。此外，能量路由器也需要具備通信接口，并能夠實現網絡的連接，能把終端設備的運行信息上傳到網絡端口，進而接受調控指令。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，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 操作系統

對于電力電子互聯網技術來講，其具有兩個必不可少的重要因素，即信息流和能量流。標準化的操作系統其實就可以看作是一種通用的網絡協議，其能夠統一、協調系統中的全部功率接口，還可以有效協調能量路由器。除此之外，標準化的操作系統還應該具有識別和檢測網絡中設備的功能，這對于整個系統的網絡管理工作具有十分重要的意義。目前，大部分操作系統的能量層已經比較成熟了，但是在通信層方面還有一些不足需要完善。

3 結束語

綜上所述，在配電網中電力電子裝備技術具有非常重要的作用，其發展決定著配電網的各項性能，并直接關系著配電網的運行狀況。而在互聯網技術的應用下，配電網電力電子裝備的功能、運行效率等方面都有了較明顯的提升，所以，應該不斷加強網絡技術在配電網電力電子裝備中的應用。

參考文獻

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