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智能电网当前发展方向范文1
关键词：智能变电站；技术；应用
中图分类号：TM6文献标识码： A
引言
智能变电站是在数字化变电站的基础上发展起来的，它充分考虑了智能电网的应用、发展需求，并从变电站自身特点出发，不断革新其现行的自动化技术，以满足社会对变电站提出的智能化要求，基于此，智能变电站是确保智能电网实现安全运行与有效控制的基础，同时也是实现电网发电、配电、送电和用电等需求的重要保证。
一、智能变电站技术内涵
从技术角度上分析，智能变电站的前身实质上是数字化变电站，它的发展离不开后者所具有的技术体系的有效支撑，变电站体系实现了智能化后，可表现出资讯化、互动化等发展特点。其中，信息化是采用数字化的方式来明确表述电网对象、结构及变电站的状态等详细数据，自动化是借助先进的信息采集、运输技术，使智能化电网能自动控制和运行，真正做到智能化管理，而互动则表现为信息之间的交换与传达，促进电力系统中的各个环节共同发展[1]。
智能变电站中引进了很多集成、先进的智能设备，这就为其实现信息数字化和共享等要求提供了可靠保证，同时，智能变电站的设备还拥有采集、监控信息等功能，基于此，电网还可逐步实现自动化管理、监控等高级功能，从而推动变电站更安全、稳定的向前发展。发挥智能化的功能及优势，这是智能变电站的最终目标，而要首先这一目标，就必须引进智能化设备，搭建可实现信息共享和互助通信的网络平台，这与智能电网技术发展方向基本一致。从这点我们可以看出，未来的智能变电站在其发展中，需要更广泛的应用数字化变电站技术，并在此基础上实现其他高级功能，推动智能电网快步向前发展。
二、智能变电站的关键技术及其特点
1、智能变电站的关键技术
1）集成通信技术。高速、全面集成的双向通信技术使得电网成为了一个实时交互的开放的动态结构，这种结构能适应智能电网所要求的信息的及时采集和交互通信能力。
2）传感和测量技术。通过这种技术能有效的评估设备的健康状况，并能有效的支撑智能电网的继电保护功能。
3）高级电力设施。高级的电力设施能实现更高的电力输送容量，增强实时的系统诊断能力。
4）高级控制技术。通过各种高级应用，有利于快速及时的诊断和回应，有利于电网系统的可靠运行，有利于监视关键设备提高运行效率。
5）智能决策支持技术。面对海量的电网设备信息，通过先进的可视化技术和决策支持技术，可以增强各级运行人员的决策能力。
2、智能变电站的技术特点
智能变电站技术与网络、信息监控及信息处理技术有效融合，真正实现了信息智能化控制与互助共享，同时也提供了集成化的装置设备，这是该技术表现出来的几大显著特征。
1）控制终端的介入。计算机终端的介入，让变电站真正实现了智能化，按照变电站中电能的具体运行状况，计算机终端系统可在短期内对电能进行判断，并及时解决各种突发事故，从而将变电站故障、输变电事故发生率减少到最低。
2）分级控制技术的应用。智能变电站中使用了与国际电力安全标准相适应的分布式控制技术，在电网间隔层、设备层中都装置了各种可实现自动化控制的设备，让其拥有各自的分级调控功能，从而帮助中央处理设备减轻其电能负荷，促进设备工作效率进一步提高，通过分级调控的方式来降低和分散各类安全风险。
3）光纤技术的应用和电力装置的集成化。光纤技术的普及与应用，使智能变电站中的各个控制层都拥有了相应的网络管理功能，同时让一、二次设备层与控制中心间的信息能够顺畅传播和实现共享。在运用计算机数字技术的过程中，还是先了监控电能和管理设备的集成化，在某个特定的区域内还能有效配置各种设备，这就有效的减少了设备的占地面积，降低了安装成本，同时也使设备能在规定的时间内正常运行。
4）实现了局部乃至全局的智能化控制。现实中，我们应选择与智能化变电站实际的发展需求相适应的控制设备。基于此，在一次设备中运用光电技术，这就能让地面控制柜转变为一个微型的GIS。而在二次设备中安装具有自动控制和漏电锁闭功能的智能电流互感器以及高压电流锁闭装置，能帮助我们更有效的发现和解决各种小故障，让局部设备能真正实现无人职守的目标，而智能化设备能从局部或全局来实现电力设备、电能传输的智能化控制。
三、智能变电站在运行维护上的应用
