配电网电力电子装备的互联与网络化技术

付佳良 马彩娟

摘要：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。本文主要分析探讨了配电网电力电子装备的互联与网络化技术，以供参阅。

关键词：配电网；电力电子装备；互联与网络化技术

现如今，网络技术已经渗透到各个行业领域当中，电力行业也不例外，配电网的电力电子装备也越来越智能化、自动化。互联与网络化技术的应用，还使得配电网中电力电子装备的各项性能都得到有效的提升，从而也提升了配电网的运行效率。因此，配电网电力电子装备和网络化技术的结合已经成为如今电力行业积极研究的重要课题，具有非常重要的现实意义。

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中重要的组成部分，下面重点对半导体开关器件进行详细介绍，首先介绍器件使用的材料。该器件的主要制约因素是工作温度。近几年，新型半导体技术发展较快，具有代表性的是SiC和GaN。通常，SiC的应用领域为功率非常大的半导体器件。和传统材料相比，SiC穿场强度和热传导率都在稳步提升。GaN主要应用于高频器件的制造，一般具有很高的迁移率，可能会达到2200cm2/（Vs）。对于器件工艺，当前半导体器件的制作水平不断提升，加工工艺也较之前具有一定的优势。以上两项工作的发展提升了半导体开关器件的速度，降低了开关降损，且制作时逐渐改进元件和材料，逐渐减小了器件占用的体积。

1.2变换器

变换器能够将某一组参数的输入电能转换成另一组参数的电能，以提升其在配电网中的适用性，它是有效的电能功率处理器。近年来，电力电子装备变换器技术一直在不断发展，变换器效率显著提升，甚至很多变换器都能够达到99%的高效，拓扑结构也得到了一定的创新，已经实现了双向、多向的电能流动控制。同时，为了使变换器与现有配电网的容量相匹配，工作人员也可以采用串联或并联的形式将多个变换器连接起来。

1.3电子电力系统

客观来讲，电力系统主要由各类型电力、变电设备和电力电子装备组成，其中变电设备对于电力电子系统的高效运行具有重要的促进作用。变电设备的联系类型中存在不少差异，有串联、并联、混联等等。鉴于变电设备结构的复杂性，因此与变电设备相配套的控制设备也要具有多样性的特点。从技术原理的层面来讲，控制设备主要有系统控制类和变电控制类两大类。详细地讲它们的工作原理分别是：（1）系统控制类。系统控制类设备能够实时收集并分析其所控制的各个变电设备的状态数据信息，同时分别对这些状态数据信息进行分析，结合不同的分析结果来合理化调控变电设备，促进配电工作的完成。（2）变电控制类。变电控制设备的控制范围相对于系统控制类设备来讲较为有限。它主要调控的事特定的变电设备，维持变电设备的常态化运行进而承担起整个系统的运算、驱动、防护等作用。总的来讲，系统控制类和变电控制类设备相互配合相互促进，最终以高效率的智能化状态来控制电力企业的配电网系统。

2配电网电力电子装备的互联和网络化技术应用

近几年，随着科学技术的不断进步，电力电子装备开始被广泛应用到电力系统运行中，尽管能将配电网功率连接在一起，但却不能实现电力电子设备的协调运行，对配电网管理灵活性和控制性能发挥非常不利。在这种情况下，电力电子装备的互联和网络化就逐渐成为电力行业主要研究方向，可将电力电子装备看作是一个个节点，借助互联网技术和通信技术手段将所有节点连接起来，这就是所谓的电力电子装备互联，并且通信网络还可将节点使用情况通过数据信息准确反映出来，并发出相应指令确保电力电子装备能够协调运行，大大提高配电网管理灵活性和可控性能力。

2.1插即用功率接口

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能量路由器

对于电力电子装备网络化技术来说，能量路由器属于智能管理模块，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，在运行过程中能够实现电能的双向流动，不仅可以提供可再生能源的電力电子设备使用，还可以提供相应的低压直流母线。此外，能量路由器也需要具备通信接口，并能够实现网络的连接，能把终端设备的运行信息上传到网络端口，进而接受调控指令。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，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。

2.3操作系统规范标准

对于配电网电力电子装备互联和网络技术来说，相对规范操作系统是其得以顺利运行首要前提，不仅具备网络设备识别监测使用功能，而且还能做好统一协调处理工作，进一步完善能量层，促使智能化设备使用性能得到不断加强，便于为社会大众提供更高质量电力服务。

3结束语

电力电子装备的发展不仅有效提升了配电网的性能，还推动了直流配电网的发展。通信技术与其的结合实现了配电网电力电子装备的互联，充分满足了电能形式多样化的需求，形成了集成性的电力系统，即电力电子互联网。电力电子互联网的运用在保证电能高效利用、电力系统稳定运行方面发挥着至关重要的作用，有利于我国电力事业的发展。

参考文献：

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[2]尹力，张红旺.配电网电力电子装备的互联与网络化技术[J].电子技术与软件工程，2017（03）：240.

[3]白鹏菲.配电网电力电子装备的互联与网络化技术探讨[J].山东工业技术，2016（06）：181.

（作者单位：国网天津市电力公司城南供电分公司）