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智能電網當前發展方向范文1

關鍵詞：智能變電站；技術；應用

中圖分類號：TM6文獻標識碼： A

引言

智能變電站是在數字化變電站的基礎上發展起來的，它充分考慮了智能電網的應用、發展需求，并從變電站自身特點出發，不斷革新其現行的自動化技術，以滿足社會對變電站提出的智能化要求，基于此，智能變電站是確保智能電網實現安全運行與有效控制的基礎，同時也是實現電網發電、配電、送電和用電等需求的重要保證。

一、智能變電站技術內涵

從技術角度上分析，智能變電站的前身實質上是數字化變電站，它的發展離不開后者所具有的技術體系的有效支撐，變電站體系實現了智能化后，可表現出資訊化、互動化等發展特點。其中，信息化是采用數字化的方式來明確表述電網對象、結構及變電站的狀態等詳細數據，自動化是借助先進的信息采集、運輸技術，使智能化電網能自動控制和運行，真正做到智能化管理，而互動則表現為信息之間的交換與傳達，促進電力系統中的各個環節共同發展[1]。

智能變電站中引進了很多集成、先進的智能設備，這就為其實現信息數字化和共享等要求提供了可靠保證，同時，智能變電站的設備還擁有采集、監控信息等功能，基于此，電網還可逐步實現自動化管理、監控等高級功能，從而推動變電站更安全、穩定的向前發展。發揮智能化的功能及優勢，這是智能變電站的最終目標，而要首先這一目標，就必須引進智能化設備，搭建可實現信息共享和互助通信的網絡平臺，這與智能電網技術發展方向基本一致。從這點我們可以看出，未來的智能變電站在其發展中，需要更廣泛的應用數字化變電站技術，并在此基礎上實現其他高級功能，推動智能電網快步向前發展。

二、智能變電站的關鍵技術及其特點

1、智能變電站的關鍵技術

1）集成通信技術。高速、全面集成的雙向通信技術使得電網成為了一個實時交互的開放的動態結構，這種結構能適應智能電網所要求的信息的及時采集和交互通信能力。

2）傳感和測量技術。通過這種技術能有效的評估設備的健康狀況，并能有效的支撐智能電網的繼電保護功能。

3）高級電力設施。高級的電力設施能實現更高的電力輸送容量，增強實時的系統診斷能力。

4）高級控制技術。通過各種高級應用，有利于快速及時的診斷和回應，有利于電網系統的可靠運行，有利于監視關鍵設備提高運行效率。

5）智能決策支持技術。面對海量的電網設備信息，通過先進的可視化技術和決策支持技術，可以增強各級運行人員的決策能力。

2、智能變電站的技術特點

智能變電站技術與網絡、信息監控及信息處理技術有效融合，真正實現了信息智能化控制與互助共享，同時也提供了集成化的裝置設備，這是該技術表現出來的幾大顯著特征。

1）控制終端的介入。計算機終端的介入，讓變電站真正實現了智能化，按照變電站中電能的具體運行狀況，計算機終端系統可在短期內對電能進行判斷，并及時解決各種突發事故，從而將變電站故障、輸變電事故發生率減少到最低。

2）分級控制技術的應用。智能變電站中使用了與國際電力安全標準相適應的分布式控制技術，在電網間隔層、設備層中都裝置了各種可實現自動化控制的設備，讓其擁有各自的分級調控功能，從而幫助中央處理設備減輕其電能負荷，促進設備工作效率進一步提高，通過分級調控的方式來降低和分散各類安全風險。

3）光纖技術的應用和電力裝置的集成化。光纖技術的普及與應用，使智能變電站中的各個控制層都擁有了相應的網絡管理功能，同時讓一、二次設備層與控制中心間的信息能夠順暢傳播和實現共享。在運用計算機數字技術的過程中，還是先了監控電能和管理設備的集成化，在某個特定的區域內還能有效配置各種設備，這就有效的減少了設備的占地面積，降低了安裝成本，同時也使設備能在規定的時間內正常運行。

4）實現了局部乃至全局的智能化控制。現實中，我們應選擇與智能化變電站實際的發展需求相適應的控制設備。基于此，在一次設備中運用光電技術，這就能讓地面控制柜轉變為一個微型的GIS。而在二次設備中安裝具有自動控制和漏電鎖閉功能的智能電流互感器以及高壓電流鎖閉裝置，能幫助我們更有效的發現和解決各種小故障，讓局部設備能真正實現無人職守的目標，而智能化設備能從局部或全局來實現電力設備、電能傳輸的智能化控制。

三、智能變電站在運行維護上的應用

智能變電站與數字化變電站不同，除技術層面更全面以外，更注重運行管理上的應用，增加了順序控制、協同互助、在線監測等高級應用功能。對于運行值班人員來說，智能變電站與常規變電站最直觀的不同之處有兩個方面：順序控制和數字化保護。這些變化的存在，提高了變電值班員的工作效率、縮短了工作時間、減少了運行維護的工作量，但同時也對變電運行人員提出了更高的要求。

1、順序控制

順序控制也稱為程序化操作，在變電站原有標準化操作的前提下，運行值班人員根據操作要求選擇符合的順序控制操作票，變電站自動化系統按照操作票規定的順序執行相關的倒閘操作，每執行一步操作前系統自動檢查防誤閉鎖邏輯，并具有預演、中斷和急停的功能。整個過程由站內智能設備代替操作人員，自動完成操作票的執行。

1）順序控制的對象

智能變電站順序控制的對象主要包括：斷路器、隔離開關、接地刀閘等一次設備以及保護軟壓板的投退等二次設備。

2）順序控制操作票

順序控制操作票采用智能的操作票系統。智能操作票與監控系統合二為一，統一平臺，只要當前設備狀態與操作票狀態一致，就可以快速、直接的生成符合現場要求的順控操作票。順序控制操作票具有一體化圖形、基于變電站實時信息的操作等特點，能夠實現自動根據運行方式安排和變電站實際運行情況正確編寫各種類型的操作票，運行人員只需進行簡單的鼠標操作就可以開出操作票，將運行人員從繁重的手工開票工作中解脫出來，縮短倒閘操作所需時間，提高電網運行效率。