智能变电站与数字化变电站不同，除技术层面更全面以外，更注重运行管理上的应用，增加了顺序控制、协同互助、在线监测等高级应用功能。对于运行值班人员来说，智能变电站与常规变电站最直观的不同之处有两个方面：顺序控制和数字化保护。这些变化的存在，提高了变电值班员的工作效率、缩短了工作时间、减少了运行维护的工作量，但同时也对变电运行人员提出了更高的要求。
1、顺序控制
顺序控制也称为程序化操作，在变电站原有标准化操作的前提下，运行值班人员根据操作要求选择符合的顺序控制操作票，变电站自动化系统按照操作票规定的顺序执行相关的倒闸操作，每执行一步操作前系统自动检查防误闭锁逻辑，并具有预演、中断和急停的功能。整个过程由站内智能设备代替操作人员，自动完成操作票的执行。
1）顺序控制的对象
智能变电站顺序控制的对象主要包括：断路器、隔离开关、接地刀闸等一次设备以及保护软压板的投退等二次设备。
2）顺序控制操作票
顺序控制操作票采用智能的操作票系统。智能操作票与监控系统合二为一，统一平台，只要当前设备状态与操作票状态一致，就可以快速、直接的生成符合现场要求的顺控操作票。顺序控制操作票具有一体化图形、基于变电站实时信息的操作等特点，能够实现自动根据运行方式安排和变电站实际运行情况正确编写各种类型的操作票，运行人员只需进行简单的鼠标操作就可以开出操作票，将运行人员从繁重的手工开票工作中解脱出来，缩短倒闸操作所需时间，提高电网运行效率。
3）顺序控制的特点
智能变电站的顺序控制建立统一化、标准化的符合IEC61850标准的顺序控制模型。顺序控制的实施能够真正实现无人值班，达到变电站“减员增效”的目的；同时通过顺控操作，减少或无需人工操作，最大限度地减少操作失误，缩短操作时间，提高变电站的智能化程度和安全运行水平[4]。
2、数字化保护
1）数字化保护的二次设计
智能变电站保护装置与智能终端之间通过光纤连接，采用GOOSE网络通信，大大减少了传统的二次电缆，简化了设计，提高了可靠性。同时保护装置内部及装置之间的接线大量减少，减轻了现场施工、调试和维护的工作量[5]。
2）数字化保护的程序化操作
常规变电站保护装置硬压板的投退操作需要两位运行人员，监护人对着操作票读“操作内容”，操作人核对压板名称并复述核对正确后进行操作，操作完毕监护人检查压板投退是否正确，操作一块压板需要1-2分钟。多块压板的投退操作需要重复多次，效率低并且容易发生误操作。智能化变电站使得数字化保护屏上只保留一块“投检修状态”硬压板，取消其余全部硬压板，功能由软压板实现，实现了二次设备程序化操作。同时保护装置还可远方投退软压板、远方切换定值区等。缩短操作时间、提高工作效率，防止误操作发生，提高变电站的安全水平。
结束语
总而言之，智能变电站系统使变电站自动化得到进一步提高，测控保护屏和控制电缆得到大幅减少，安装周期缩短，运行维护工作量减少，可靠性大大提高；因此智能变电站是变电站自动化技术的发展方向和必然趋势，是实现电网运行节能减排要求的前提。智能变电站的建设站在可持续发展的高度从生产上、发展的迫切需要，考虑技术上、管理上的现实可能，积极探索，稳妥推进。
参考文献
[1]王林梅,徐硕.智能变电站技术研究与应用[J].机电技术.2012年
智能电网当前发展方向范文2
电网2.0时代
对于许多人来说，智能电网还是一个并不熟悉甚至倍感陌生的词汇。实际上，智能电网如同互联网一样，也是一张真正互联、互通、互动的网络，只不过除了数据的传输与运算外，智能电网还传递实实在在的能量。与传统电网相比，业界往往将智能电网称为第二代电网或电网2.0时代。
从字面上理解，智能电网就是电网的“智能化”，其关键就是电力的供给与需求、电能的配给与使用同电子信息技术的联接。如同互联网引起了人类生活与生产方式的显著变化一样，智能电网也将引发现实世界与日常生活中电力配置与使用的全新革命。
对于发电企业和输电系统而言，智能电网意味着实时在线监测系统，他们不仅可以轻松了解用户用电情况，还能远程监视和控制各种电力设施。如当一根大电力动脉发生故障，电能就能立刻从备选线路传输，保证永远不会发生停电。还有，传统的输电系统发生事故后，通常需要消费者打电话去电力公司报修，然后电力公司再进行检查并维修，这种被动的局面在智能电网中是不会发生的。因为，智能电网系统能够实时采集电网输电信息，经过计算、处理、分析之后识别事故隐患，从而提前发出报警，确保系统的安全运行。另外，由于电网公司、住宅、企业间的网络是互联的，智能电网建成后，电力公司再也不会上门或委托他人查电表，这样就可以大大降低客服成本。
