淺談電子技術在電力系統中的應用

陳斌

摘 要：隨著科學技術的進步，電子技術開始滲入到電力系統的各個環節，得到越來越廣泛的應用。尤其是提出柔性交流輸電概念之后，人們更加關注電子技術在電力系統工中的應用，相繼研究出很多種設備。就現代電子技術在電力系統中的應用做簡要分析。

關鍵詞：現代電子技術；電力系統；應用

1 電子技術在電力系統中的重要性

隨著電子技術的不斷發展和日益完善，現代電子技術在電力系統中的應用也越來越廣。現代電子技術在電力系統中的有以下三方面的作用：

（1）現代電子技術促進了電子智能化進展。現代電子技術的出現，使得信息處理與功率處理相互結合統一，促進了現代電子技術與微電子技術的融合，可能引發新的技術革命。

（2）現代電子技術優化了電能的配置和使用。在現代電子技術的處理下，電能的配置和使用將會向著更為合理、更為智能、更為高效的方向發展，有利于人類社會可持續發展的目標的實現。

（3）現代電子技術促進了機電一體化等新興產業的發展。據有關專家預測，電能在現代電子技術處理之后，再應用于各種機電設備中，是微電子技術推廣到各個傳統產業或新興產業的有力支持。

（4）現代電子技術促進了高頻和變頻技術的快速發展?，F代電子技術在電力系統中的應用，能夠促進相關機電設備向高頻和變頻技術方向發展，進而實現最高的工作效率以及機電設備向小型化、微型化轉化的目標。

2 現代電子技術在電力系統中的應用

2.1 在發電環節中的應用

對于自然能發電設備，現代電子技術能夠調節自然能發電機速度和頻率，通過調節機組的速度以及轉子勵磁電流的頻率，便可以獲得最大有效功率。對于大型發電機，其靜止勵磁的控制方式由于其采用的晶閘管整流自并勵方式，且結構簡單，可靠性高以及造價低，目前已被世界各國的電力系統所推廣和使用。在發電廠的風機水泵的變頻調速上的應用，傳統的風機水泵耗電量大約占到火電設備總耗電量的百分之五十以上，其設備運行效率較低。而根據現代技術所開發出來的低壓或高壓變頻器則不同，它不僅做到了風機水泵的變頻調速，而且還達到了很好的節能目的。

2.2 在配電環節中的應用

配電系統目前急切需要解決的問題便是如何加強電力系統供電的可靠性以及提高電能的質量。而加強電能質量，除了要滿足設備電壓、頻率、諧波以及不對稱度等的要求之外，而且還要抑制配電系統各種狀態的波動和干擾。而現代電子技術的應用便解決了這一問題，現代電子技術與現代控制技術相結合，可以將傳統的電力系統設備的縮小，但不改變其原理，結構和功能。而且由于其潛在的需求巨大，市場介入相對容易，以及開發投入的成本相對較低，目前已被廣泛的應用于各行各業中。

2.3 在輸電環節的應用

（1）柔性交流輸電技術。20世紀80年代后期，柔性的交流輸電技術出現。近年來發展迅速。柔性交流輸電技術指電力電子技術與現代控制技術結合，以實現對電力系統電壓、參數、相位角、功率潮流的連續調節控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。由于傳統的調節電力潮流的措施只能實現部分穩態潮流的調節功能，而且，由于機械開關動作時間長、響應慢，無法適應在暫態過程中快速柔性連續調節電力潮流、阻尼系統振蕩的要求。因此，電網發展的需求促進了柔性交流輸電這項新技術的發展和應用。到目前，FACTS控制器已有數十種，都實現了通過控制電力系統中一個或幾個變量（如電壓、功率、阻抗、短路電流、勵磁電流等），從而增強交流輸電或電網的運行性能。近年來，柔性交流輸電技術在美國、日本、瑞典、巴西等國重要的超高壓輸電工程中已經得到應用。國內也對FACTS進行了深入的研究和開發。

（2）高壓直流輸電技術。世界上第一項晶閘管換流閥實驗工程于1970年在瑞典建成，取代了原先的汞弧閥換流器，標志著電力電子技術正式在直流輸電中得到應用。隨著技術的發展，新一代的HVDC技術采用GTO、IGBT等可關斷器件，以及脈寬調制等技術，省去了換流變壓器，使得整個換流站可以搬遷，可以使中型直流輸電工程在較短的輸送距離具有強大的競爭力。此外，可關斷器件組成的換流器，因為采用了可關斷的電力電子器件，可避免換相失敗，對受端系統的容量沒有要求，因此可用于向孤立小系統如海上石油平臺、海島等供電，今后還可用于城市配電系統以及用于接入燃料電池、光伏發電等分布式電源。近年來，直流輸電技術取得了新的發展，輕型的直流輸電器件采用IGBT等可關斷電力電子器件組成換流器，應用脈寬調制技術進行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負荷點送電的問題，同時大幅度簡化設備，降低了造價成本。

（3）靜止無功補償器的應用。靜止無功補償器是采用晶閘管為基本元件的固態開關取代了電氣開關，從而實現了快速、頻繁的控制電抗器和電容器的的運行方式進而達到改變輸電系統導納的目的。靜止無功補償器有不同的回路結構，按照控制對象以及控制方式的不同可以分為晶閘管投切電容器、晶閘管投切電抗器以及晶閘管控制電抗器。

2.4 在節電環節中的應用

現代電子技術在節電環節中的應用，首先可以減少設備的無功損耗，進而提高設備的功率因數，從而可以節省電網或電氣設備的電量，最大限度的保障供電的安全。其次，采用現代電子技術可以實現變負荷電動機的調速運行。因為電動機是最直接的耗電體，其耗電量是最大的，然而對電動機本身所進行的節電措施僅僅是一種常用的措施，則基于現代電子技術通過變負荷電動機的調速技術進行節電才是最佳方法，同時，要想獲得更好的節能效果，只有將二者進行有效的結合，才能發揮出其更大的效能，才能為我國的電力事業做出最大的奉獻。

3 電子技術在電力系統中應用的發展趨勢

按當前形勢來看，最具有可靠性的電子技術是電力電子技術在未來的發展中的新熱點。電力電子技術采用了技術先進的表面貼裝，將存流器件、觸發器、主要電源等幾種器件集成在一起，具有多重功能，大大的縮小了電力電子裝置的重量和體積，同時也降低了損耗和成本，提高了工作的效率。而新型材料又是電力電子器件發展的基礎，所以新型材料的發展也是電力電子技術發展的一個瓶頸。近些年來，出現了碳化硅等新型半導體材料。

4 結束語

綜述，現代電子技術目前已取得了飛速的發展，其新材料、新結構器件的研發速度也大大加快，在各行各業中的應用也越來越廣泛。面對這樣的好形勢，廣大電子技術人員以及電力系統管理人員應該抓住這一機會，利用好這一契機，將現代電子技術更好的應用于電力系統之中，發揮出本能的效能，最終為我國現代電子技術的發展以及我國電力系統的良好發展做出更大的貢獻。

參考文獻：

[1] 趙傳英.淺談電子技術在電力系統中的應用[J].中國科技縱橫，2011（6）：189.