3）順序控制的特點

智能變電站的順序控制建立統一化、標準化的符合IEC61850標準的順序控制模型。順序控制的實施能夠真正實現無人值班，達到變電站“減員增效”的目的；同時通過順控操作，減少或無需人工操作，最大限度地減少操作失誤，縮短操作時間，提高變電站的智能化程度和安全運行水平[4]。

2、數字化保護

1）數字化保護的二次設計

智能變電站保護裝置與智能終端之間通過光纖連接，采用GOOSE網絡通信，大大減少了傳統的二次電纜，簡化了設計，提高了可靠性。同時保護裝置內部及裝置之間的接線大量減少，減輕了現場施工、調試和維護的工作量[5]。

2）數字化保護的程序化操作

常規變電站保護裝置硬壓板的投退操作需要兩位運行人員，監護人對著操作票讀“操作內容”，操作人核對壓板名稱并復述核對正確后進行操作，操作完畢監護人檢查壓板投退是否正確，操作一塊壓板需要1-2分鐘。多塊壓板的投退操作需要重復多次，效率低并且容易發生誤操作。智能化變電站使得數字化保護屏上只保留一塊“投檢修狀態”硬壓板，取消其余全部硬壓板，功能由軟壓板實現，實現了二次設備程序化操作。同時保護裝置還可遠方投退軟壓板、遠方切換定值區等。縮短操作時間、提高工作效率，防止誤操作發生，提高變電站的安全水平。

結束語

總而言之，智能變電站系統使變電站自動化得到進一步提高，測控保護屏和控制電纜得到大幅減少，安裝周期縮短，運行維護工作量減少，可靠性大大提高；因此智能變電站是變電站自動化技術的發展方向和必然趨勢，是實現電網運行節能減排要求的前提。智能變電站的建設站在可持續發展的高度從生產上、發展的迫切需要，考慮技術上、管理上的現實可能，積極探索，穩妥推進。

參考文獻

[1]王林梅,徐碩.智能變電站技術研究與應用[J].機電技術.2012年

智能電網當前發展方向范文2

電網2.0時代

對于許多人來說，智能電網還是一個并不熟悉甚至倍感陌生的詞匯。實際上，智能電網如同互聯網一樣，也是一張真正互聯、互通、互動的網絡，只不過除了數據的傳輸與運算外，智能電網還傳遞實實在在的能量。與傳統電網相比，業界往往將智能電網稱為第二代電網或電網2.0時代。

從字面上理解，智能電網就是電網的“智能化”，其關鍵就是電力的供給與需求、電能的配給與使用同電子信息技術的聯接。如同互聯網引起了人類生活與生產方式的顯著變化一樣，智能電網也將引發現實世界與日常生活中電力配置與使用的全新革命。

對于發電企業和輸電系統而言，智能電網意味著實時在線監測系統，他們不僅可以輕松了解用戶用電情況，還能遠程監視和控制各種電力設施。如當一根大電力動脈發生故障，電能就能立刻從備選線路傳輸，保證永遠不會發生停電。還有，傳統的輸電系統發生事故后，通常需要消費者打電話去電力公司報修，然后電力公司再進行檢查并維修，這種被動的局面在智能電網中是不會發生的。因為，智能電網系統能夠實時采集電網輸電信息，經過計算、處理、分析之后識別事故隱患，從而提前發出報警，確保系統的安全運行。另外，由于電網公司、住宅、企業間的網絡是互聯的，智能電網建成后，電力公司再也不會上門或委托他人查電表，這樣就可以大大降低客服成本。

對于消費者而言，智能電網所創造的神奇則遠遠超出了人們的想象。首先，家用電的電價會根據一天中不同時段來自動定價，居民可以避開用電高峰期的高價電力，降低用電費用；其次，消費者可以看到整個城市、不同地區的用電情況，實現異地買電，如果對當地電價或者服務不滿意，居民完全可以選擇千里之外的異地供電；再次，居民還可以通過計算機網絡了解家庭或個人的電力消費狀況以及實時的價格與服務信息；最后，居民可以像買賣股票一樣買進和拋售電量，普通家庭和小型商業用戶富余的電能通過智能電網可以賣給鄰居或是電網的其他用電方。更加令人關注和驚喜的是，由于智能電網的投入運營意味著所有電動車都可以入網，因此，在智能電網模式下，人們在馬路兩邊就可以看到很多的充電站，它們就如同現在的汽車加油站一樣，可以為電動汽車、油電混合動力車進行充電。駕駛這兩種新能源汽車的人們，完全可以避免因無法及時充電而不能長途駕駛的苦惱。

為此，我們可以梳理出智能電網的基本特征：（1）堅強，即在電網發生大擾動和故障時，電網仍能保持對用戶的供電能力，而不發生大面積的停電事故；在自然災害和極端氣候條件下、或人為的外力破壞下仍能保證電網的安全運行。（2）自愈，即通過強大的實時預警控制系統和預防控制能力，自動故障診斷、故障隔離和系統的自我恢復。（3）兼容，即能支持可再生能源的正確、合理地接入。（4）互動，即實現與用戶的交互和高效互動。（5）經濟，即支持電力市場和電力交易的有效開展，實現資源的合理配置。（6）集成，即實現電網信息的高度集成和共享，采用統一的平臺和模型，實現標準化、規范化和精細化的管理。

國家的戰略追逐

傳統電網已在世界各國運行了100多年，而人們對于智能電網的關注與研究只是最近幾年才發生的事。2006年，美國IBM公司與全球電力專業研究機構、電力企業合作開發了“智能電網”解決方案。這一方案被形象地比喻為電力系統的“中樞神經系統”。在這一系統中，電力公司可以通過使用傳感器、計量表、數字控件和分析工具，自動監控電網，優化電網性能、防止斷電、更快地恢復供電，消費者對電力使用的管理也可細化到每個聯網的裝置。這一結果可以看作是智能電網概念正式誕生的標志。