对于消费者而言，智能电网所创造的神奇则远远超出了人们的想象。首先，家用电的电价会根据一天中不同时段来自动定价，居民可以避开用电高峰期的高价电力，降低用电费用；其次，消费者可以看到整个城市、不同地区的用电情况，实现异地买电，如果对当地电价或者服务不满意，居民完全可以选择千里之外的异地供电；再次，居民还可以通过计算机网络了解家庭或个人的电力消费状况以及实时的价格与服务信息；最后，居民可以像买卖股票一样买进和抛售电量，普通家庭和小型商业用户富余的电能通过智能电网可以卖给邻居或是电网的其他用电方。更加令人关注和惊喜的是，由于智能电网的投入运营意味着所有电动车都可以入网，因此，在智能电网模式下，人们在马路两边就可以看到很多的充电站，它们就如同现在的汽车加油站一样，可以为电动汽车、油电混合动力车进行充电。驾驶这两种新能源汽车的人们，完全可以避免因无法及时充电而不能长途驾驶的苦恼。
为此，我们可以梳理出智能电网的基本特征：（1）坚强，即在电网发生大扰动和故障时，电网仍能保持对用户的供电能力，而不发生大面积的停电事故；在自然灾害和极端气候条件下、或人为的外力破坏下仍能保证电网的安全运行。（2）自愈，即通过强大的实时预警控制系统和预防控制能力，自动故障诊断、故障隔离和系统的自我恢复。（3）兼容，即能支持可再生能源的正确、合理地接入。（4）互动，即实现与用户的交互和高效互动。（5）经济，即支持电力市场和电力交易的有效开展，实现资源的合理配置。（6）集成，即实现电网信息的高度集成和共享，采用统一的平台和模型，实现标准化、规范化和精细化的管理。
国家的战略追逐
传统电网已在世界各国运行了100多年，而人们对于智能电网的关注与研究只是最近几年才发生的事。2006年，美国IBM公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象地比喻为电力系统的“中枢神经系统”。在这一系统中，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。这一结果可以看作是智能电网概念正式诞生的标志。
在全球范围内，美国政府对于智能电网的重视非其他国家所能比拟。2007年，布什政府制定和颁布了《美国能源独立和安全法》，首次把美国国家电网输配系统的现代化与智能电网的概念直接挂钩。奥巴马上台后，首先签署《美国复苏和重新投资法》，该法明确规定将为智能电网发展提供45亿美元的启动资金；无独有偶，在白宫出台的经济刺激方案中，用于智能电网研究和建设的政府直接投资资金达到了110亿美元；同时，奥巴马政府声称，将投入大量的财力集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代。而就在不久前，美国商务部与能源部联合宣布了美国智能电网建设的第一批标准，这被认为标志着美国智能电网建设已正式迈步。
实际上，作为美国政府对智能电网建设的一个重要步骤，美国科罗拉多州的博尔德市在2008年已经成为了全球第一个智能电网城市。该市的每个家庭都安装了智能电表，人们可以直观地了解即时电价，优先使用风电和太阳能等清洁能源，而安装的变电站又可以收集到每家每户的用电情况，一旦有问题出现，便可以重新配备电力。
与美国几乎同时，欧洲也开始了一项超级智能电网工程，欧盟理事会在能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》强调智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。而就在前不久，欧盟进一步明确，将依靠智能电网技术，将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成。
在亚洲，日本政府已从2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验，韩国成立了具有官方性质的智能电网协会。特别是在中国，官方高层和企业推进智能电网的工作风生水起。目前，中国国家电网公司正在抓紧制定智能电网建设规划，实践中的中国智能电网建设分三步走：2009～2010年为规划试点阶段；2011～2015年为全面建设阶段；2016～2020年为引领提升阶段。
