電力電子技術在電力系統(tǒng)的應用

1、電力系統(tǒng)自動化技術概述
電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等環(huán)節(jié)組成。通常將發(fā)電機、變壓器、開關、及輸電線路等設備稱作電力系統(tǒng)的一次設備，為了保證電力一次設備安全、穩(wěn)定、可靠運行和電力生產(chǎn)以比較經(jīng)濟的方式運行，就需要對一次設備進行在線測控、保護、調(diào)度控制等，電力系統(tǒng)中將這些測控裝置，保護裝置，有關通信設備，各級電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計算機系統(tǒng)，（火）電廠、（水核能、風能）電站及變電站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)等統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的二次設備，其涵蓋了電力系統(tǒng)自動化的主要技術內(nèi)容。
1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動化
1.2 變電站自動化
1.3 發(fā)電廠分散測控系統(tǒng)

2、當前電力系統(tǒng)自動化依賴IT技術向前發(fā)展的重要熱點技術
當前電力系統(tǒng)自動化依賴于電子技術、計算機技術繼續(xù)向前發(fā)展的主要熱點有：
2.1 電力一次設備智能化
常規(guī)電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規(guī)二次設備的部分或全部功能就地實現(xiàn)，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關”、“智能化開關柜”、“智能化箱式變電站”等。電力一次設備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強度電磁場干擾，關鍵技術是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標準等技術問題。
2.2 電力一次設備在線狀態(tài)檢測
對電力系統(tǒng)一次設備如發(fā)電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關等設備的重要運行參數(shù)進行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設備實時運行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設備的維修保養(yǎng)周期，提高設備的利用率，為電力設備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保
障。近年來電力部門投入了很大力量與大學、科研單位合作或引進技術，開展在線狀態(tài)檢測技術研究和實踐并取得了一些進展，但由于技術難度大，專業(yè)性強，檢測環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產(chǎn)品還需一定時日。
2.3 光電式電力互感器
電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備，其作用是按一定比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標準數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設備體積和質(zhì)量也越大；信號動態(tài)范圍小，導致電流互感器會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號畸變；互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。因此不少發(fā)達國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標準。國內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關鍵技術是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。在這里，電磁兼容、
絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術難點之一。
2.4 適應光電互感器技術的新型繼電保護及測控裝置
電力系統(tǒng)采用光電互感器技術后，與之相關的二次設備，如測控設備，繼電保等裝置的結構與內(nèi)部功能將發(fā)生很大的變化。首先省去了裝置內(nèi)部的隔離互感器、)*+轉(zhuǎn)換電路及部分信號處理電路，從而提高了裝置的響應速度。但需要解決的重要關鍵技術是為滿足數(shù)值計算需要對相關的來自不同互感器的數(shù)據(jù)如
何實現(xiàn)同步采樣，其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設計。
2.5 特高壓電網(wǎng)中的二次設備開發(fā)
“十五”后期，針對經(jīng)濟和社會發(fā)展對電力的需求，電網(wǎng)企業(yè)在科技進步方面的步伐明顯加快。在代表當今世界輸變電技術最高水平的特高壓領域，國家電網(wǎng)公司的晉東南,南陽,荊門特高壓試驗示范工程可行性研究已于-月下旬通過評審，有望年底開工建設，這項試驗示范工程的特高壓輸電電壓為1000KV。
另外我國南方電網(wǎng)公司也準備建設一條800KV的云廣特高壓直流輸電線路。
為特高壓輸電線路配套的一次和二次設備需要重新研發(fā)或從國外引進。開發(fā)特高壓輸電二次設備的主要技術關鍵點是特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定控制技術和現(xiàn)場設備電磁兼容、抗干擾能力、絕緣等特殊問題的解決。