在全球范圍內，美國政府對于智能電網的重視非其他國家所能比擬。2007年，布什政府制定和頒布了《美國能源獨立和安全法》，首次把美國國家電網輸配系統的現代化與智能電網的概念直接掛鉤。奧巴馬上臺后，首先簽署《美國復蘇和重新投資法》，該法明確規定將為智能電網發展提供45億美元的啟動資金；無獨有偶，在白宮出臺的經濟刺激方案中，用于智能電網研究和建設的政府直接投資資金達到了110億美元；同時，奧巴馬政府聲稱，將投入大量的財力集中對每年要耗費1200億美元的電路損耗和故障維修的電網系統進行升級換代。而就在不久前，美國商務部與能源部聯合宣布了美國智能電網建設的第一批標準，這被認為標志著美國智能電網建設已正式邁步。

實際上，作為美國政府對智能電網建設的一個重要步驟，美國科羅拉多州的博爾德市在2008年已經成為了全球第一個智能電網城市。該市的每個家庭都安裝了智能電表，人們可以直觀地了解即時電價，優先使用風電和太陽能等清潔能源，而安裝的變電站又可以收集到每家每戶的用電情況，一旦有問題出現，便可以重新配備電力。

與美國幾乎同時，歐洲也開始了一項超級智能電網工程，歐盟理事會在能源綠皮書《歐洲可持續的、競爭的和安全的電能策略》強調智能電網技術是保證歐盟電網電能質量的一個關鍵技術和發展方向。而就在前不久，歐盟進一步明確，將依靠智能電網技術，將北海和大西洋的海上風電、歐洲南部和北非的太陽能融入歐洲電網，以實現可再生能源大規模集成。

在亞洲，日本政府已從2010年開始在孤島進行大規模的構建智能電網試驗，韓國成立了具有官方性質的智能電網協會。特別是在中國，官方高層和企業推進智能電網的工作風生水起。目前，中國國家電網公司正在抓緊制定智能電網建設規劃，實踐中的中國智能電網建設分三步走：2009～2010年為規劃試點階段；2011～2015年為全面建設階段；2016～2020年為引領提升階段。

值得注意的是，對于智能電網的稱呼各國可能并不一樣，如中國傾向于用“互動智能電網”，歐洲的說法是“超級智能電網”，美國使用的是“統一智能電網”。另外，有些國家智能電網所依托的資源也有差異，如中國的智能電網以特高壓電網為核心環節，而美國則以高溫超導電網為核心；與此同時，美國的智能電網更多的是從終端客戶入手，注重智能電表等配件產品和服務，而中國的智能電網是一個涉及配電和用戶需求兩側更全面的管理方案，即包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度六個環節。

能源新革命

如果說電力技術的發明是人類對能源開發與利用的一次標志性革命，那么智能電網在能源領域所引發的變革也不亞于前者。

實現對清潔能源的穩定而有效使用是智能電網的最顯著的功用。智能電網的本質就是能源替代和兼容，而從利用角度看，清潔能源只有轉化為電力，才能實現更有效的利用。但是，與化石能源不同，太陽能和風力發電具有不穩定、不連續的特性，而且并網會引起電能質量的下降，這樣，風電入網的效率就低，從而制約了風能的開發和利用。而在智能電網的基礎上，太陽能和風力發電的弱點得到了有效的消除屏蔽，實現了能源資源的有效優化配置。以中國為例，到2020年，中國風電裝機將分別達到3500萬千瓦和1.5億千瓦，太陽能發電裝機分別達到100萬千瓦和2000萬千瓦，核電裝機分別達到1050萬千瓦和8600萬千瓦，3項裝機容量占電力總裝機的16%左右。如果有了智能電網的支持，這部分新能源電能將得到最大程度的利用。

傳統電網所造成能源浪費與流失是不爭的事實。據IBM公司的研究報告稱，由于很少或完全未使用智能設備來平衡負載并監控電力，全球每年損失的電力足夠印度、德國和加拿大使用。無獨有偶，中國國家電網公司的分析報告指出，由于中國全社會用電量約80%來自煤電，以每千瓦平均損失20克計算，相當于每年浪費7676萬噸原煤。但是，在美國，智能電網的投入和使用將使該國能耗降低10%，并每年節省800億美元新建電廠的費用。同時，美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究結果表明，僅使用數字工具設定家庭溫度及融入價格信息，能源消耗每年可縮減15%。若推廣使用需求側監控系統20年，則在建設、維護、運營電廠、變電站和電網方面節省700億美元。同樣，如果中國實現了智能電網的轉型，每年可以節省2.26億噸原煤。

不僅如此，在節約能耗的基礎上，智能電網對于有效地控制和減少溫室氣體排放具有明顯的功效。應當說智能電網的推廣是提高能源獨立性的重要步驟，它可以降低人類對化石燃料的依賴，減少溫室氣體的排放量。據美國“智能電網聯盟”的研究結果顯示，美國國家電網的使用效率每提高5%，就相當于減少5300萬輛汽車的燃料消耗和碳排放。而在中國，到2020年，智能電網技術預計將幫助電力企業減少14%的二氧化碳排放量。

經濟強引擎

傳統能源的有限性與開發使用過程的不經濟極大地制約了全球經濟的正常增長腳步，而智能電網實現了能源的替代，不僅拓展了人類能源利用的空間，而且也帶來了相關產業的勃興，其對經濟的牽引力不言而喻地催發和拉動的是新能源產業。除了能夠拉動電力、通訊等傳統產業發展外，智能電網在構建過程中將發展衍生出新興技術并推進新興產業如風電產業、太陽能產業以及新能源汽車產業的演化形成。因此，圍繞智能電網建設的未來新能源產業將成為各國經濟競爭的焦點。

經濟發展節奏的快速提升是智能電網的必然結果。美國政府的智囊機構信息技術創新基金會與IBM公司共同提交的研究報告指出，如果一年投資100億美元建設可提高供電效率的智能電網和密切監控電力行業輸變電設備，可創造23.9萬個工作崗位。而另一個類數據表明，目前美國大約有1.3億塊電表，倘若包括計算機、傳感器和網絡系統的投資在內，實現市場轉型，這項改革將拉動超過萬億美元以上的投資。如果美國大力發展智能電網產業，8～10年內產業規模將超過5萬億美元；如果美國發展超導電網產業，8～10年內產業規模將超過30萬億美元。同樣，由于特高壓和智能電網的需要，預計今后幾年中國每年電網投資都將在2000億元以上，如果2009年就啟動智能電網的改造，每年有可能拉動國民經濟增長一個百分點左右。