值得注意的是，对于智能电网的称呼各国可能并不一样，如中国倾向于用“互动智能电网”，欧洲的说法是“超级智能电网”，美国使用的是“统一智能电网”。另外，有些国家智能电网所依托的资源也有差异，如中国的智能电网以特高压电网为核心环节，而美国则以高温超导电网为核心；与此同时，美国的智能电网更多的是从终端客户入手，注重智能电表等配件产品和服务，而中国的智能电网是一个涉及配电和用户需求两侧更全面的管理方案，即包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六个环节。
能源新革命
如果说电力技术的发明是人类对能源开发与利用的一次标志性革命，那么智能电网在能源领域所引发的变革也不亚于前者。
实现对清洁能源的稳定而有效使用是智能电网的最显著的功用。智能电网的本质就是能源替代和兼容，而从利用角度看，清洁能源只有转化为电力，才能实现更有效的利用。但是，与化石能源不同，太阳能和风力发电具有不稳定、不连续的特性，而且并网会引起电能质量的下降，这样，风电入网的效率就低，从而制约了风能的开发和利用。而在智能电网的基础上，太阳能和风力发电的弱点得到了有效的消除屏蔽，实现了能源资源的有效优化配置。以中国为例，到2020年，中国风电装机将分别达到3500万千瓦和1.5亿千瓦，太阳能发电装机分别达到100万千瓦和2000万千瓦，核电装机分别达到1050万千瓦和8600万千瓦，3项装机容量占电力总装机的16%左右。如果有了智能电网的支持，这部分新能源电能将得到最大程度的利用。
传统电网所造成能源浪费与流失是不争的事实。据IBM公司的研究报告称，由于很少或完全未使用智能设备来平衡负载并监控电力，全球每年损失的电力足够印度、德国和加拿大使用。无独有偶，中国国家电网公司的分析报告指出，由于中国全社会用电量约80%来自煤电，以每千瓦平均损失20克计算，相当于每年浪费7676万吨原煤。但是，在美国，智能电网的投入和使用将使该国能耗降低10%，并每年节省800亿美元新建电厂的费用。同时，美国能源部西北太平洋国家实验室的研究结果表明，仅使用数字工具设定家庭温度及融入价格信息，能源消耗每年可缩减15%。若推广使用需求侧监控系统20年，则在建设、维护、运营电厂、变电站和电网方面节省700亿美元。同样，如果中国实现了智能电网的转型，每年可以节省2.26亿吨原煤。
不仅如此，在节约能耗的基础上，智能电网对于有效地控制和减少温室气体排放具有明显的功效。应当说智能电网的推广是提高能源独立性的重要步骤，它可以降低人类对化石燃料的依赖，减少温室气体的排放量。据美国“智能电网联盟”的研究结果显示，美国国家电网的使用效率每提高5%，就相当于减少5300万辆汽车的燃料消耗和碳排放。而在中国，到2020年，智能电网技术预计将帮助电力企业减少14%的二氧化碳排放量。
经济强引擎
传统能源的有限性与开发使用过程的不经济极大地制约了全球经济的正常增长脚步，而智能电网实现了能源的替代，不仅拓展了人类能源利用的空间，而且也带来了相关产业的勃兴，其对经济的牵引力不言而喻地催发和拉动的是新能源产业。除了能够拉动电力、通讯等传统产业发展外，智能电网在构建过程中将发展衍生出新兴技术并推进新兴产业如风电产业、太阳能产业以及新能源汽车产业的演化形成。因此，围绕智能电网建设的未来新能源产业将成为各国经济竞争的焦点。
经济发展节奏的快速提升是智能电网的必然结果。美国政府的智囊机构信息技术创新基金会与IBM公司共同提交的研究报告指出，如果一年投资100亿美元建设可提高供电效率的智能电网和密切监控电力行业输变电设备，可创造23.9万个工作岗位。而另一个类数据表明，目前美国大约有1.3亿块电表，倘若包括计算机、传感器和网络系统的投资在内，实现市场转型，这项改革将拉动超过万亿美元以上的投资。如果美国大力发展智能电网产业，8～10年内产业规模将超过5万亿美元；如果美国发展超导电网产业，8～10年内产业规模将超过30万亿美元。同样，由于特高压和智能电网的需要，预计今后几年中国每年电网投资都将在2000亿元以上，如果2009年就启动智能电网的改造，每年有可能拉动国民经济增长一个百分点左右。
