王雪鳳

[摘 要]對智能電網(wǎng)的建設現(xiàn)狀以及發(fā)展的趨勢進行了分析，闡述了我國智能電網(wǎng)的技術特點。由于智能電網(wǎng)具有數(shù)字化、信息化等重要特點，因此電力工程技術是智能電網(wǎng)建設的重要手段。 本文中主要針對這類電氣自動化技術和其電力工程技術在智能電網(wǎng)中的應用進行了探討。

[關鍵詞]電力工程技術；電氣自動化；智能電網(wǎng)；建設；應用

一、電力工程中電氣自動化技術

1. 全控型電力電子開關逐步取代半控型晶閘管 50 年代末出現(xiàn)的晶閘管標志著運動控制的新紀元。它是第一代電子電力器件，在我國至今仍廣泛用于直流和交流傳動控制系統(tǒng)。由于目前所能生產的電流/電壓定額和開關時間的不同，各種器件各有其應用范圍。 GTR 的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項參數(shù)影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題，使得人們把主要精力放在根據(jù)不同的特性設計出合適的保護電路和驅動電路上，這也使得電路比較復雜，難以掌握。 MOS 控制晶閘管（ MCT ）是一種在它的單胞內集成了 MOSFET的品閘管，利用M OS 門來控制品閘管的開通和關斷，具有晶閘管的低通態(tài)電壓降，但其工作電流密度遠高 IGBT和 GTR ，在理論上可制成幾千伏的阻斷電壓和幾十千赫的開關頻率，且其關斷增益極高。

2. 變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展隨著電力電子器件的更新，由它組成的變換器電路也必然要換代。應用普通晶閘管時，直流傳功的變換器主要是相控整流，而交流變頻船動則是交一直一交變頻器。當電力電子器件進入第二代后，更多是采用PWM 變換器了。采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少 了高次諧波對電岡的影響，解決了電動機在低頻區(qū)的轉矩脈動問題。

3. 交流調速控制理論日漸成熟 1971 年，德國學者 F ， Blaschke 發(fā)表論文闡明了交流電機磁場定向即矢量控制的原理，為交流傳動高性能控制奠定了理論基礎。矢量控制的基本思想是仿照直流電動機的控制方式，把定子電流的磁場分量和轉矩分量解耦開來，分別加以控制。它需要檢測轉子磁鏈的方向，且其性能易受轉子參數(shù)，特別是轉子回路時間常數(shù)的影響。加上矢量旋轉變換的復雜性，使得實際的控制效果難于達到分析的結果。 1985 年德國魯爾大學的 Depenbrock 教授首次提出了直接轉矩控制的理論，接著 1987 年又把它推 廣到弱磁調速范圍。大致來說，直接轉矩控制，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標系下分析計算與控制電流電動機的轉矩。采用定子磁場定向，借助于離散的兩點式調節(jié)（Band 一 Band 控制）產生 PWM 信號，直接對逆變器的開關狀態(tài)進行最佳控制，以獲得轉矩的高動態(tài)性能。

4. 通用變頻器開始大量投入實用從產品來看，第一代是普通功能型 U / F 控制型，多采用 16 位 CPU ，第二代為高功能型 U /F 型，采用 32位DSP或雙 16 位CPU 進行控制，采用了磁通補償器、轉差補償器和電流限制拄制器.具有挖土機和“無跳閘”能力，也稱為“無跳閘變頻器”。這類變頻器目前占市場份額最大。第三代為高動態(tài)性能矢量控制型。

5. 單片機、集成曳路及工業(yè)控荊計算機的發(fā)展以 MCS-51為代表白 8 位機雖然仍占主導地位，但功能簡單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產的 PIC系列單片機及CMS97C系列單片機等正在推廣，而且單片機的應用范圍已開始擴展至智能儀器儀表或不太復雜的工業(yè)控制場合以充分發(fā)揮單片機的優(yōu)勢另外，單片機的開發(fā)手段也更加豐富。在集成電路方面，需要重點說明的是集成模擬乘法器和集成鎖相環(huán)路及集成時基電路在自動控制系統(tǒng)中運用很廣。

二、智能電網(wǎng)概述

目前，全世界范圍內的氣候變化越來越頻繁，且由于人口的劇增，能源的供應也越來越緊缺，因此，智能電網(wǎng)在全球中不斷地被關注。在幾年前，美國政府為了恢復經(jīng)濟的良好運行，將智能電網(wǎng)的建設作為核心策略，來解決由于能源引起的危機，并利用它來促進其他產業(yè)的健康發(fā)展。在我國，智能電網(wǎng)的建設更是一項緊急的任務。

三、電力工程技術在智能電網(wǎng)建設中的總體應用

第一，電源領域的應用。電力工程技術能夠為智能電網(wǎng)的各種設備提供不同的電源。具體包括直流、變頻以及恒頻的交流電源等。例如，在蓄電池充電中，一般是采用直流電源，在變電所的操作中，既可以采用直流電源，也能用交流電源，而在大型或者小型的計算機中，可以采用高頻的開關電源。