具體到市場而言，智能電網無疑為企業創造了新的經營與競爭空間。應當說，智能電網第一次為互聯網時代的巨頭們提供了參與工業時代最大遺產改造的機會，也正因如此，國際IT巨頭都已披掛上陣。如IBM公司已領先開發出了智能電表，該電表可實時進行用電量和電費的計算；谷歌公司已開發成功利用電表節約電費的應用軟件，并且開始在公司員工家庭中試用。當然，傳統產業在智能電網的商機面前也不甘示弱。如通用電氣（GE）正在開發利用無線通信技術將各地電力消耗的信息傳輸給供電公司的先進技術，同時，GE即將在年底推出配合智能電網的電器產品，包括干衣機、燒水壺、烤爐等。據悉，這些產品都可以在三種耗電模式下工作：當整個電網用電量處在高峰的時候，會自動選擇低耗電模式工作。洗碗機的顯示面板上，更會顯示當前電費價格，讓用戶選擇電價便宜的時候洗碗。

難題有待破解

鑒于對能源領域的革命性作用以及對經濟發展的強大牽引，智能電網在全球走紅已不成問題。然而，從目前來看，智能電網的許多環節基本處于構想階段，某些關鍵性技術還沒有完全解決，因此，單就美國而言，實現智能電網的普及至少需要10到20年時間，其他國家所花費的時間可能更長。

――投資方式問題。智能電網既牽涉到原有電路網絡的改造與升級，又必須對新的設備進行投入，是一項耗資巨大、耗時長久的工程。鑒于所需要資本的龐大和回報周期漫長，完全由企業投資可能性不大，而由政府單方面投入也會受到財政資金的制約，甚至會對民間資本形成“擠出效應”。因此，即使在美國，不同的城市也采取不同的投資方式，有的由政府完全投入，有的部分引進民間資本。不過，無論采取那種方式，對于一些發展中國家而言，智能電網所需要的巨大資本將是一個不小的壓力，智能電網的“全球化”也可能因為資金的約束而止步。

――商業模式問題。即使投資問題解決了，智能電網建成后采取怎樣的商業運營模式也是一個棘手的難題。在美國，80%的智能電網準備由私人部門擁有并運營，而博爾德市的電力供應從發電、輸電到零售的企業都是由市政府所有的。至于其他國家是采取政府所有統一運營還是主要由企業管理運營、抑或是政府與企業聯手運營，既要取決于前期投資方式，又要具體分析市場環境狀況。在沒有統一的商業運營模式前提下，可以通過各種不同的示范項目和工程尋找可行的操作模式。

――統一標準問題。智能電網具有全球化特征，因此應該擁有一套國際化的標準。但是，目前不同的國家對于智能電網標準的制定存在諸多分歧，而且智能電網涉及許多電氣產品和技術、供應商的利益，不同產品供應商會采用不同的技術、標準，選用某種產品有時會出現不同的發展方向和走勢。基于此，美國“智能電網聯盟”目前正與聯合國15家機構和國際標準組織（ISO）進行合作，致力于制定一套智能電網的標準和互通原則，同時，中國與美國也在積極聯合制定一項國際化的智能電網技術標準。

智能電網當前發展方向范文3

關鍵詞：電力通信設備；狀態檢修；策略

前言

隨著市場經濟體制的不斷深入，我國的經濟得到了蓬勃的發展，與國民經濟密切相連的電力事業和電力企業也在這一背景下得到了較快的發展，作為社會經濟中一個不可或缺的組成部分，可以說電力企業的發展狀況直接關系著經濟的發展進度。電力資源是人們生活和生產不可缺少的重要能源。狀態檢修是一種先進的檢修體制，也是生產管理工作的組成部分，是確保電網安全合理有效的運行的重要機制。

如今，為了適應不斷變化是市場需求和人們的需要，國家需要對電力設施進行精細化的管理，電網公司在進行著不斷的探索和革新，不斷的完善著相關的制度和標準，這在一定程度上極大的提高了電網和電力企業的工作質量和效益。不過在電力通信設備的應用上還存在很多問題，還需要不斷的進行探索。有一些指導性規范還不是太完善，各式各樣的問題是屢屢發生。因此需要不斷加強對電力通信工程設備的管理。從而提高電力設備檢修的工作效益。

1 電力通信設備狀態檢修的作用和意義

隨著經濟的發展，電力企業也在不斷的發展、壯大。這就要求通信網絡設施也要隨之發展。高速化和準確化進程的加快使得大型新設備的投產成為可能，從此情形看也預示著通信專業檢修工作量在逐步地增加和提高。如今，在國家電網公司智能化部署戰略中，通信信息平臺在電力系統的應用越來越得到重視，新技術、新工藝、新設備越來越得到更加廣泛的應用，通信設備運行檢修工作的難度也越來越大。相關的工作者需要重視以下兩個方面的工作：一方面，合理的安排檢驗項目和周期、準確地進行狀態評價，通過這樣的方式可以減少電力設備的損耗，提高通信設備可用系數，延長其使用壽命，從而節約設備的維護費用；另一方面，運用狀態檢修數據的儲備和分析，能夠科學的規劃網絡設置，提高電力生產的檢修效率和工作效率，進而能夠提高資源的利用效率，促進國家電網不斷優化健康地發展。

2 通信設備狀態檢修的要點

（1） 落實狀態檢修需要祥光的電力工作者的管理觀念，夯實管理基礎。“修不如換”不是簡單的更換設備，而是要充分的考慮投入和產出的預算，維護好設備轉變到使用好資產，對于難以檢修或多次檢修依然不能使用的設備要進行更換，更換的設備要優于之前的設備。要實現狀態檢修的常態化就要不斷的引進新科技。利用科技手段進行科學的分析。（2）實施狀態檢修必須高度重視數據積累。改變傳統的單一數據單一應用的方式，要進行整體的統籌和規劃，將得到的各項數據進行匯總、歸納，并將其梳理形成系統，從時間、指標等多緯度、多角度對比聯系，實現數據的共享，充分發揮其作用，更有利于使用系統分析的方法進行狀態評價和檢修決策。（3）狀態檢修通常是采用比較先進的在線檢測和輔助診斷技術。從目前發展方向上看，設備在線監測要從告警向預警方向發展，對可表征設備狀態的重要工況量進行監測。人工智能的介入能夠有效的對設備數據進行處理、分析和決策，降低主觀人為的干預性。通信技術的應用使得智能電網的建設步伐不斷加快。（4）貫徹資產全壽命管理理念，更好地發揮通信設備的效益，需要電力企業內部多個部門的密切配合才能得以實現。

