时间:2023-03-23 15:08:24
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1.1电力电子对不同电路的控制
在电子电路当中,往往是通过采用功率半导体器件来实现工业电能的控制和变换。由此可知电子电路针对的目标是工业电能,最终的目的在于尽可能的减小电能的损耗。电力电子器件在实际的工作中降低电能损耗的主要方法是控制其开关状态。因此,也可将电子电路归为一种功率较大的开关电路,运用其内部信号的微弱变化实现对电能的准确调控。
1.2电力电子变换器
电力电子变换器的核心也是电力电子器件,电力电子变换器完成对电能控制的前提是搭建一个完善的电路拓扑结构,此过程实际上就是电力电子器件集成为单个电路的过程,在集成的过程中需要结合器件的特点进行有规律的排列和分类,拓扑的优化环节主要表现在电力电子变换器的设计过程中,要求为不同元件选取更为准确合理的位置,以此达成电能控制的高标准。
2.1高压直流输电技术的应用
对现阶段的直流输电系统进行研究后得知,在该系统当中,输电的过程中采取的是直流电,另外所有的环节均使用交流电。在输电的过程中,交流电首先在经过交流变压器后到达整流器,整流器的作用是将交流电转换为电压较高的直流电,然后该直流电在经过换流站以后达到逆变器,逆变器的作用是将该高电压的直流电转换为交流电,最终将电能传输到指定的系统当中。因此可以说高压直流输电技术是长距离输电最佳的技术选择,即使该输电系统发生问题,也不会对电网造成过大的影响。在智能电网中使用高压直流输电技术,不仅可以满足智能电网对电能运输的高要求,还可有效的控制电能在运输中的损耗。
2.2柔流输电技术的应用
如今,多种多样的新型能源和清洁能源得到了迅速的崛起,然而这离不开柔流输电技术的支持,这项技术也是这些新能源的重要组成。柔流输电技术将电力电子技术、电能控制技术融为一体,不仅可实现智能电网输电情况的实时监控,还可以灵活的扩充交流输电网络,从而大幅度的提高了电网系统的敏捷度,使电力传输的精细控制成为可能。对于我国智能电网而言,特高电压是无法改变的特征和基础,因此在引入新型能源以前,要对能源的隔离和接入环节进行充分的考虑,在此过程中同样离不开柔流输电技术的支持。由此可见柔流输电技术的重要性,而且在应用的过程中,还会根据实际的要求不断的进行优化和创新,从而提高电网电能运输的效率和质量。
2.3智能开关技术的应用
开关的作用是断开或者是闭合电路,智能开关实际上就是根据电流或者是电压的具体情况对电路进行控制。智能开关是由外壳、电源以及多种子开关组成,智能开关的电源具有过电压保护功能,子开关在智能开关内呈结合式排列,而且具有较强的防漏电保护功能。因此智能开关具有很高的安全性,可以为使用智能开关的电器提供稳定的用电环境。在智能电网不断发展的影响下,智能开关技术也随之向信息化不断迈进。
2.4高压变频技术的应用
高压变频技术的主要作用就是节能,而且效果显著,通过测试得知,通常情况下电网在使用高压变频技术以后节电率可以达到30%之高。但这种技术也存在相应的缺陷,缺陷主要包括过高的改造成本、高次谐波的产量超标,可能会造成不同程度的谐波污染。在智能电网中运用高压变频技术,可以十分轻松的使节能减排达到标准的要求,从而大幅度的提高供电企业的经济效益。
3结论
我国的智能电网建设主要涉及到发电、输电、配电、变电、调度、用电等几个方面,并与自动化技术、网络技术、通信技术、电子工程等有所融合,所以智能电网的建设也将会带动能源、信息、电子工程等产业的发展。但不论是哪种技术的参与,智能电网建设的基础还是电力工程技术。以下从电力系统的各个环节出发,分析电力工程技术在智能电网建设中的应用。
1.1发电环节能源危机使得全世界都在对新能源进行不断的研究与探索,比如风能、太阳能、潮汐能等。这些新能源的开发为经济的发展提供了清洁、高效的能源,但同时也对现有电网也提出了并网的要求。新能源本身存在一些不足,比如地域性、季节性、发电的不稳定性等。在这种情况下,相关学者要更多地研究如何高效、安全地与这些新能源实现并网,降低新能源对现有电网的影响,使新能源能够高效、安全地接入现有电网。
