浅谈电子技术在电力系统中的应用

陈斌

摘 要：随着科学技术的进步，电子技术开始渗入到电力系统的各个环节，得到越来越广泛的应用。尤其是提出柔性交流输电概念之后，人们更加关注电子技术在电力系统工中的应用，相继研究出很多种设备。就现代电子技术在电力系统中的应用做简要分析。

关键词：现代电子技术；电力系统；应用

1 电子技术在电力系统中的重要性

随着电子技术的不断发展和日益完善，现代电子技术在电力系统中的应用也越来越广。现代电子技术在电力系统中的有以下三方面的作用：

（1）现代电子技术促进了电子智能化进展。现代电子技术的出现，使得信息处理与功率处理相互结合统一，促进了现代电子技术与微电子技术的融合，可能引发新的技术革命。

（2）现代电子技术优化了电能的配置和使用。在现代电子技术的处理下，电能的配置和使用将会向着更为合理、更为智能、更为高效的方向发展，有利于人类社会可持续发展的目标的实现。

（3）现代电子技术促进了机电一体化等新兴产业的发展。据有关专家预测，电能在现代电子技术处理之后，再应用于各种机电设备中，是微电子技术推广到各个传统产业或新兴产业的有力支持。

（4）现代电子技术促进了高频和变频技术的快速发展。现代电子技术在电力系统中的应用，能够促进相关机电设备向高频和变频技术方向发展，进而实现最高的工作效率以及机电设备向小型化、微型化转化的目标。

2 现代电子技术在电力系统中的应用

2.1 在发电环节中的应用

对于自然能发电设备，现代电子技术能够调节自然能发电机速度和频率，通过调节机组的速度以及转子励磁电流的频率，便可以获得最大有效功率。对于大型发电机，其静止励磁的控制方式由于其采用的晶闸管整流自并励方式，且结构简单，可靠性高以及造价低，目前已被世界各国的电力系统所推广和使用。在发电厂的风机水泵的变频调速上的应用，传统的风机水泵耗电量大约占到火电设备总耗电量的百分之五十以上，其设备运行效率较低。而根据现代技术所开发出来的低压或高压变频器则不同，它不仅做到了风机水泵的变频调速，而且还达到了很好的节能目的。

2.2 在配电环节中的应用

配电系统目前急切需要解决的问题便是如何加强电力系统供电的可靠性以及提高电能的质量。而加强电能质量，除了要满足设备电压、频率、谐波以及不对称度等的要求之外，而且还要抑制配电系统各种状态的波动和干扰。而现代电子技术的应用便解决了这一问题，现代电子技术与现代控制技术相结合，可以将传统的电力系统设备的缩小，但不改变其原理，结构和功能。而且由于其潜在的需求巨大，市场介入相对容易，以及开发投入的成本相对较低，目前已被广泛的应用于各行各业中。

2.3 在输电环节的应用

（1）柔性交流输电技术。20世纪80年代后期，柔性的交流输电技术出现。近年来发展迅速。柔性交流输电技术指电力电子技术与现代控制技术结合，以实现对电力系统电压、参数、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。由于传统的调节电力潮流的措施只能实现部分稳态潮流的调节功能，而且，由于机械开关动作时间长、响应慢，无法适应在暂态过程中快速柔性连续调节电力潮流、阻尼系统振荡的要求。因此，电网发展的需求促进了柔性交流输电这项新技术的发展和应用。到目前，FACTS控制器已有数十种，都实现了通过控制电力系统中一个或几个变量（如电压、功率、阻抗、短路电流、励磁电流等），从而增强交流输电或电网的运行性能。近年来，柔性交流输电技术在美国、日本、瑞典、巴西等国重要的超高压输电工程中已经得到应用。国内也对FACTS进行了深入的研究和开发。

（2）高压直流输电技术。世界上第一项晶闸管换流阀实验工程于1970年在瑞典建成，取代了原先的汞弧阀换流器，标志着电力电子技术正式在直流输电中得到应用。随着技术的发展，新一代的HVDC技术采用GTO、IGBT等可关断器件，以及脉宽调制等技术，省去了换流变压器，使得整个换流站可以搬迁，可以使中型直流输电工程在较短的输送距离具有强大的竞争力。此外，可关断器件组成的换流器，因为采用了可关断的电力电子器件，可避免换相失败，对受端系统的容量没有要求，因此可用于向孤立小系统如海上石油平台、海岛等供电，今后还可用于城市配电系统以及用于接入燃料电池、光伏发电等分布式电源。近年来，直流输电技术取得了新的发展，轻型的直流输电器件采用IGBT等可关断电力电子器件组成换流器，应用脉宽调制技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无交流电源的负荷点送电的问题，同时大幅度简化设备，降低了造价成本。

（3）静止无功补偿器的应用。静止无功补偿器是采用晶闸管为基本元件的固态开关取代了电气开关，从而实现了快速、频繁的控制电抗器和电容器的的运行方式进而达到改变输电系统导纳的目的。静止无功补偿器有不同的回路结构，按照控制对象以及控制方式的不同可以分为晶闸管投切电容器、晶闸管投切电抗器以及晶闸管控制电抗器。

2.4 在节电环节中的应用

现代电子技术在节电环节中的应用，首先可以减少设备的无功损耗，进而提高设备的功率因数，从而可以节省电网或电气设备的电量，最大限度的保障供电的安全。其次，采用现代电子技术可以实现变负荷电动机的调速运行。因为电动机是最直接的耗电体，其耗电量是最大的，然而对电动机本身所进行的节电措施仅仅是一种常用的措施，则基于现代电子技术通过变负荷电动机的調速技术进行节电才是最佳方法，同时，要想获得更好的节能效果，只有将二者进行有效的结合，才能发挥出其更大的效能，才能为我国的电力事业做出最大的奉献。

3 电子技术在电力系统中应用的发展趋势

按当前形势来看，最具有可靠性的电子技术是电力电子技术在未来的发展中的新热点。电力电子技术采用了技术先进的表面贴装，将存流器件、触发器、主要电源等几种器件集成在一起，具有多重功能，大大的缩小了电力电子装置的重量和体积，同时也降低了损耗和成本，提高了工作的效率。而新型材料又是电力电子器件发展的基础，所以新型材料的发展也是电力电子技术发展的一个瓶颈。近些年来，出现了碳化硅等新型半导体材料。

4 结束语

综述，现代电子技术目前已取得了飞速的发展，其新材料、新结构器件的研发速度也大大加快，在各行各业中的应用也越来越广泛。面对这样的好形势，广大电子技术人员以及电力系统管理人员应该抓住这一机会，利用好这一契机，将现代电子技术更好的应用于电力系统之中，发挥出本能的效能，最终为我国现代电子技术的发展以及我国电力系统的良好发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1] 赵传英.浅谈电子技术在电力系统中的应用[J].中国科技纵横，2011（6）：189.