3 通信設備狀態檢修的方略

現在大多數電力公司都是按照國家電網公司的相關要求和標準進行建設工作部署，對狀態檢修進行全面的推廣，尤其是要加強二次電路及通信專業的管理，加強狀態檢修標準化的力度，具體來談需要做好下面幾個方面的工作。

3.1 加強組織領導，推動工作扎實有條不紊地開展

要對公司狀態檢修整體規劃進行掌控，同時建立相應的電力調度通信中心工作小組，明確相關的責任人，建立了二次設備狀態檢修常態機制，這樣就分別從管理、技術、資料信息、執行、宣貫與培訓等方面進行工作。由專家組和專業技術人員組成專家組，對實際的工作進行分析，召開專題研討會議，協調各方力量，推進工作進程。按照集團公司統一部署，各供電公司積極構建公司、車間、班組三級管理體系，對狀態檢修進行細化分級開展，落實相關崗位的分配，明確崗位職責，規范信息收集與評價、檢修策略、績效評估的原則和流程，逐步推進全方位狀態檢修的進程。

3.2 健全技術體系，為狀態檢修提供保障

可以借鑒一次設備狀態檢修的經驗，可以根據區域發展的實際情況制定電力設備相關狀態檢驗準則。結合通信專業的特點，細化通信設備狀態檢相關的技術標準和信息收集規范，擬定相應的電力企業通信設備狀態檢修工作流程書，將可能出現的故障和危險提前進行預估，并在現場靈活的進行運用，從而使有關技術標準更加貼近實際，作業流程更加安全完善。

3.3 加強資料與信息收集，制定相應的專業管理技術標準

建立檢修巡檢和運行巡視的信息收集機制，擬定通信設備巡檢的相關指導流程，并將其時間到實際的電力設備檢修工作中，按照周期進行設備巡檢。規范專業資料的收集整理。依托生產運行標準化來建設，按照“5s”標準對所有圖紙資料按專業、資料類別分別定置、編號，實現圖紙資料的定置管理，并開發資料電子查詢系統，方便隨時查閱與更新。

4 成效與收獲

（1） 進一步提高設備管理的科學性、專業性。同時還要重視檢修策略的指導作用，對于”正常狀態”的設備要進行定期的檢查以延長其使用壽命。對于被評價為“異常狀態”或“嚴重狀態”的設備，限期檢修或立即檢修，并縮短其檢驗周期。（2）進一步完善豐富設備狀態信息的獲取方法和手段。（3）不斷完善設備檢驗方法和評價標準。要根據實際的情況進行設備的周期檢測，并及時的進行調整。

5 結束語

總之，我國當前的通訊設備狀態檢修工作還沒有一套完整的流程，需要相關的技術人員進行不斷的實踐和探索，逐步的完善相關的電力設備檢修制度，雖然現在也已經有了一定的成果，但是仍然需要不斷的進行技術的革新和理論實踐。不過這一過程是漫長而復雜的，需要我國的相關技術人員進行持續不斷的探索，克服諸多困難才能夠實現電力通信設備的完全應用。

參考文獻

智能電網當前發展方向范文4

智能變電站中的測控裝置是保證變電站的運行據信息收集和執行設備操作控制的最核心技術，是保證智能變電站安全運行的前提。本文從智能變電站的測控裝置著手進行論述，對當前存在的智能測控裝置進行了研究，希望對促進智能測控裝置的發展提供借鑒意義。

【關鍵詞】智能變電站 測控裝置 測試

隨著經濟的發展和科技的進步，智能變電站的發展成為變電站發展的基本趨勢。智能變電站具體是指用智能化的一次設備和網絡化的二次設備建立起來的變電站。智能化變電站的建立可以充分的實現信息的共享，滿足經濟發展對電力資源的需求。

1 智能變電站的特點

智能變電站是以各種先進、節能、環保以及安全的設備建立起來的新型變電站，它的信息傳輸基礎是高速網絡信息平臺。智能變電站對信息的采集、控制、計量、測量、保護、檢測等各種功能的實現都是自動化完成的。這在很大程度上節約了變電站的運行成本，提高了變電站的運行效率和質量。

智能變電站分為兩個層次，即系統層和設備層。智能變電站的系統層是為了保證實現智能化變電站的站控層的基本功能而設立的，系統層面向全部以及1個以上的高壓設備，利用智能組件獲得智能變電站中所需要的數據，同時對智能化變電站中獲得的數據進行綜合的處理。按照智能變電站和國家電網的基本要求，保證智能化變電站和國家電網的安全、平穩運行，控制智能化變電站中各個設備層的功能實現，保證智能化變電站各個功能的有效落實，為解決國家的用電問題提供強有力的技術支撐。

智能化變電站中的設備層的具體組成部分包括：高壓設備、智能組件以及智能設備三個部分，能夠有效保證智能化變電站的過程層和間隔層功能的實現，同時完成智能化變電站的測量、控制、計量、保護以及檢測等各項功能。

智能組件是智能化變電站設備層中的比較靈活的物理設施，具體包括測量、控制、保護、計算以及監測五個單元。每個單元功能的實現都為保證智能化變電站整體功能的實現提供了技術支撐。

由于智能變電站是利用現代的信息技術來實現變電站的基本功能，其與傳統變電站相比，存在很大的不同。

首先，電氣量信息的自動化輸出，保證了一次、二次系統電氣上的有效隔離，從而減小了開關場、感應和電容耦合等方法對二次設備的電磁干擾。電信道傳輸的清除，保證了二次光纜傳輸處于絕緣的條件下，測控設備的安全性大大提高。在測控裝置的電磁兼容性和絕緣性方面，智能化變電站與傳統變電站相比，要求大大的降低了。