具体到市场而言，智能电网无疑为企业创造了新的经营与竞争空间。应当说，智能电网第一次为互联网时代的巨头们提供了参与工业时代最大遗产改造的机会，也正因如此，国际IT巨头都已披挂上阵。如IBM公司已领先开发出了智能电表，该电表可实时进行用电量和电费的计算；谷歌公司已开发成功利用电表节约电费的应用软件，并且开始在公司员工家庭中试用。当然，传统产业在智能电网的商机面前也不甘示弱。如通用电气（GE）正在开发利用无线通信技术将各地电力消耗的信息传输给供电公司的先进技术，同时，GE即将在年底推出配合智能电网的电器产品，包括干衣机、烧水壶、烤炉等。据悉，这些产品都可以在三种耗电模式下工作：当整个电网用电量处在高峰的时候，会自动选择低耗电模式工作。洗碗机的显示面板上，更会显示当前电费价格，让用户选择电价便宜的时候洗碗。
难题有待破解
鉴于对能源领域的革命性作用以及对经济发展的强大牵引，智能电网在全球走红已不成问题。然而，从目前来看，智能电网的许多环节基本处于构想阶段，某些关键性技术还没有完全解决，因此，单就美国而言，实现智能电网的普及至少需要10到20年时间，其他国家所花费的时间可能更长。
――投资方式问题。智能电网既牵涉到原有电路网络的改造与升级，又必须对新的设备进行投入，是一项耗资巨大、耗时长久的工程。鉴于所需要资本的庞大和回报周期漫长，完全由企业投资可能性不大，而由政府单方面投入也会受到财政资金的制约，甚至会对民间资本形成“挤出效应”。因此，即使在美国，不同的城市也采取不同的投资方式，有的由政府完全投入，有的部分引进民间资本。不过，无论采取那种方式，对于一些发展中国家而言，智能电网所需要的巨大资本将是一个不小的压力，智能电网的“全球化”也可能因为资金的约束而止步。
――商业模式问题。即使投资问题解决了，智能电网建成后采取怎样的商业运营模式也是一个棘手的难题。在美国，80%的智能电网准备由私人部门拥有并运营，而博尔德市的电力供应从发电、输电到零售的企业都是由市政府所有的。至于其他国家是采取政府所有统一运营还是主要由企业管理运营、抑或是政府与企业联手运营，既要取决于前期投资方式，又要具体分析市场环境状况。在没有统一的商业运营模式前提下，可以通过各种不同的示范项目和工程寻找可行的操作模式。
――统一标准问题。智能电网具有全球化特征，因此应该拥有一套国际化的标准。但是，目前不同的国家对于智能电网标准的制定存在诸多分歧，而且智能电网涉及许多电气产品和技术、供应商的利益，不同产品供应商会采用不同的技术、标准，选用某种产品有时会出现不同的发展方向和走势。基于此，美国“智能电网联盟”目前正与联合国15家机构和国际标准组织（ISO）进行合作，致力于制定一套智能电网的标准和互通原则，同时，中国与美国也在积极联合制定一项国际化的智能电网技术标准。
智能电网当前发展方向范文3
关键词：电力通信设备；状态检修；策略
前言
随着市场经济体制的不断深入，我国的经济得到了蓬勃的发展，与国民经济密切相连的电力事业和电力企业也在这一背景下得到了较快的发展，作为社会经济中一个不可或缺的组成部分，可以说电力企业的发展状况直接关系着经济的发展进度。电力资源是人们生活和生产不可缺少的重要能源。状态检修是一种先进的检修体制，也是生产管理工作的组成部分，是确保电网安全合理有效的运行的重要机制。
如今，为了适应不断变化是市场需求和人们的需要，国家需要对电力设施进行精细化的管理，电网公司在进行着不断的探索和革新，不断的完善着相关的制度和标准，这在一定程度上极大的提高了电网和电力企业的工作质量和效益。不过在电力通信设备的应用上还存在很多问题，还需要不断的进行探索。有一些指导性规范还不是太完善，各式各样的问题是屡屡发生。因此需要不断加强对电力通信工程设备的管理。从而提高电力设备检修的工作效益。
1 电力通信设备状态检修的作用和意义
随着经济的发展，电力企业也在不断的发展、壮大。这就要求通信网络设施也要随之发展。高速化和准确化进程的加快使得大型新设备的投产成为可能，从此情形看也预示着通信专业检修工作量在逐步地增加和提高。如今，在国家电网公司智能化部署战略中，通信信息平台在电力系统的应用越来越得到重视，新技术、新工艺、新设备越来越得到更加广泛的应用，通信设备运行检修工作的难度也越来越大。相关的工作者需要重视以下两个方面的工作：一方面，合理的安排检验项目和周期、准确地进行状态评价，通过这样的方式可以减少电力设备的损耗，提高通信设备可用系数，延长其使用寿命，从而节约设备的维护费用；另一方面，运用状态检修数据的储备和分析，能够科学的规划网络设置，提高电力生产的检修效率和工作效率，进而能够提高资源的利用效率，促进国家电网不断优化健康地发展。
