电力电子技术在智能电网中的应用

山西铁道职业技术学院 郭文花

1 引言

电力电子技术是现阶段进一步实施智能电网计算技术的具体体现，随着智能电网计算机化和信息化水平的提高，电力电子技术的相应作用也随之日趋明显。本文进一步介绍了电力电子技术在我国智能电网中的实际应用发展情况，有效体现了电力电子技术在我国智能电网发展过程中的重要性。

2 电力电子技术概述

电力电子技术包括电力电子设备和电路两方面，电力电子设备和电路是电力电子技术的两个主要领域，其发展经历了三个阶段——半可控、完全可控、复杂可控的发展过程，并结合集成电路控制。目前，该型的缺点是功率低，但这是现阶段我国电气工程进一步持续发展过程中的一个非常重要的方向，广泛应用于电力电子整流电路中的电路设计阶段，具有一定的普遍性。此外，自20世纪八十年代以来，逆变器电路已成为基本要素，并在电路设计中得到了广泛的应用，但开关电路仍占主导地位。电力电子电路向与高频通信趋势相反的方向发展，出现了电路拓扑等形式[1]。

同时，微处理器的数字控制也在发展，逐步取代了模拟控制，这也是电力电子技术发展的新方向，将电子系统控制技术推向了一个新的水平。对于远距离传输和大功率传输，直流输电的优点很明显，其功能是通过可控硅器件的功能实现的。灵活的交流输电也需要电力电子技术中的相应设备来完成其功能，谐波抑制和反应性补偿在电力系统中非常重要。晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管电容器（TSC）是电力电子技术中补偿无功功率的重要机制。新的电力电子设备，如电源滤波器（APF）和静态同步补偿器（STATCOM），具有较高的特性，能较好地补偿谐波。因此，电子产品在电力电子系统中的广泛应用是非常重要的。

3 电子技术的发展与特点

智能电网主要是指在现有网络基础上结合、更新和优化信息技术的综合技术。同时，以电网建设的实际要求为目标，最大限度实现环境保护和节能，提高电网运行的整体稳定性。此外，从技术角度看，根据我国的实际变化，智能电网的电气和电子技术需要全面升级，以符合有关的建筑标准。

首先，必须减少任何技术都无法负担的环境污染。此外，在兴建智能网络的过程中，有关人员须全面而审慎地考虑实际的技术指标，以确保最佳地满足和管理环境需求。其次，智能网络在技术指标和技术诊断上要完全智能化，使智能网络能够实现运行参数的自动调整，自动纠正网络运行中的故障。至于最聪明的网络，必须是高度互动的，才能有效地确保和提高工作效率和质量。所谓的互动，不仅仅表现在对智能网络各个组成部分的技术知识上，也需要在客户机和服务器之间进行更紧密的系统集成，这大大提高了服务质量。此外关于技术应用，应该强调的是，可再生资源的双向自动控制技术和网络管理得到充分利用。随着科学技术的进步，许多新材料被用于智能电网，以支持电子产品在智能电网中的应用，其对电子技术在现代智能网络中的应用具有重要意义，包括材料制造和电子电路转换技术[2]。

4 电力电子技术在智能电网中的作用分析

4.1 维护网络安全

电网作为必要的基础设施，对国家的经济发展和社会文明的发展具有重要意义。从目前我国网络的发展趋势来看，与西方发达国家相比，其结构较简单，在该领域建立智能网络还存在较大差距。建立智能网络的基本保证是安全，但近年来频繁的气候异常和自然灾害对我国电网的安全产生了较大影响，间接确定了智能网络的发展趋势。电力电子技术在智能电网中的应用促进了系统结构的有效优化，并对电流分布进行调节，有效地解决了系统能量传输失效的问题。电力电子技术的应用也有助于电力系统的运行，大大提高了网络的自维护能力，保证了网络的安全稳定运行。

4.2 促进网格优化

智能网络是一个交互式系统，可以实时控制许多变化。智能网络是由用户对能源的需求和环境的变化驱动的，这与网络系统的应用基础是一致的。近年来，随着我国科技的蓬勃发展，电力电子技术领域出现了积极的变化和创新。随着智能网络在智能电网中的成功应用，网络建设提高了优化损耗和误差分布的效率，同时也对电能质量进行了重大创新[3]。

4.3 实现资源的合理分配

能源短缺仍然是阻碍我国经济发展的一个重大问题，当前我国的能源相关问题日益尖锐，发电用能问题刻不容缓。电力电子技术在智能电网建设中的应用不仅有助于现有资源的优化配置，但也为环境保护和资源保护提供了一定的作用和价值。

4.4 电力电子技术具有一定的稳定性

目前，智能网络建设过程中仍存在较多问题，在当前形势下，在智能电网系统的实际发展过程中，有效保障其经济效益和社会效益，首先必须确保整个系统更加安全和稳定。为在智能网络中最大限度地利用电力电子技术，有关人员必须从实际的角度制定适当的标准和规范。

4.5 提高电能输出质量

实际上，由于我国的经济实力和科技进步，各行业也在加快发展步伐，大大增加了公众对电力的需求。智能电网的安全性和可靠性也受到更严格的要求，传统的供电网络在过去已经不能完全满足现代实际需求，整个电力供应链的安全风险不断提高、发生相关事故的可能性也不断增加。进一步应用电力电子技术可以有效地改善这些问题，同时也在一定程度上提高了功率输出的稳定性，不仅提高了智能网络运行的安全性和稳定性，还可以进一步节约能源。