第二，輸電中的應用。由于智能電網(wǎng)要求具有較高質量的電能以及較為穩(wěn)定的電網(wǎng)工作狀態(tài)，而實現(xiàn)這些要求需要電力工程技術中的諧波抑制技術以及無功補償技術的支持和配合。另外，電力工程中也不斷出現(xiàn)新的裝置，這些功能和智能電網(wǎng)的建設要求相符合，因此，能夠在智能電網(wǎng)建設中加以應用。

第三，發(fā)電中的應用。電力工程技術是一種現(xiàn)代的新技術，它通過電力和電子設備，實現(xiàn)電能的轉化以及控制，大大降低了能量的消耗量，同時還能減少機電設備的使用，工作效率也因而提高。

四、電力工程技術在智能電網(wǎng)建設中的具體應用

第一，電能的質量優(yōu)化技術。該技術在智能電網(wǎng)建設中的應用，需要建立在電能的質量等級劃分以及評估方法體系的完善的基礎上，對供用電的接口所具備的經(jīng)濟性能進行分析，從而建立起用戶經(jīng)濟性以及技術等級這兩個評估體系，并借助法律法規(guī)的不斷完善，來促使智能電網(wǎng)的建設往經(jīng)濟且優(yōu)質的方向發(fā)展。

第二，柔性交流輸電技術。該技術是將清潔度高的新能源等輸入電網(wǎng)中的主要技術，它是在微處理以及微電子技術，電力技術、電子技術以及相關的通信和控制技術的基礎上形成的能夠對交流輸電實現(xiàn)靈活控制的技術。

第三，高壓直流輸電技術。當前的直流輸電系統(tǒng)中，很多環(huán)節(jié)都采用交流電，但是輸電過程是用直流電的。采用該技術能夠利用控制換流器，實現(xiàn)整流或者逆變的工作狀態(tài)。能夠應用在遠距離或者近距離直流輸電工程中，還能為一些孤立的地域例如海島供電。

第四，能源轉換技術。未來社會中的能源發(fā)展方向應該是實現(xiàn)低碳經(jīng)濟能源。也就是將能源的消耗量以及對環(huán)境的排放和污染控制在最低水平上，低碳經(jīng)濟能源的核心是在能量的轉換上采用先進技術對其進行創(chuàng)新，實現(xiàn)能源的高效利用。目前，太陽能與風能等自然能源已經(jīng)成了世界上利用最多的用于能量轉換的能源。

五、電力工程技術在智能電網(wǎng)中的重要意義

在電力系統(tǒng)方面，能夠降低總發(fā)電所需要的燃料費用，這樣就能夠在一定程度上降低成本，減少建設投資，電網(wǎng)的輸送效率也會有所提升。

在用電客戶方面，可以提供比較便捷的服務，不僅終端能源的利用效率大大的提高，而且電量消費也能夠節(jié)約利用，供電可靠性和穩(wěn)定性也會大幅度的提高，電能的質量也會有所改善。

在環(huán)境與節(jié)能方面，可以在提高能源轉換效率，節(jié)能減排的同時，促進清潔能源的創(chuàng)新與開發(fā)，除此之外土地的整體利用率也會有所提升。

其他方面，主要就是對我國社會生活以及國家經(jīng)濟的有利影響，能夠促進我國經(jīng)濟的協(xié)調可持續(xù)發(fā)展，同時拉動就業(yè)，緩解就業(yè)壓力，有利于社會的穩(wěn)定。能源供應方面也能夠保障其安全性，能源轉換效率也會有所提高，交通運輸壓力就會相應的減輕。

實際上我國還是一個發(fā)展中國家，就技術而言，還需要有很大的提升，所以在經(jīng)濟全球化的今天要真正的發(fā)展技術，提高我國的智能電網(wǎng)建設質量，就需要充分利用經(jīng)濟全球化這把雙刃劍，充分利用國際國內兩種市場兩種資源，有效地規(guī)避不利因素來發(fā)展自己。只有電力工程技術不斷地發(fā)展和創(chuàng)新，才能夠促進我國電力事業(yè)的進步。當然專業(yè)性的人才也是必不可少的，不僅要加強我國的教育事業(yè)，培養(yǎng)動手能力比較強，理論知識比較豐富的實干人才，同時也要引進國外具有豐富經(jīng)驗的國際人員，為我國的智能電網(wǎng)建設提供比較新鮮的元素，促進我國智能電網(wǎng)的健康發(fā)展。

六、結束語

眾所周知，電氣自動化技術是當今世界最活躍、最充滿生機、最富有開發(fā)前景的綜合性學科與眾多高新技術的合成。其應用范圍十分廣泛，幾乎滲透到國民經(jīng)濟各個部門，隨著我國科技技術的發(fā)展，電氣自動化技術也隨之提高。本文通過對智能電網(wǎng)在我國建設中的發(fā)展趨勢及特點的分析，提出了電力工程在智能電網(wǎng)建設中的重要應用，對在智能電網(wǎng)建設中的總體應用、具體技術應用以及關鍵技術的應用進行了探討。通過實例表明，電力工程技術的應用，對于促進智能化電網(wǎng)的建設，優(yōu)化能源結構以及提高經(jīng)濟效益具有重要作用。

參考文獻：

[1]《中國智能電網(wǎng)基本特征及其技術進展評述》，?？担Ψ?，楊衛(wèi)東，《電力系統(tǒng)自動化》2009年17期