1.2输电环节我国的电网建设有着自身的特点,最近几年,国家电网提出了“以特高压电网为骨干,各级电网协调发展”的基本方针,特别是在电网的整体规划中提出了建设华东电网、华中电网、华北电网三大交流电网的规划,并着重提出了这三大电网之间的直流互连。我国的电网建设正稳步向着特高电压、大容量、交直流电互联的时代迈进,但由此也带来了一系统的问题,比如,电网的结构日益复杂;所使用的技术越来越高端,越来越趋于自动化;各大电网之间的互联给电网本身的稳定运行带来了很大的影响。为了解决这些问题,智能电网在输电环节上使用的是特高压直流输电技术。该技术与其他技术最大的不同在于系统中间没有落点,所以这种技术适合远距离的输电,而对于交流电网之间的互联,该技术有着其他技术所不具备的特点。所在在由交流与直流所组成的特高压输电网络中,使用特高压直流输电技术可以保证整个输电系统的稳定运行。电力工程技术在此输电环节上所使用的技术主要是对电网整体系统运行的监控、对运行状态的检测、对运行故障的管理和应急等。
1.3变电环节智能电网与传统电网在变电环节中最大的不同就是变电站的智能化建设,这是对传统变电站或者说是对传统电网的一次突破,也是智能电网智能化、自动化发展的最好体现。在变电站的智能化建设中,电力工程技术的应用表现在很多方面。变电站的智能化建设就是对变电站中的物理结构、网络设计、信息的采集、通信协议等进行统一的设计和管理,使变电站的各个环节实现互联,实现信息的共享,从而实现变电站系统的智能化运行、自我诊断与恢复。这其中涉及到计算机网络的建设、高速传感器的使用等电力工程技术。
1.4配电环节配电环节是整个电网系统内直接接入用户的一个环节,在智能电网中,这是极为重要的一个环节。而根据智能电网的总体规划,配电网还要承担各类中小型新能源的接入工作,这就对配电网的稳定运行和故障处理能力提出了更高的要求。在配电环节中,所使用的电力工程技术主要有:配电自动化技术、智能充电技术(主要是指电动汽车的充电技术)、智能化的高级储电技术和高级的检测技术等。
1.5用电环节随着我国经济改革的不断深入,电力市场也在日趋市场化。在这种情况下,电能市场供需双方的互动越来越频繁,对于用户来说,需要稳定、可靠、便宜的电力能源;而对于电力企业来讲,则要实施精细化的管理,以最大程度地实现经济效益。智能电网的建设对智能城市和智能小区的建设都有重要的作用。其主要使用到的电力工程持术有:智能化的测量技术、高效的用户用电信息采集技术以及智能电表等。
2结束语
智能电网是指电力系统的发电、输电、变电、配电和利用和调等环节接对象,并不断开发新的控制、信息技术和管理等,并使上述技术的有机结合,从而实现电力连接之间相互交换信息,如最终实现电力生产、传输和使用的优化。结合我国的实际情况构建强大的智能电网,通过特高压电网作为主要的网络框架,使各级电网共同发展,从而实现我国电力系统“电力流、信息流、业务流”的智能电网,以保证电力系统的正常运行,降低能源消耗,改善效果是非常重要的。
2智能电网建设过程中中所运用的电力技术
在我国智能电网建设的过程中运用到的电力技术主要用一下几个方面第一是储能技术,其二是基于电压源换流器的柔性直流输电技术,第三是柔流输电技术;第四是风力发电技术;第五是太阳能发电技术;第六是高压直流输电技术。这六门技术在智能电网建设的过程中发挥着重要的作用,下面笔者就这六项技术展开简单的分析与研究。