2 通信设备状态检修的要点
（1） 落实状态检修需要祥光的电力工作者的管理观念，夯实管理基础。“修不如换”不是简单的更换设备，而是要充分的考虑投入和产出的预算，维护好设备转变到使用好资产，对于难以检修或多次检修依然不能使用的设备要进行更换，更换的设备要优于之前的设备。要实现状态检修的常态化就要不断的引进新科技。利用科技手段进行科学的分析。（2）实施状态检修必须高度重视数据积累。改变传统的单一数据单一应用的方式，要进行整体的统筹和规划，将得到的各项数据进行汇总、归纳，并将其梳理形成系统，从时间、指标等多纬度、多角度对比联系，实现数据的共享，充分发挥其作用，更有利于使用系统分析的方法进行状态评价和检修决策。（3）状态检修通常是采用比较先进的在线检测和辅助诊断技术。从目前发展方向上看，设备在线监测要从告警向预警方向发展，对可表征设备状态的重要工况量进行监测。人工智能的介入能够有效的对设备数据进行处理、分析和决策，降低主观人为的干预性。通信技术的应用使得智能电网的建设步伐不断加快。（4）贯彻资产全寿命管理理念，更好地发挥通信设备的效益，需要电力企业内部多个部门的密切配合才能得以实现。
3 通信设备状态检修的方略
现在大多数电力公司都是按照国家电网公司的相关要求和标准进行建设工作部署，对状态检修进行全面的推广，尤其是要加强二次电路及通信专业的管理，加强状态检修标准化的力度，具体来谈需要做好下面几个方面的工作。
3.1 加强组织领导，推动工作扎实有条不紊地开展
要对公司状态检修整体规划进行掌控，同时建立相应的电力调度通信中心工作小组，明确相关的责任人，建立了二次设备状态检修常态机制，这样就分别从管理、技术、资料信息、执行、宣贯与培训等方面进行工作。由专家组和专业技术人员组成专家组，对实际的工作进行分析，召开专题研讨会议，协调各方力量，推进工作进程。按照集团公司统一部署，各供电公司积极构建公司、车间、班组三级管理体系，对状态检修进行细化分级开展，落实相关岗位的分配，明确岗位职责，规范信息收集与评价、检修策略、绩效评估的原则和流程，逐步推进全方位状态检修的进程。
3.2 健全技术体系，为状态检修提供保障
可以借鉴一次设备状态检修的经验，可以根据区域发展的实际情况制定电力设备相关状态检验准则。结合通信专业的特点，细化通信设备状态检相关的技术标准和信息收集规范，拟定相应的电力企业通信设备状态检修工作流程书，将可能出现的故障和危险提前进行预估，并在现场灵活的进行运用，从而使有关技术标准更加贴近实际，作业流程更加安全完善。
3.3 加强资料与信息收集，制定相应的专业管理技术标准
建立检修巡检和运行巡视的信息收集机制，拟定通信设备巡检的相关指导流程，并将其时间到实际的电力设备检修工作中，按照周期进行设备巡检。规范专业资料的收集整理。依托生产运行标准化来建设，按照“5s”标准对所有图纸资料按专业、资料类别分别定置、编号，实现图纸资料的定置管理，并开发资料电子查询系统，方便随时查阅与更新。
4 成效与收获
（1） 进一步提高设备管理的科学性、专业性。同时还要重视检修策略的指导作用，对于”正常状态”的设备要进行定期的检查以延长其使用寿命。对于被评价为“异常状态”或“严重状态”的设备，限期检修或立即检修，并缩短其检验周期。（2）进一步完善丰富设备状态信息的获取方法和手段。（3）不断完善设备检验方法和评价标准。要根据实际的情况进行设备的周期检测，并及时的进行调整。
5 结束语
总之，我国当前的通讯设备状态检修工作还没有一套完整的流程，需要相关的技术人员进行不断的实践和探索，逐步的完善相关的电力设备检修制度，虽然现在也已经有了一定的成果，但是仍然需要不断的进行技术的革新和理论实践。不过这一过程是漫长而复杂的，需要我国的相关技术人员进行持续不断的探索，克服诸多困难才能够实现电力通信设备的完全应用。
参考文献
智能电网当前发展方向范文4
