配电网电力电子装备的互联与网络化技术探讨

摘 要：随着社会生产力的不断发展，互联网技术与配电网电力电子装备的结合越来越密切，从传统的电能调节、电能配送等功能已经转向复杂性的电能调控管理。配电网电力电子设备的网络化发展趋势为电力配送技术带来了一系列的变革，本文从电力电子装备技术概述入手，对电力电子装备的互联与网络化技术进行了探讨。

关键词：配电网；电力电子装备；互联与网络化技术

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

0 前言

现阶段通信技术与电力电子技术的结合逐渐成为配电网络的发展趋势，而且电力电子技术的广泛应用，将引起配电网系统以及电能用户端相应的变革。电力电子技术与通信技术的融合，促使电力电子装备进化为一体化集成系统，有利于推进配电网网络化发展，因此对电力电子装备的互联与网络化技术进行探讨具有一定现实意义。

1 电力电子装备技术

1.1 半导体开关器件

半导体开关器件是电力电子装备技术的基础，主要包括IGBT、IGCT、SCR 等器件[1]。提升现有半导体开关器件的水平与性能，并开发新型半导体开关器件是现阶段电力电子装备技术研究的重要课题。在半导体开关器件研究过程中，对器件材料的选取、对器件工艺的选择都会对整体电路性能产生较大的影响。通过对半导体开关器件的磁性元件与绝缘材料进行改进，可以在降低能耗的基础上减小器件体积。

1.2 变换器

变换器作为电能功率的处理器，可以将某种幅度、某种频率的电能输入形式，通过相应的变换操作转变成另一种幅值与频率的电能，从而确保电能可以适用于多样化的配电系统与电能用户端，保证配电网络的顺利配电。

1.3 电子电力系统

在配电系统中大型的电力电子装备通常需要较多的变换器以及辅助电路完成配电工作，这些半导体开关器件、辅助电路以及转换器就构成了电子电力系统。在电子电力系统整体中，会设置多个变换器对电能进行相应处理，同时变换器存在级联、并联、串联等多种连接方式。

2 电力电子装备的互联和网络化技术

2.1 电力电子装备互联和网络化技术概述

现阶段电力电子装备技术被广泛的应用到我国智能电力系统的发电、输电以及配电环节，而配电系统中的电力电子装备技术尤为重要，然而配电网对于各个电力电子装备的运行缺乏有效的协调，导致配电网的电能管理难以得到有效的控制[2]。配电网中电子电力装备的互联与网络化技术主要是通过通信技术以及互联网技术将各个电力电子装备进行连接，从而实现电力电子装备间的连接、通过将各电力电子装备的实时状态数据进行收集并向中枢区域发送节点指令，可以在整体上对电力电子装备的运行进行有效协调，而这种利用互联网技术对电力电子设备进行调控的技术，被称为电力电子互联网技术。

2.2 电力电子装备互联和网络化技术三要素

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将储能电池、普通用电器等各种电气设备以及分布发电等终端接入配电系统。即插即用的功率接口主要通过将系统内部各种设备不同电能输入形式进行合理转换，使其电能输入形式与电网相匹配。从这一方面讲，即插即用的功率接口本质上也是一个电力电子设备，同时随着现代化信息技术的发展，即插即用的功率接口还应当具备相应的通信接口，并通过支持标准操作协议实现网络的连接，可以将终端设备的运行信息上传至网络端口，从而接受调控指令。

2.2.2 能量路由器

能量路由器是整个电力电子装备网络化技术中的智能管理模块，同时也是低压区域网与中压配电网和低压区域网的相应接口，在运行过程中可以实现电能的双向流动，不仅可以提供可再生能源的电力电子设备使用，还可以提供相应的低压直流母线[3]。与此同时，能量路由器也应当具备相应的通信接口，并通过支持标准操作协议实现网络的连接，可以将终端设备的运行信息上传至网络端口，从而接受调控指令。对指令值的确定由终端设备的实际工作状态所决定，能量路由器可以有效地限制故障电流、保证低压穿越，并完成维持低压配电网的电压稳定的任务。由于在配电过程中实际面对的电能用户有所不同，能量路由器的功率等级以及电压等级存在差异性。

2.2.3 标准的操作系统

电力电子装备互联网技术中的基础内容是信息流与能量流，同即插即用的功率接口、能量路由器相同，标准的操作系统是一个通用的网络协议，可以利用即插即用的功率接口以及能量路由器对电子电力装备互联网中所有电力电子装备进行识别与检测，并对各个电力电子设备进行统一协调。

3 结论

总而言之，电力系统通常分为发电系统、输电系统以及配电系统三部分，其中配电系统面向电能用户，主要从输电系统接收电能分配给电能用户。作为一个时变性系统，配电网电力电子装备技术主要是通过电力电子装备的运行实现电能的变化，通过互联网通信技术与电力电子装备技术相结合，有利于推进我国智能电网建设。

参考文献：

[1]何湘宁，宗升，吴建德，李武华，赵荣祥.配电网电力电子装备的互联与网络化技术[J].中国电机工程学报，2014（29）：5162-5170.

[2]王惠铎，张挺，宋斌斌.配电网电力电子装备的互联与网络化技术探讨[J].电子技术与软件工程，2015（21）：23.

[3]张军.电力系统保护电器网络化研究[D].河北工业大学，2011.

作者简介：白鹏菲（1987-），女，山东济南人，本科，电气助理工程师，研究方向：电气自动化。