2.1在电力系统中,实现智能电网受到各种技术因素的影响,还受到环境因素的影响。基于智能电网相关技术的分析,结合战略的发展趋势本文进行了讨论。摘要因为太阳能与风能能够直接连接到电网上,对与电池如何迅速地进行放电与充电问题,如何有效进对智能电网上的电池进行管理,成为了我们应该积极考虑的问题。基于上述的考虑,我们在智能电网的建设过程中,采用能源的存储技术,这种技术可以使上述的问题得到解决。在该技术中,最重要的组成技术就是飞轮的储能技术,这种技术借用电机作用,从而能够实现机械能与能源间的转换。也就是说当电网需要的时候,电机就可以成为发电机,其和飞轮的机械能可以快速转换为所需的功率,传输到电网系统。飞轮的制成材料是高强度的玻璃纤维,其通过一对磁悬浮轴实现悬浮在空气中的,因此我们说在飞作的过程中,几乎不会损失能量。而且风轮的转速能到40000r/min以上,这更提高了整个装置的转行效率。
2.2基于电压源换流器的柔性直流输电技术在灵活的直流电压源逆变器的基础上,在立足电压源换流器以及脉冲宽度调制调制的基础上,形成了两种技术组合成的一种新型直流技术。智能电网中的运用电压源换流器的柔性直流输电技术,不仅解决了直流和交流传动加载点之间的问题,还简化了设备,也有一个低得多的成本。
2.3柔流输电技术所谓的灵活交流输电技术,是一种集成电力电子技术,它可以灵活使用、方便快捷。这种技术可以有效而广泛地对当前的范围进行控制。而且在电力传输的过程中,柔性的交流输电技术还可以改善线传输能力,可以减少备用发电机组容量,提高电源智能电网的稳定性。
2.力发电技术当前在风力发电的市场上,主要采用的主流发电机组都是双向感应发电机与永磁同步发电机等设备。也就是说风力发电的过程中,可以根据风力转子励磁电流的频率、速度,有效地实现控制发电机组有功功率和无功功率额目的,利用让风力涡轮机的多级智能电网变速的特点,提高风能利用率,但是永磁同步发电机只能借助于全功率变频器才可以。因此我们说,在智能电网中运用风力发电技术,可以更好的利用自然资源与能力,节省更多的人力物力与财力,节能环保。
2.5太阳能发电技术太阳能发电也叫光伏发电,因为在智能电网中,太阳能经常使用一个光伏阵列或一个数字光伏模块和逆变器,蓄电池互连线,其是借助光伏阵列形成的。在光伏发电系统中,是基于一定的互连的当前值,因此在当前的调整中,在电池的帮助下,控制器对蓄电池组进行双向的充电和放电控制,实现智能电网的安全可靠运行稳定的电力供应。
2.6高压直流输电技术所谓的高压直流输电,是使用的稳定直流没有感抗,容抗也不工作,不同步问题,实现的。高压直流输电技术运用的远距离大公路的直流输电方式,这种方式在输电的过程中,电容量非常大,而且比较文星。尤其是在架空线路和电缆远距离输送传统电力,这种技术也同样适用于通信系统要求独立场合的连接。在智能电网中使用高压直流输电技术提高了电网的安全稳定性能。
3电力技术在智能电网建设活动中发挥作用
综上所述,电力技术在智能电网的建设中发挥了重要作用,在这一点上,总的来说是很容易的。电力技术在智能电网建设中的影响具体的来说不外乎一下几点:第一改善和提高电网运行水平和控制能力;第二满足用户对电能质量的需求,和改善电网服务质量;第三优化了电网资源配置能力;第四确保和提高电网互联的风能和太阳能系统容量;第五对大中型城市电网容量和电流的提高,有效促了信息社会的发展。
4结束语
1.1基于电压源换流器的柔性直流输电技术在灵活的直流电压源逆变器的基础上,在立足电压源换流器以及脉冲宽度调制调制的基础上,形成了两种技术组合成的一种新型直流技术。智能电网中的运用电压源换流器的柔性直流输电技术,不仅解决了直流和交流传动加载点之间的问题,还简化了设备,也有一个低得多的成本。
1.2柔流输电技术所谓的灵活交流输电技术,是一种集成电力电子技术,它可以灵活使用、方便快捷。这种技术可以有效而广泛地对当前的范围进行控制。而且在电力传输的过程中,柔性的交流输电技术还可以改善线传输能力,可以减少备用发电机组容量,提高电源智能电网的稳定性。