5 电力电子技术在智能电网中的应用分析

5.1 开关控制单元

传统的电气系统使用开关来节省变压器和元件占用的空间，但在切换这些高频时会发生太多的损耗，这会对电路效率和一些额外的EMI产生不利影响。软开关调节器很好地消除了这个缺点，特别是在降低噪音和开关磨损方面，目前许多电气系统都采用了软开关调节器，研究表明当开关频率超过1MHz时，将多个简单电路组合成一个组合，在一些情况下提高了电气系统的性能，扩大了柔性开关的应用。

5.2 智能电网故障保护

故障发生后，电路都会出现泄漏现象。过去解决这一问题的方法是尽快断开保险丝、断路器和电流继电器，保护主要电路。但在现阶段，电子控制越来越小，功率增加，传统的保护系统装置已经不起作用。因此，为了减少泄漏现象，可以进一步安装相对来说比较特殊的电子电流保护电路。一旦检测到泄漏问题，将进一步及时输出或调整相应的装置[4]。

5.3 有源滤波器的应用

基于电力电子器件的有源滤波器的应用原理是：为了分析电力系统补偿元件的工作状态，得到相应的半光谱波长电流，然后使用补偿装置；光谱波电流产生具有相同分量的电流比较。为了实现谱波电流与产生电流的相互抵消，该方法的应用将从根本上避免电力系统中谱波电流的产生，并取代基波电流。基于电力电子技术的有源电力滤波器具有响应速度快、抗干扰能力强等优点，主要由补偿元件和具有控制功能的工作电流电路组成。有源电力滤波器的应用可以检测和分析电力系统随时间变化的补偿电流，实时得到系统的频谱和无功电流，基本保证了系统的安全，进一步确保电力系统运行稳定可靠。

5.4 高压直流输电技术的应用

在现阶段，我国大部分电厂主要传输交流电压，但交流电压传输时会发生大量能量损失。因此，许多发电厂开始转向应用以电力电子技术为基础的直流和高压电流传输技术，从而有效地实现了直流交流重构。一般来说，直流输电方式应用于大容量远程输电设备，应用了高压直流输电技术，将交流电压转换为无损耗直流，并通过直流进行转换。在直流情况下，提供更高的服务质量。

5.5 电力电子技术在配电过程中的应用

为了分配优质的电力资源，配电系统必须在配电过程中满足频率和电压的稳定性和影响要求，以及相关的配电条件，如谐波，电力电子技术被认为是配电环节质量控制的一个组成部分。如上所述，FACTS技术是一种允许调节输电和提高电压的技术，通过在配电网中添加电力电子设备来实现电流和功率控制[5]。FACTS技术被进一步开发用于现阶段新的电力电子技术的分配系统，结构和工作原理几乎相同。近年来，电子科技的发展，面向用户的FACTS和电力技术得到了一定程度的完善和集成，最典型的是DFACTS（定制电源）技术。

5.6 静态电抗

随着能源需求的增加，电网对电力的需求也在增加。电网的频繁振荡和一些冲击负荷的增加对电网的稳定性有显著影响，不利于电流回路的低频振荡。静态补偿装置可以增加电气系统的相关元件和负载，降低电气系统的功率损耗，调节和稳定电路中的电压，同时提高所消耗电能的质量。

5.7 柔性电流传输技术

柔性电流传输技术是在电力电子技术基础上发展起来的一种新技术，与其他技术相结合，可以灵活、快速地控制开关和传输，该技术的应用可以有效地提高交流电网的稳定性。在智能网络中，利用现有的传输技术可以有效地控制传输系统的一些重要参数，降低能源企业的运营成本。此外，应用柔性电流传输技术可以控制大流量，有效防止电路级联断开，从而在一定程度上提高智能网络的稳定性和可靠性。

5.8 加强对整体智能网络的监管

智能电网可以理解为能够适应人们日常用电需求的整个操作系统，因此在应对方面必须有足够的灵活性，而电力电子技术是一种相对来说非常有效的手段。在这个阶段，可以进一步积极开发电力和电子相关技术，并取得了非常显著的成果。然而，实际上来说也存在一些不容忽视的问题因此，在应对方面必须有足够的灵活性，而电力电子技术是一种非常有效的手段。在这个阶段，积极开发电力电子相关技术，并取得了非常显著的成果。然而，也存在一些不容忽视的问题。现阶段我国电网总体结构还比较落后，有很多地方需要改善。因此，对于智能网络的整体管理和控制是很重要的。

5.9 增加设备使用效率

尽管在电力电子技术领域取得了重大进展，但我国没有完整的电力电子仪器评估标准。也就是说，不能判断设备的可靠性和功能价值。我国目前也在扩大这方面的研究，采用评价标准并研究其价值。但不可否认，这项技术代表了我国智能电网发展的技术飞跃，减少了不必要的损失，提高设施利用率，促进智能电网的发展。

6 结语

目前，世界上不可再生资源的数量正在减少，地震和全球变暖等极端天气事件继续影响着全体人口的日常能源需求。因此，智能电网改革是大势所趋。在智能电网中灵活使用先进的电力电子技术也已成为电网发展的标准，这不仅保证了智能电网的安全稳定，而且进一步巩固和优化了智能电网的环境，有效利用了可再生资源，为中国能源产业的可持续发展作出了贡献。智能电网是我国电网发展的必然趋势，电力电子技术与智能电网的结合不仅提高了电网的稳定性和智能性，而且满足了能源用户对供电质量和稳定性的需求。随着电力电子技术在计算机网络中的广泛应用，数字网络正变得越来越数字化，较大改善了电力公司与用户之间的互动，使电力公司能够更好地为客户服务。