电力系统中电力电子技术的应用探究

电力系统中电力电子技术的应用探究

(云南红河技师学院云南省红河州开远市661600)

摘要:随着经济的发展,电力系统呈现出越来越很重要的作用,日常生活、学习、娱乐都离不了电,特别是现在计算机网络技术的发展,电子产品的普及,无线网络的存在,使得人们已经离不开电子产品,也离不开电了。现如今我国电力系统发展趋势良好,人们的生活水平提高,用电量也在不断增加,并且用电量不均衡问题严重存在,电力系统依旧存在许多问题需要改进。电力电子技术是为一门专业学科,特别是在当下网络信息技术的发展下,电力电子技术的优势更加显著,应用范围更加广泛,在电力系统优化建设中,发挥重要作用。本文主要通过了解电力电子技术和目前电力系统的现状,分析电力电子技术在电力系统中的应用方式。

关键词:电力系统;电力电子技术;应用探究

一、电力电子技术概况

(一)电力电子技术的具体内容(请在此段中补充说明电力电子的一些知识)

电力电子技术主要介绍电路的基本概念、基本定律及分析方法,电路的暂态分析;单相正弦交流电路;三相电路;半导体基础知识;晶体管及基本放大电路;集成运算放大器及应用;数字逻辑电路基础;逻辑代数与逻辑函数;组合逻辑电路以及时序逻辑电路,电力电子的逆变流技术等。电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术,现在它已经成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门基础学科。电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科,主要内容包括电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。电力电子器件以半导体为基本材料,最常用的的就是单晶硅,以半导体物理学为理论基础;电力电子电路吸收了电子学理论,通过器件的特点开发了许多电能转换电路,这些电路能够控制、保护、显示二次回路及外围电路。电力电子技术主要应用于交直流电机、冶金工业、航天航空等。相对与传统的电工技术而言,电力电子技术明显更具智能型和全面性,随着人工智能的发展和电力电子技术的进步,目前的电力电子技术已经结合了人工智能技术和计算机网络技术的特点,实现了高频处理技术。现在的电力电子技术是一门交叉性、综合性很强的学科,主要集合了电子信息和电力电子技术为一体,是现代计算机技术的技术支撑。如今的电力电子技术运用范围广泛,拥有较大的优势,例如可将单元器件并联组合,集成在基片上实现全型控制,这就是集成化处理技术,在实际应用中能够发挥重要作用。

(二)电力电子技术的特点

电力电子技术内容涵盖较多学科,内容较为复杂,作为一门新学科,其具有的特点是:

1、集成化。集成化的电力电子技术最基础也是最显著的一个特征,将各单元的元件结合在一起,组成功能模块,通过中心控制可以让功能模块独立运行,又可实现整体操作,互相配合。

2、高频化特征。如果说集成化是最基础的特征,那么高频化就是电力电子技术最亮眼的特征。这几年电力电子技术发展迅速,电子元件的运行不仅能够实现节约电力,还能做到高效的运行效率,连接计算机,实现电子全程自动化,高效的运行效率就是电力电子技术的招牌。

3、高效化。电力电子技术能够实现导通损耗降低,保障电力系统设备高效运行。

4、全程控制化。电力电子技术可实现对设备全程运行监控,实现自动化监控是现在技术最根本的要求。

(三)电力电子技术的发展现状

电力电子技术随着时代的发展在不断进步,虽然技术有了很大的提升,但是依旧存在一些问题需要继续完善。对电力电子技术进行升级完善,还需要专业的科学技术研发人员不断的研究。目前,主要以高校研究为主,企业科研成果投入成本太大,风险高,正在致力于科研的企业不多。

二、电力系统发展现状

电力系统的稳定关系着人们日常生活的质量,近几年,我国用电量持续增加,各地区的用电量发展也存在差异。

(一)我国电网分布情况

我国电力系统总共分为六大电网,主要是西北电网、东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、南方电网。我国电力来源大部分来源于火电,小部分来源于水电,风电和核电占比非常小。西北电网供电量较少,其他电网供电量多,并且西北部分能源多,这就造成了东部地区电力能源不足的情况,西电东送由此诞生。云南水利发电资源丰富,有部分电能输送到东部地区。我国第一条直流高压送电,就是一条能把云南丰富的电能送到东部地区的输电线。

(二)电力系统建设现状

1、发电技术升级。我国以火电发电为主,水电及其他能源发电为辅,我国每日供电量巨大,为满足人民的用电量要求,我国已经成功掌握了先进的火力发电技术,电力工程发展处于世界领先水平。我国的电网分布也带动着电力技术的发展,因地制宜,在合适的地方实行风力发电等,这些都推动了我国电力事业的发展。

2、调整电源结构。由于我国资源分布不均,用电量存在区域差距,所以电力发展的侧重点就是要调整电源结构,加强水能、风电、生物能源发电,发挥可再生资源的作用,提高资源利用率,降低不可再生能源的利用,实现环保发电。

(三)发展可再生能源发电技术

1、风力发电规模扩大。20世纪50年代开始我国风力发电开始发展,从吉林、辽宁等开始发展小型风力发电场,但是随后风力发电又有所停滞,直到70年代中期,能源危机下,我国对风力发电又开始进一步研究,并在各地设置风电设备。

2、发展地热发电。石油作为世界首要能源资源,受到各国的重视,我国石油资源大部分依赖进口,当世界第一次石油危机爆发时,我国也意识到要开发新能源,地热能由此开始发展。全国共建立了7个地热发电厂,但是随着时代的发展,地热发电厂开始逐渐关闭,我国的地热技术较为落后。