1.3风力发电技术当前在风力发电的市场上,主要采用的主流发电机组都是双向感应发电机与永磁同步发电机等设备。也就是说风力发电的过程中,可以根据风力转子励磁电流的频率、速度,有效地实现控制发电机组有功功率和无功功率额目的,利用让风力涡轮机的多级智能电网变速的特点,提高风能利用率,但是永磁同步发电机只能借助于全功率变频器才可以。因此我们说,在智能电网中运用风力发电技术,可以更好的利用自然资源与能力,节省更多的人力物力与财力,节能环保。
1.4太阳能发电技术太阳能发电也叫光伏发电,因为在智能电网中,太阳能经常使用一个光伏阵列或一个数字光伏模块和逆变器,蓄电池互连线,其是借助光伏阵列形成的。在光伏发电系统中,是基于一定的互连的当前值,因此在当前的调整中,在电池的帮助下,控制器对蓄电池组进行双向的充电和放电控制,实现智能电网的安全可靠运行稳定的电力供应。
1.5高压直流输电技术所谓的高压直流输电,是使用的稳定直流没有感抗,容抗也不工作,不同步问题,实现的。高压直流输电技术运用的远距离大公路的直流输电方式,这种方式在输电的过程中,电容量非常大,而且比较文星。尤其是在架空线路和电缆远距离输送传统电力,这种技术也同样适用于通信系统要求独立场合的连接。在智能电网中使用高压直流输电技术提高了电网的安全稳定性能。
2电力技术在智能电网建设活动中发挥作用
综上所述,电力技术在智能电网的建设中发挥了重要作用,在这一点上,总的来说是很容易的。电力技术在智能电网建设中的影响具体的来说不外乎一下几点:第一改善和提高电网运行水平和控制能力;第二满足用户对电能质量的需求,和改善电网服务质量;第三优化了电网资源配置能力;第四确保和提高电网互联的风能和太阳能系统容量;第五对大中型城市电网容量和电流的提高,有效促了信息社会的发展。
3结束语
1.无线通信技术具有成本低的特点。
在过去,有线通信技术的使用需要进行沟槽施工、电缆架设等,需要电力企业投入大量的建设资金。而无线通信技术的使用则省去了很多地面施工经费,只需要在信号接收点安装一下信号接收器就可以了,大大降低了通信的资金,成本较低。
2.无线通信技术具有安装方便、工期短特点。
在有线通信的施工过程中,通信设备的安装环节复杂,施工周期也较长。与之相比,无线通信的安装比较简单,工期也短,能够在较短的时间内满足人们对信号传递的需求。
3.无线通信技术信号适应性强。
从信号强度来说,有线通信会受到地理位置等因素的影响给用户带来很多麻烦,而无线通信则很少受到外界因素的制约,信号的适应性更强。
4.无线通信技术扩展性大。
目前,我国经济发达地区已经普遍采用无线通信技术,但是在落后地区依旧采用的是有线通信技术。今后,随着经济社会和科学技术的发展进步,通信技术和通信设备将会在更大程度上得到发展,这就使得我国无线通信技术在将来也拥有更大的扩展空间。
二、无线通信技术在智能配电网中的实施要点分析
目前,无线通信技术已经在很多地方的智能电网中得到广泛应用。从现有的技术条件来看,我国目前智能电网中运用的无线通信技术主要包括3G技术、WLAN技术、WMN技术以及LMDS技术等,这些无线通信技术的应用在保证信号的稳定传递方面发挥着重要作用。下面,我们就对这些无线通信技术在智能电网中的应用进行分析。
1.3G技术的应用。
当前,3G技术已经形成了包括链路预算和传播模型预算以及计算机仿真在内的一套建网理论,并在很多地区得到了的大规模的商业应用。由此可见,3G技术网络技术已经具有相当多的实践经验,为智能配电网提供了成熟的技术支撑。
2.WLAN技术的应用。
WLAN技术是传统有线网络的延伸,通过射频技术来进行数据信息的发送和接收。现在,WLAN技术也逐渐走向成熟,WLAN产品也已经开始进行批量生产,为智能配电网提供物质帮助。但是,WLAN技术的应用过程中在数据安全方面存在一些隐患,需要做好防范工作。
3.WMN技术的应用。
与3G技术和WLAN技术相比,WMN技术是一种新兴的技术,它不仅在无线宽带的接入中发挥着重要作用,而且可以与数据和图像采集结合在一起对目标实行数据采集和监控等,现在已经在工业、交通以及环境检测等领域中得到广泛应用,也为智能配电网的构建提供技术支持和保证。