其次，智能化的測控裝置的數據采集源于數字量，與傳統變電站測控裝置中的模擬量相比，電氣量的降壓、濾波等各項工作都變的非常簡單，而且有的工作可以用電子式互感器來做，使得智能化變電站的測控裝置的內部構成變的非常的簡單。

最后，測量電氣量在傳輸中誤差的減小，保證了智能化測控裝置的測量準確性。傳統變電站的電氣量的測量誤差之所以難以控制，就是因為它的電氣量信號是通過電纜傳輸到二次設備的，電氣量的誤差也因為二次回路負荷量的不斷變化而難以固定。但智能化變電站的測控裝置本身是不會出現測量誤差存在的，而且智能變電站的電氣測量誤差僅僅來源于電子式互感器，對電氣量測量的精準性影響很小。

2 智能化變電站測控裝置的新特征

在傳統建筑中，是通過對傳統的電流、電壓互感器的模擬量，實現電纜傳輸的數據轉換，同時利用測控裝置進行模數轉換，最后利用網絡將獲得的信息傳送到傳統變電站的后臺監控系統，進行數據的監測和控制。后臺的監控系統和測控裝置對一次設備的控制作用也只能利用電纜傳輸模擬信號實現，非常的復雜，且極易出現安全隱患。智能化變電站的測控裝置與傳統變電站的測控裝置相比較，就可以避免傳統變電站中測控裝置的弊端，充分實現在變電站中設置測控裝置的目的和意義。

智能化變電站通過對電氣量數據的收集環節和控制環節的智能化使用，利用電子式互感器、合并單元和智能操作箱進行作業，把一次設備收集的電氣量直接得轉換為數字信號，利用光纜傳輸技術進行傳輸，運行控制的進行也通過網絡通信的方法用信息保溫的方法實現。由此可知，智能化變電站在以下方面對測控裝置進行了創新：

2.1 電氣量信息可以自動化輸出

自動化的電氣量信息輸出，確保了一次、二次系統電氣上的有效隔離，從而減小了開關場、感應和電容耦合等方法對二次設備的電磁干擾。

2.2 智能化變電站的測控裝置工作程序簡單

智能化的測控裝置的數據采集源于數字量，與傳統變電站測控裝置中的模擬量相比，電氣量的降壓、濾波等各項工作都變的非常簡單，使得智能化變電站的測控裝置的內部構成變的非常的簡單。

2.3 智能化變電站測控裝置結果的誤差小

智能化測控裝置的測量準確性，有效的減小了智能化測控裝置監測結果的誤差。因為傳統變電站的測控裝置是通過電纜傳輸到二次設備的，電氣量的誤差也因為二次回路負荷量的不斷變化而難以固定。而智能變電站的電氣測量誤差僅僅來源于電子式互感器，對電氣量測量的精準性影響很小。

3 測控裝置在智能化變電站中的重要作用

智能化變電站的工作原理是利用最先進的各種高新技術進行技術的整合，從而實現對變電站的設備以及輸、配電線路的監視、控制、調度通信以及測量等自動化功能。

智能化變電站自動化系統中的間隔層設施就是測控裝置。測控裝置的基本功能具體包括：遙信、遙測、遙控以及遙調四大功能，簡稱為四遙功能。除了以上四大功能外，智能化變電站的測控裝置還具有同期與間隔聯閉鎖的作用。利用智能化變電站的間隔聯閉鎖功能可以充分利用測控裝置在分布式和網絡化上的優點，從而保證全部數據可以通過互聯網實現共享。防止防誤閉鎖方式的誤差，同時與后臺的監控系統統一進行配置，實現五防順序控制功能的一體化運行。

4 智能化變電站中對測控裝置的新要求

智能化變電站通過三層兩網的結構，有效的利用了資源的共享優勢，促進了智能化變電站向集成化方向發展的目標。智能化變電站的間隔功能是由智能組件以及高壓設備進行的一體化設計。智能化變電站的測控技術的集成化發展，對智能化變電站的測控裝置提出了新的要求。只有實現這些要求，才能保證智能化變電站測控裝置集成化發展的目的。新要求具體包括以下幾個方面：太網通信接口的多樣化、大流量信息處理的技能和與光電互感器和智能開關設施的接通能力、硬件平臺的一體化、互可行性的條件、事故簡報和間隔錄波的功能以及配套工具齊全。只有滿足了這6項新要求，智能化變電站的測控裝置的發展才能更好的發揮作用，保證智能化變電站的主要功能的正常運轉，為國家經濟的發展和社會的進步提供電力資源的支持。6項新要求也是推動智能化變電站測控技術進步的基本要求，只有在不斷的技術進步中，才能促進智能化變電站測控技術的不斷向前發展，解決智能化變電站在發展過程中遇到的難題。

5 智能變電站的測控裝置的發展方向

當前社會，智能化測控裝置受技術影響的限制，測量功能還非常單純，只是在穩態數據方面實現了測控，其他的項目中的測控還無法進行。雖然個別試點項目的測控與同步相量測量的功能進行了整合，保證了測控裝置數據收集的穩態，但由于是通過不同的物理口和規約在后臺執行從而保證其穩態的數據收集。由此可知，當前的智能化變電站的測控裝置還沒有實現完全意義上的融合。

為了促進智能化變電站測控裝置的發展，需要進行以下研究。

5.1 遙測測試技術

模擬量遙測：研究模擬量輸入時的遙測測試技術，擬采用模擬源平臺的檢測技術，利用此平臺產生三相可調的幅值、頻率、相位的電壓電流信號，提供給測控裝置，模擬現場的交流信號，從而獲取、分析并評定測試數據。

數字量遙測：研究數字量輸入時的遙測測試技術，擬模擬合并單元的電壓電流信號，通過光纖輸入智能站測控裝置，進而獲取、分析并評定測試數據。

遙測測試技術的使用不僅可以獲得數據，而且能夠為遙控目標物體提供實時數據，常和遙控技術結合在一起應用，對變電站中測控裝置的測試非常的有幫助。遙測測試技術作為一門綜合技術，隨著電子技術的發展而迅速發展，應用范圍越來越廣泛。