智能变电站中的测控装置是保证变电站的运行据信息收集和执行设备操作控制的最核心技术，是保证智能变电站安全运行的前提。本文从智能变电站的测控装置着手进行论述，对当前存在的智能测控装置进行了研究，希望对促进智能测控装置的发展提供借鉴意义。
【关键词】智能变电站 测控装置 测试
随着经济的发展和科技的进步，智能变电站的发展成为变电站发展的基本趋势。智能变电站具体是指用智能化的一次设备和网络化的二次设备建立起来的变电站。智能化变电站的建立可以充分的实现信息的共享，满足经济发展对电力资源的需求。
1 智能变电站的特点
智能变电站是以各种先进、节能、环保以及安全的设备建立起来的新型变电站，它的信息传输基础是高速网络信息平台。智能变电站对信息的采集、控制、计量、测量、保护、检测等各种功能的实现都是自动化完成的。这在很大程度上节约了变电站的运行成本，提高了变电站的运行效率和质量。
智能变电站分为两个层次，即系统层和设备层。智能变电站的系统层是为了保证实现智能化变电站的站控层的基本功能而设立的，系统层面向全部以及1个以上的高压设备，利用智能组件获得智能变电站中所需要的数据，同时对智能化变电站中获得的数据进行综合的处理。按照智能变电站和国家电网的基本要求，保证智能化变电站和国家电网的安全、平稳运行，控制智能化变电站中各个设备层的功能实现，保证智能化变电站各个功能的有效落实，为解决国家的用电问题提供强有力的技术支撑。
智能化变电站中的设备层的具体组成部分包括：高压设备、智能组件以及智能设备三个部分，能够有效保证智能化变电站的过程层和间隔层功能的实现，同时完成智能化变电站的测量、控制、计量、保护以及检测等各项功能。
智能组件是智能化变电站设备层中的比较灵活的物理设施，具体包括测量、控制、保护、计算以及监测五个单元。每个单元功能的实现都为保证智能化变电站整体功能的实现提供了技术支撑。
由于智能变电站是利用现代的信息技术来实现变电站的基本功能，其与传统变电站相比，存在很大的不同。
首先，电气量信息的自动化输出，保证了一次、二次系统电气上的有效隔离，从而减小了开关场、感应和电容耦合等方法对二次设备的电磁干扰。电信道传输的清除，保证了二次光缆传输处于绝缘的条件下，测控设备的安全性大大提高。在测控装置的电磁兼容性和绝缘性方面，智能化变电站与传统变电站相比，要求大大的降低了。
其次，智能化的测控装置的数据采集源于数字量，与传统变电站测控装置中的模拟量相比，电气量的降压、滤波等各项工作都变的非常简单，而且有的工作可以用电子式互感器来做，使得智能化变电站的测控装置的内部构成变的非常的简单。
最后，测量电气量在传输中误差的减小，保证了智能化测控装置的测量准确性。传统变电站的电气量的测量误差之所以难以控制，就是因为它的电气量信号是通过电缆传输到二次设备的，电气量的误差也因为二次回路负荷量的不断变化而难以固定。但智能化变电站的测控装置本身是不会出现测量误差存在的，而且智能变电站的电气测量误差仅仅来源于电子式互感器，对电气量测量的精准性影响很小。
2 智能化变电站测控装置的新特征
在传统建筑中，是通过对传统的电流、电压互感器的模拟量，实现电缆传输的数据转换，同时利用测控装置进行模数转换，最后利用网络将获得的信息传送到传统变电站的后台监控系统，进行数据的监测和控制。后台的监控系统和测控装置对一次设备的控制作用也只能利用电缆传输模拟信号实现，非常的复杂，且极易出现安全隐患。智能化变电站的测控装置与传统变电站的测控装置相比较，就可以避免传统变电站中测控装置的弊端，充分实现在变电站中设置测控装置的目的和意义。
智能化变电站通过对电气量数据的收集环节和控制环节的智能化使用，利用电子式互感器、合并单元和智能操作箱进行作业，把一次设备收集的电气量直接得转换为数字信号，利用光缆传输技术进行传输，运行控制的进行也通过网络通信的方法用信息保温的方法实现。由此可知，智能化变电站在以下方面对测控装置进行了创新：
2.1 电气量信息可以自动化输出
自动化的电气量信息输出，确保了一次、二次系统电气上的有效隔离，从而减小了开关场、感应和电容耦合等方法对二次设备的电磁干扰。
2.2 智能化变电站的测控装置工作程序简单
智能化的测控装置的数据采集源于数字量，与传统变电站测控装置中的模拟量相比，电气量的降压、滤波等各项工作都变的非常简单，使得智能化变电站的测控装置的内部构成变的非常的简单。
2.3 智能化变电站测控装置结果的误差小