4.LMDS技术的应用。
在智能电网中,LMDS技术是一种固定宽带无线接入应用技术,它通过毫米波进行数据传输,从而在一定范围内提供数据、视频以及数字双工语音等业务,是智能配电网中一种很好的宽带固定无线接入解决方法。
三、小结
WiMAX的应用场景目前WiMAX目标市场分为:
(1)移动通讯基地台的骨干应用:在美国,大多数行动通讯基地台的骨干,还是透过租赁有线业者T1专线来实现。若透过WiMAX高容量和高质量的无线骨干传输技术,减少移动通讯运营商搭建的基地台的需求,甚至避免从他们的竞争者那租赁T1专线骨干设备。进一步来说,这种做法更能让移动通讯运营商,在提供新的服务给用户时,也不会影响之前所提供的旧服务。
(2)WiFi热点骨干的应用:WiFi热点目前虽然在全世界正快速地扩散,却面临着缺乏好的骨干,提供高容量服务的窘境,而这个问题将随着WiMAX技术提升而获得解决。由于WiMAX具有游牧通讯的能力,因此WiMAX能在WiFi热点之间的通讯隙缝处,提供用户无线数据传送和接收的服务。
(3)居家及SOHO族高速连网:目前这个市场主要是依赖数字用户回路或者有线电缆。然而某些地区例如农村、山区或者在一些开发中国家的城市,藉由这两个方式所能得到的服务,无论在性能及可靠性上,尤其是在价格方面,绝大部分都没有达到用户的期望。因此在这些较缺乏互联网的地区,WiMAX技术将会有一定程度的应用优势。
(4)中小型商场的连网服务:除了非常具有竞争性的都市环境之外,在郊区或远郊的中小型规模商场,往往缺乏连网的基础条件。由于WiMAX系统组建费用相当的经济,能有效地满足这些用户上网环境,因此这方面的应用能轻易击败数字用户回路和有线电缆。
(5)公共安全和专用网络的应用:WiMAX具有游牧通讯的能力,加上多任务通道的特性,能覆盖城市内全区的范围,因此在防火救灾和其他公共安全议题上,都能提供一个良好的平台,适合多种不利情况下,仍能保持紧急通讯。另一方面,工商联合企业及大学和其他校园类型环境下的专用网络,WiMAX网络也提供了一个潜在的商机。
WiMAX主要技术标准
1IEEE802.6标准
IEEE802.16为WiMAX在IEEE国际标准规格的编号。IEEE802.16早在1998年便成立StudyGroup(SG)进行相关研究,而在1999年正式成立工作小组,其一开始的目标为针对固定式点对多点的无线接入系统,定义其空气接口的物理层(PHY)及介质访问控制层(MAC),使之能在该无线系统下进行数据、影像及声音的传输。一开始锁定在30GHz的操作频段,并可广泛应用于10GHz到66GHz之间的频段。随着标准的演进,为解决直线传输(LineofSight,LOS)的限制,802.16将操作频段移至2GHz~11GHz之间,同时亦从单载波技术迈入多载波的OFDM技术。自此,IEEE802.16便逐步受到广泛的重视。IEEE802.16的现行标准可分为无线接口、网络管理、无线技术共存及一致性测试等四部分:
(1)无线接口标准。在2004年颁布802.16-2004标准,主要是定义MAC及PHY的规格,纳入了单载波技术、多载波技术的OFDM及OFDMA等,成为固定式WiMAX主要标准规格。此外在2005年底正式颁布802.16e标准支持移动性规范。除此之外,还有802.16h定义无须执照频段规范、802.16j多跳中继规范、以及802.16m(4GWiMAX)的WiMAX等标准规范尚在制订中。
(2)网络管理。主要定义网络控制及管理机制的802.16g,和基本管理信息库(MessageInformationBase,MIB)的802.16f/16i,其中802.16f定义FixedWiMAX的基本管理信息库;而802.16i则定义MobileWiMAX的基本管理信息库。此外亦有802.16k定义如何针对802.1dBridge标准做修改,使其能与802.16MAC兼容。