5.2 諧波測試技術

研究測控裝置輸入波形畸變的影響的諧波測試技術。構建交流電壓、電流諧波疊加系統，輸出給測控裝置，用來檢驗綜自系統諧波測試功能。

諧波測試技術具有建構方案靈活、功能強大以及方便高效等優點，它在變電站測控裝置中的廣泛使用有效的提高了測控裝置測試的準確性和科學性。

5.3 防抖測試技術

由于測控裝置的遙信能夠獨立設置防抖時間，對防抖測試技術進行研究，可以有效實現對遙信的該防抖時間測試。

雖然到目前為止，變電站中的測控裝置的遙控防抖時間的確定還沒有形成標準的測試程序和方法，但通過利用防抖測試技術，對遙信防抖時間進行測量，能科學的對測控時間進行預測。

6 結語

綜上所述，智能化變電站中的測控技術是保證智能化變電站有效運行的前提，測控技術如何直接決定了智能化變電站的功能的實現情況。為此，對智能化變電站的研究絕對不能離開對其測控技術的研究，改善測控裝置是促進智能化變電站發展的最主要的手段。

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作者單位

智能電網當前發展方向范文5

關鍵詞：變電站自動化；電力系統；應用技術

伴隨著我國人民生活水平的不斷提高，人們對供電系統的可靠性和安全性也越來越重視。電力自動化系統由此應運而生，其借助現代電子信息技術實時監視電力系統的運行參數，能夠綜合監控整個電網的運行狀況；實施遙控命令，使變電站管理人員能夠通過監控中心全面而詳細地了解電力系統的運行狀況，準確、快速地判斷故障位置和故障原因，簡便地實現各種數據分析等等。可見，電力系統要實現完全意義上的自動化、即真正意義上實現變電站和電網的智能化，就必須運用電子信息和計算機技術，電子信息和網絡通信技術，因為其在促進電力系統自動化的進程中起著決定性的作用。

1 電力自動化系統技術

發電、輸電、變電、配電及用電等相關環節所組成的系統為電力系統。電力系統的一次設備是由發電機、變壓器、開關及輸電線路等相關設備組成。為了確保電力一次設備安全與穩定地運行及電力生產獲得理想的經濟效益，就需要對一次設備進行在線測控、保護、調度控制等。電力系統中將這些測控裝置、保護裝置、有關通信設備、各級電網調度控制中心的計算機系統、發電站（廠）、變電站的計算機監控系統等統稱為電力系統的二次設備，它涵蓋了電力系統自動化的主要技術內容。根據電力系統運行中與電子信息技術手段結合的特點，可將電力系統自動化分為幾個模塊。

2電子信息設備的構成

2.1硬件構成

電網在運行中過程中主要采集遙測量和遙信量的實時數據，電網在運行中主要的調節和控制信息是遙控信息和遙調信息這兩大類，即運用的調節命令，以改變設備運行參數，例如改變發電機出力的調節命令。目前我國電力系統主要是采用微刑機為核心的遠動裝置（即微機遠動系紉，以實現上述數據采集和調度控制功能，即遙測、遙信、遙控和遙調四大功能。

（1）微機遠動系統結構分析。微機遠動系統主要山二個部分構成，即廠站端的遠方終端裝置rtu （remote terminal u-nib）調度中心的遠動通信接口裝置mtu.masterterminal unit）和遠動通道。

遠方終端rtu是裝在變電站內的遠方數終端裝置，rtuii的主要功能有：數據采集，如模擬量（yc）、開關量（yx）、數字量（yc）、脈沖量（yc）等；數據通信；執行命令，如完成遙控（yk）、遙調（yt）等操作。按規約完成遠動數據采集、處理、發送、接收以及輸出執行等功能。調度端遠動通信接口裝置 mtu，其主要功能是對接受的數據進行必要的處理后，傳入主機系統的實時數據庫，供系統模擬盤、crt 顯示及其他應用程序調用。mtu 可根據調度控制要求，執行不同的操作命令，傳送至廠站端的rtu。顯然，處于主機和rtu之間的mtu裝置執行著雙重任務：

①要完成雙向通信的作用；②為了減輕主機的工作負載，不同程度地完成數據整理、加工的預處理任務。如果自動化系統功能需要擴展，特別是當主機需要承擔狀態估計及安全分析等繁重的計算任務時，更多的數據預處理工作需由mtu來實現。這種情況一般是通過增設前置預處理機（即scada前置機），構成前置機系統。遠動通道有多種方式，目前我國電力系統常用的通信信道有載波、微波、擴頻、特高頻、直通電纜、衛星、光纖等幾種方式。根據傳送信號類型的不同可將通道可分為模擬通道和數字通道。

（2）實時監控計算機系統的基本配置。隨著科技的進步和電力事業的發展，我國電力系統調度中心的實時監控計算機系統基本配置要求也越來越高，在其構成上主要有：大容量、高速度的主機系統和前置機、遠動通信接口部分及人機聯系系統。

2.2軟件的構成

能量管理系統ems（energy management system） 除包括scada系統外，還包括agc/edc、狀態估計se、安全分析sa、最佳潮流opf和自動電路恢復acr等高層軟件。根據各軟件的主要功能和用途，可將ems劃分為五種類型：發電控制類、發電計劃類、網絡分析類、調度員培訓模擬類、市場交易與管理類。監視控制與數據采集scada（supervisory controlanddataacquisition）系統主要功能是：數據采集；實時數據顯示；異常或事故報警；事件順序記錄；遙控和遙調；運行報表記錄；事故追憶。其中“事件順序記錄”是發生事故時對各斷路器、繼電保護等動作狀況及時間，按時間順序進行記錄。“事故追憶”可保留事故發生前后一定時間內的部分實時數據，如樞紐點電壓、主干線潮流和頻率等，這些數據為分析事故提供了重要信息。

3 系統技術應用

3.1 發電廠自動化

分散控制系統（dcs）在目前發電廠綜合自動化系統中運用最為普遍，其保護和測控裝置就地安裝在開關柜中，通過現場總線連接起來，經通信管理機連接至后臺機。該系統一般采用多臺計算機分散處理多個控制回路，而各控制站的現場信號和控制參數可以經由通信傳到其它控制站和操作員站的crt上。dcs的運用給發電廠帶來巨大進步，特別是計算機的硬件技術、軟件組態技術和通訊技術所形成的技術優勢，使前期電站中相對獨立的控制系統，在數字技術的支持下形成了控制功能分散、監控參數集中、各子系統信號聯系緊密的整體。