3、太阳能发电。当地球有限的资源限制开发后,我们想到了太阳,这个给我们提供光和热的远方资源,我们可以加以利用。太阳能一被提出,就受到许多国家的相应,20世纪90年代末,我国开始发展光伏发电产业。随着研究的深入,我们现在制造的多晶硅电池已经具有国际水平,还生产出口给其他国家。

4、核能发电。在国家的指示下,我国核电经过了20多年的发展,已经取得了许多显著成绩,核电工业基础已经初步形成,未来我国还会继续大力发展核电工业。

(四)电力系统现状

根据2017-2022年电力系统的可研报告我们可以知道,我国的经济水平不断提高的同时,人们的素质和认识也在不断提高,人们对电力市场的看法也不一样了。现代电力市场是自由的,电网的发展促进了电力系统的进步,特别是计算机网络发展的年代,电力系统自动化也开始逐渐普及开来,电力系统的更新推动了其稳定性和安全性。

三、电力电子技术在电力系统中的价值

电力电子技术被运用在电力系统中已经不新奇了,许多电力公司都已经开始将其投入电力系统的各个阶段。电力电子技术对电力系统有何作用,其价值在哪里,我们都需要了解。

(一)电力电子技术提高了发电设备的性能

电力电子技术的一大特点就是能够高效运转。电力系统的发电设备通过电力电子技术可以提高性能,如果加入催化剂,将发电设备发挥到极致,达到事半功倍的效果。例如励磁系统,它是发电机组的重要设备,主要作用就是调节励磁,以维持定子电压稳定,如果在励磁系统中加入电力电子技术控制,在发电过程中,既能保证安全,又能提高性能。

4、对水利资源丰富的地区,可更加大力水能发电。水能是很好的环保的清洁能源,充分利用,可使煤矿资源得到保护。

(二)为输电过程减少损耗

学过高中物理的都知道,在输电过程会有电力损耗,为了减少损耗,才采用高压运输,但是即便是高压运输,损耗也是难免的,就如同我们的西气东输工程,在运输过程中就损耗了许多。我国现在可控硅生产工艺有先进的生产技术,可生产大功率的可控硅元器件,电力电子技术得到了应用。这样使得输电的安全和稳定性得到提高。采用直流高压送电成为了现实,直流高压送电能减少送电损耗,减少输送电览材料。这是传统电工技术输送电路不可比的。大功率可控硅组成的电力电子器件构成与应用,发展了输送电技术,我想,将会带来对传统电力运输的升级。

(三)促进电力系统一体化

电力电子技术的研究和发展应用,在电力系统中运用能够提高其运行效率,并且科学合理的利用网络系统,将电力系统升级管理,做到机电一体化,使得电力系统能够更加安全、便利。

(四)保障电力系统自动化运行

智能是新时代的发展方向,电力系统也需要朝着自动化、智能化发展,通过电力电子技术和电力系统的有机融合,能够实现电力系统自动化运行,给电力系统未来的发展提供良好的基础。

(五)保证配电环节安全

电力系统中重要的一步就是配电。配电的目的就是保证供电的稳定和安全。电力电子技术能够使配电系统在进行配电过程中,保持电压稳定和安全,大大提高了配电系统的安全性。

四、电力电子技术在电力系统中的具体应用

电力电子技术运用于电力系统后,就开始逐渐衍生出越来越多与电力系统相匹配的技术,这些技术都让电力系统的发展更近一步。

(一)在电力发电过程中的应用

发电阶段对于电力系统而言非常的重要,刚提及的励磁系统有了电力电子技术的帮助,提高了运行效能。除了励磁系统外,还有变速恒频励磁器,它主要作用在水力发电和风力发电中,它的作用就是降低外界因素对发电效能的影响,提高发电稳定性。

(二)在电力运输中的应用

电力运输分为直流电和交流电两种。直流电主要是应用晶闸变流设备,在运输前,首先需要保证电力系统的安全和稳定,然后再合理调节直流电,进入电力系统中。交流电使用的是交流输电技术,其将电力电子技术和机械技术、自动化技术相结合,在专业人员的操作下,实现低损耗运输。在这两种技术中,电力电子技术被运用在其中,起到了很好的促进效果。

(三)在配电中的应用

配电系统运用电力电子技术能够提高稳定性,将电子变压器运用在配电系统中,就能够克服过去配电不稳定的缺点。其主要在配电中的运用有即插即用的功率接口、操作系统。

(四)节能应用

电力电子技术运用能够使电力系统减少损耗。

1、电机调速。电机是电力系统的主要设备,运用电力电子技术能够减少电机能耗,主要是电力电子技术有变负荷电机调速功能,通过精准的精度和调速,调节其到最佳状态,控制电机运行中的损耗,就能够节省30%以上的电量,目前该技术已经被广泛应用。

2、控制无用功损耗。电力系统损耗的主要方式就是无功损耗,想要实现节能减耗,就需要对无功损耗进行优化,通过对变压器、电动机等设备的调控,维护供电质量,保证电气设备的无功平衡,就能够做到降低损耗。

(五)变电站的应用

过去变电站还需要人为看守,现在加入电力电子技术,能够实现智能无人值守变电站,全网都进行自动化监控,节约了许多人力。当前许多电力企业都采用工业以太网技术,将电力系统与网络相结合,加强电力设备的通信功能,从而保障变电站的安全性和可靠性。

五、结语

在了解电力电子技术的应用后我们也要注意,运用电子新技术接入网络时,要保证网络的安全,我们都知道网络安全是妨碍网络发展的第一要素,我们使用网络的同时也要保证网络的安全性,避免违法分子借助网络截取电力系统信息,造成电力系统的不安全。当然,随着信息技术的发展,电力系统的模式也会更加先进,网络安全问题也会有更加严谨安全的保护网加以保护,当前的电力电子技术作用在未来将会更进一步。

参考文献

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