电力电子技术在智能电网的应用

1、电力电子技术在智能电网的应用 随着我国经济的不断发展，国家对电力的需求进一步增长，对电能质量的要求也进一步提高。智能电网拥有自愈性、自适应性、可靠性、兼容性等优良特征，很好的满足了社会对电网的要求。它的这些优良特征与电力电子装备在智能电网中的广泛应用息息相关。 本文主要从高压直流输电，柔性交流输电，静止无功补偿装置、智能开关等方面阐述现代电力电子技术在智能电网中的应用。前言：智能电网目前已成为电网发展的趋势，智能电网的概念于2000年由美国电科院首先提出，2005年，欧洲成立了智能电网欧洲技术论坛，2006年，欧洲发布关于智能电网的研究报告，详细阐述了智能电网的理念和方法。2008年，美国科罗

2、拉多州Boulder建成美国第一个智能电网城市（高骏，高志强，我国统一坚强智能电网建设综述：河北电力技术，2009）。2009年，我国华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统通过验收，目前智能电网建设已经成为国家战略布局中的重要一环（邢敖，电子技术在电力系统中的应用：电子技术与软件工程，2017）。智能电网的建设过程中，现代电力电子装备起到关键性作用。应用在智能电网中的电力电子装备大部分都采用了全控型电力电子器件、各种多电平大功率变流器拓扑和DSP全数字控制技术，尤其是在高压直流输电，柔性交流输电，数字换变电站等方面。这些电力电子装置在电网中的应用能够提高电网的稳定性，提升

3、电能质量。 1FACTS技术在智能电网中的应用 柔性交流输电系统（FACTS）发展到今天共经历了三代技术更新，第一代FACTS装置主要由晶闸管控制的电容器和电抗器组成，第二代FACTS装置采用了门极可关断设备等全控器件，其外部回路不需要加设大型电力设备，第三代FACTS装置采用2台多台控制器复合而成的FACTS装置，具有统一的控制系统。FACTS技术因其灵活、快速的控制特性能够提升电网的输送能力、可靠性和反应速度而在新能源和绿色能源发电方面起到重要的作用（何大愚，柔性交流输电系统概念研究的新进展：电网技术，1997）。FACTS技术包含了传输技术、通信技术和微电子技术，它的应用能够协调局部电网

4、和总电网之间的电能交换。我国智能电网建立的基础是高压输电系统，但高压输电系统对于新能源和绿色能源发电的接入和隔离有一定要求，FACTS技术能够将智能电网中的交流电变换为其他形式，通过对系统电流、电压和功率的灵活控制解决了绿色能源和新能源在高压输电环节的接入和隔离问题并降低了线损。我国的柔性交流输电系统因采用独立控制模式，自换相模式的换流器设备而大幅度提升了电网的输电能力。 2HVDC技术在智能电网中的应用 直流输电在智能电网中应用环节较多，因其稳定性良好，易于调控，传输容量大，传输损耗小等特点得到了广泛关注，高压直流输电技术作为直流输电技术的一种，因其对系统影响小等优点而适合大功率远距离输电（

5、杨安民，柔性交流输电(FACTS)技术综述：华东电力，2006）。高压直流输电（HVDC）技术通过首端与末端的换流站与交流系统相连接，通过在首端换流站进行整流将交流电转换为直流电，然后通过高压直流输电网进行传输，在末端换流站，通过在末端换流站进行逆变，将直流电转换为交流电，再将电能传输到交流电系统。HVDC技术在智能电网中可以通过自换相方式实现对功率的灵活控制来实现新能源和绿色能源接入后的电网稳定性。 3SVC技术在智能电网中的应用 静止无功补偿装置（SVC）通过对电力终端用户进行动态无功补偿可以实现对电力系统无功潮流和电力系统电压进行控制，从而提高电网稳定性。SVC技术在智能电网中的应用能够

6、提高电网电压稳定性、为直流换流器提供无功功率、减小系统低频振荡阻尼从而提高智能电网的暂态、静态稳定性以及电网的输电效率（李家坤，柔性交流输电技术在电力系统中的应用：电力学报，2007）。目前SVC装置已经在我国电网中投入使用，在未来几年中SVC装置将在电网中被更广泛的应用。 4高压变频技术在智能电网中的应用 高压变频技术目前已经发展相对成熟，已经在电力系统中广泛应用。高压变频技术可以通过改变交流电频率而减少能源消耗，对于企业节能减排有积极作用。目前我国的高压变频技术制造工艺精度很高，集成度高，结构紧凑，通过功率单元串联多电平技术，可以提升在实际应用中对电网控制的灵活性，但高压变频技术成本较高，

7、并且会产生高次谐波污染。 5智能开关技术在智能电网中的应用 智能开关技术在智能电网中的应用能够减少电网中电力器件的损耗，对电网起着重要的保护作用（许飞宇，国际电网输电技术发展趋势及应用研究D.华北电力大学(北京)，2017）。智能开关是智能电网的关键部件之一，主要由承担过电压保护和过电流保护的总电源开关，承担漏电保护和过电流保护的分开关，电路以及壳体组成。其中，总电源开关对应一股进线，分开关是由多个开关组成的一个整体，对应多个出线，电路部分包含保护电路，故障电路和执行电路。虽然智能开关能够对指定位置进行断开或者闭合，能够提高电网的安全性，在电网中应用很广泛，但智能开关装置成本较高。 6结论 智能电网是我国电网发展的必然趋势，将电力电子技术与智能电网结合，不但能提高电网的稳定性和智能化程度，还能够满足用电客户对电能质量和供电稳定性的需求。随着电力电子装置在智能电网中的广泛应用，电网数字化程度将加深，大大提升了电力企业与用电客户之间的互动程度，使电力企业能够更好的为用电客户提供服务。同时，随着大数据时代的来临，现代电力电子技术在智能电网中的应用