3.2變電站自動化

變電站自動化是為了取代人工監控和電話人工操作，加強對變電站的監控功能，以實現變電站的安全高效地運行。信息技術在變電站自動化中的應用，源于在變電站中普遍使用基于計算機技術的智能設備（ied），它不但能分析出很多現場難以直接測量的數據，實現數據數字化，而且能通過計算機數據通信接口，利用計算機的存儲功能完成統計記錄。

變電站自動化系統的特點是運用計算機技術、自動控制技術和通訊技術等實現對變電站二次設備（如繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等）的功能進行重組和優化，通過變電站系統內部各設備的信息交換、數據共享，實現監視、測量、控制和協調變電站全部設備的運行監視和控制的任務。變電站綜合自動化取代了變電站常規二次設備，能夠簡化變電站二次接線，它作為電網調度自動化不可或缺的重要組成部分，是電力生產現代化的一個重要環節。

4 電力系統自動化未來應用趨勢

4.1電子信息設備與電力自動化設備的兼容問題電子信息設備與電力自動化設備硬件、軟件兼容問題成為當前的一個研究熱點。電力系統中微機型產品的應用越來越廣泛（如繼電保護裝置的微機化比率越來越高等），已形成電力系統自動化控制類產品的主流方向。但由于電力系統的復雜性，其電磁環境非常惡劣，而以微處理器為核心的微機型產品很容易受到這些電磁干擾而導致誤動、拒動、數據丟失或死機等現象，給電力系統安全高效地運行帶來了嚴重的事故隱患。

4.2 電力系統自動化應用

智能電網當前發展方向范文6

當前,電力電子作為節能、節才、自動化、智能化、機電一體化的基礎,正朝著應用技術高頻化、硬件結構模塊化、產品性能綠色化的方向發展。在不遠的將來,電力電子技術將使電源技術更加成熟、經濟、實用,實現高效率和高品質用電相結合。

1.電力電子技術的發展

現代電力電子技術的發展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業用電由工頻(50Hz)交流發電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變為直流電,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發與應用得以很大發展。當時國內曾經掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產物。

1.2逆變器時代

七十年代出現了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節能效果顯著而迅速發展。變頻調速的關鍵技術是將直流電逆變為0~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態補償等。這時的電力電子技術已經能夠實現整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展,為現代電力電子技術的發展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現,又為大中型功率電源向高頻發展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統的電力電子向現代電力電子轉化的標志。據統計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發展不僅為交流電機變頻調速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現代電子技術不斷向高頻化發展,為用電設備的高效節材節能,實現小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

2.現代電力電子的應用領域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進人了電子、電器設備領域。

計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關電源

通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源),同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,目前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。

現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調速,其在電氣傳動系統中占據的地位日趨重要,已獲得巨大的節能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅動交流異步電動機實現無級調速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產品已經問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調速技術應用于空調器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調的70%以上。變頻空調具有舒適、節能等優點。國內于90年代初期開始研究變頻空調,96年引進生產線生產變頻空調器,逐漸形成變頻空調開發生產熱點。預計到2000年左右將形成。變頻空調除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調速的壓縮機電機。優化控制策略,精選功能組件,是空調變頻電源研制的進一步發展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應用前景。

逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩定的直流,供電弧使用。

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關鍵的問題,也是用戶最關心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調制(PWM)的相關控制器,通過對多參數、多信息的提取與分析,達到預知系統各種工作狀態的目的,進而提前對系統做出調整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續率60%,全載電壓60~75V,電流調節范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關型高壓直流電源

大功率開關型高壓直流電源廣泛應用于靜電除塵、水質改良、醫用X光機和CT機等大型設備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。

國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關電源供電系統

分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。

分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。

3.高頻開關電源的發展趨勢

在電力電子技術的應用及各種電源系統中，開關電源技術均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關電源技術,其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關電源技術，通過開關電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術,更是各種大功率開關電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術。

3.1高頻化

理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設備的體積重量大體下降至工頻設計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統“整流行業”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據這一原理進行改造,成為“開關變換類電源”,其主要材料可以節約90%或更高,還可節電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統高頻設備固態化,帶來顯著節能、節水、節約材料的經濟效益,更可體現技術含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關器件和與之反并聯的續流二極管,實質上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關器件的驅動保護電路也裝到功率模塊中去,構成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應力(表現為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統的可靠性,有些制造商開發了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統的引線連接,這樣的模塊經過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設計,達到優化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應的散熱器上,就構成一臺新型的開關電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統連線,把寄生參數降到最小,從而把器件承受的電應力降至最低,提高系統的可靠性。另外,大功率的開關電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯工作,采用均流技術,所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統可靠性,即使萬一出現單模塊故障,也不會影響系統的正常工作,而且為修復提供充分的時間。

3.3數字化

在傳統功率電子技術中,控制部分是按模擬信號來設計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術完全是建立在模擬電路基礎上的。但是,現在數字式信號、數字電路顯得越來越重要,數字信號處理技術日趨完善成熟,顯示出越來越多的優點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調試和遙感遙測遙調,也便于自診斷、容錯等技術的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統的設計來說,模擬技術還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術的知識,但是對于智能化的開關電源,需要用計算機控制時,數字化技術就離不開了。

3.4綠色化

電源系統的綠色化有兩層含義:首先是顯著節電,這意味著發電容量的節約,而發電是造成環境污染的重要原因,所以節電就可以減少對環境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網產生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節電設備,往往會變成對電網的污染源:向電網注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數下降,使電網電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數的方法。這些為2l世紀批量生產各種綠色開關電源產品奠定了基礎。

現代電力電子技術是開關電源技術發展的基礎。隨著新型電力電子器件和適于更高開關頻率的電路拓撲的不斷出現,現代電源技術將在實際需要的推動下快速發展。在傳統的應用技術下,由于功率器件性能的限制而使開關電源的性能受到影響。為了極大發揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術,可使功率開關工作在零電壓或零電流狀態,從而可大大的提高工作頻率,提高開關電源工作效率,設計出性能優良的開關電源。