(3)无线技术共存。主要是定义如何与802.11/802.15共存,不过目前该标准已经式微,几乎没有多少人在注意。
(4)一致性测试标准:已经由WiMAXForum取代该规格的角色,由WiMAXForum的TWG(TechnicalWorkingGroup)及CWG(CertificationWorkingGroup)来制订WiMAX的测试标准。
2WiMAX论坛
为推动WiMAX技术而成立的WiMAXForum论坛,于2001年四月成立,主要的参与厂商包括Intel、Proxim、Airspan、Fujitsu等公司,目前会员超过500家。在WiMAXForum之下成立以下的主要工作小组:
(1)技术工作小组(TechnicalWorkingGroup,TWG)。致力于制订IEEE802.16一致性和互操作性的测试规范,实现全球宽带无线接取系统的互操作性,并维系与测试认证实验室之关系,以推广测试验证技术标准。
(2)认证工作小组(CertificationWorkingGroup,CWG)。致力于制定认证测试程序,确保经认证之产品能互连互通、符合WiMAX论坛标准规范,筛选并管控测试认证实验室。
(3)网络工作小组(NetworkWorkingGroup,NWG)。致力于制定IEEE802.16所未定义之高层网络间标准。
(4)应用工作小组(ApplicationWorkingGroup,AWG)。致力于制定与规划WiMAX核心竞争力、应用和服务。
(5)频谱管理工作小组(RegulatoryWorkingGroup,RWG)。致力于协调全球WiMAX频谱资源之分配,研发具弹性的技术与频谱调节机制,提供服务业者拓展市场。
(6)市场工作小组(MarketingWorkingGroup,MWG)。致力于推展全世界对WiMAX论坛认证产品,达成宽带无线接取(BWA)系统,成为全球互操作性标准和无线宽带市场主流。
(7)服务供货商工作小组(ServiceProviderWorkingGroup,SPWG)。致力于制定WiMAX网络系统连接的产品需求规格,以确保服务供货商的产品,能满足市场需求。
(8)全球漫游工作小组(GlobalRoamingWorkingGroup,GRWG)。致力于制定WiMAX全球漫游的产品需求规格,以确保WiMAX产品,满足全球市场需求。
(9)演进工作小组(EvolutionaryWorkingGroup,EWG)。致力于制定OFDM-basedWiMAX产品规格,以确保相关产品能做Fixed及有限度移动Portable应用。
WiMAX产品的认证乃透过指定认证实验室来进行,相关的认证测试包括互操作性测试(InteroperabilityTest,IOT)、协议一致性测试(ProtocolConformanceTest,PCT)和射频一致性测试(RadioConformanceTest,RCT)等。目前WiMAXForum认可的指定认证实验室在台湾为诚信科技公司(ADT),而相关的802.16-2004产品认证,已有多家厂商CPE及BS通过,并取得WiMAXForum标章,802.16e-2005产品认证,自2008年开始进行。一般来说,正式的认证测试开始前,会由众家厂商各自进行先期的互操作性测试,也就是俗称插拔测试,在测试过程中所得的结果是不予公布,但是大会依测试的数据,进行相关的规格修正,并寻找出成熟的样品,以便于正式互操作性测试中使用。
IEEE802.16与WiMAXForum的分工为:
(1)IEEE802.16定义相关的空气接口规格,包括MAC、PHY和空气接口管理规格。
(2)WiMAX则由NWG,NetworkWorkingGroup定义无线接入网络部分和TWG(TechnicalWorkingGroup)、CWG(CertificationWorkingGroup)等机构合作,共同定义一致性测试及互操作性测试规格。