智能化测控装置的测量准确性，有效的减小了智能化测控装置监测结果的误差。因为传统变电站的测控装置是通过电缆传输到二次设备的，电气量的误差也因为二次回路负荷量的不断变化而难以固定。而智能变电站的电气测量误差仅仅来源于电子式互感器，对电气量测量的精准性影响很小。
3 测控装置在智能化变电站中的重要作用
智能化变电站的工作原理是利用最先进的各种高新技术进行技术的整合，从而实现对变电站的设备以及输、配电线路的监视、控制、调度通信以及测量等自动化功能。
智能化变电站自动化系统中的间隔层设施就是测控装置。测控装置的基本功能具体包括：遥信、遥测、遥控以及遥调四大功能，简称为四遥功能。除了以上四大功能外，智能化变电站的测控装置还具有同期与间隔联闭锁的作用。利用智能化变电站的间隔联闭锁功能可以充分利用测控装置在分布式和网络化上的优点，从而保证全部数据可以通过互联网实现共享。防止防误闭锁方式的误差，同时与后台的监控系统统一进行配置，实现五防顺序控制功能的一体化运行。
4 智能化变电站中对测控装置的新要求
智能化变电站通过三层两网的结构，有效的利用了资源的共享优势，促进了智能化变电站向集成化方向发展的目标。智能化变电站的间隔功能是由智能组件以及高压设备进行的一体化设计。智能化变电站的测控技术的集成化发展，对智能化变电站的测控装置提出了新的要求。只有实现这些要求，才能保证智能化变电站测控装置集成化发展的目的。新要求具体包括以下几个方面：太网通信接口的多样化、大流量信息处理的技能和与光电互感器和智能开关设施的接通能力、硬件平台的一体化、互可行性的条件、事故简报和间隔录波的功能以及配套工具齐全。只有满足了这6项新要求，智能化变电站的测控装置的发展才能更好的发挥作用，保证智能化变电站的主要功能的正常运转，为国家经济的发展和社会的进步提供电力资源的支持。6项新要求也是推动智能化变电站测控技术进步的基本要求，只有在不断的技术进步中，才能促进智能化变电站测控技术的不断向前发展，解决智能化变电站在发展过程中遇到的难题。
5 智能变电站的测控装置的发展方向
当前社会，智能化测控装置受技术影响的限制，测量功能还非常单纯，只是在稳态数据方面实现了测控，其他的项目中的测控还无法进行。虽然个别试点项目的测控与同步相量测量的功能进行了整合，保证了测控装置数据收集的稳态，但由于是通过不同的物理口和规约在后台执行从而保证其稳态的数据收集。由此可知，当前的智能化变电站的测控装置还没有实现完全意义上的融合。
为了促进智能化变电站测控装置的发展，需要进行以下研究。
5.1 遥测测试技术
模拟量遥测：研究模拟量输入时的遥测测试技术，拟采用模拟源平台的检测技术，利用此平台产生三相可调的幅值、频率、相位的电压电流信号，提供给测控装置，模拟现场的交流信号，从而获取、分析并评定测试数据。
数字量遥测：研究数字量输入时的遥测测试技术，拟模拟合并单元的电压电流信号，通过光纤输入智能站测控装置，进而获取、分析并评定测试数据。
遥测测试技术的使用不仅可以获得数据，而且能够为遥控目标物体提供实时数据，常和遥控技术结合在一起应用，对变电站中测控装置的测试非常的有帮助。遥测测试技术作为一门综合技术，随着电子技术的发展而迅速发展，应用范围越来越广泛。
5.2 谐波测试技术
研究测控装置输入波形畸变的影响的谐波测试技术。构建交流电压、电流谐波叠加系统，输出给测控装置，用来检验综自系统谐波测试功能。
谐波测试技术具有建构方案灵活、功能强大以及方便高效等优点，它在变电站测控装置中的广泛使用有效的提高了测控装置测试的准确性和科学性。
5.3 防抖测试技术
由于测控装置的遥信能够独立设置防抖时间，对防抖测试技术进行研究，可以有效实现对遥信的该防抖时间测试。
虽然到目前为止，变电站中的测控装置的遥控防抖时间的确定还没有形成标准的测试程序和方法，但通过利用防抖测试技术，对遥信防抖时间进行测量，能科学的对测控时间进行预测。
6 结语
综上所述，智能化变电站中的测控技术是保证智能化变电站有效运行的前提，测控技术如何直接决定了智能化变电站的功能的实现情况。为此，对智能化变电站的研究绝对不能离开对其测控技术的研究，改善测控装置是促进智能化变电站发展的最主要的手段。
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作者单位
智能电网当前发展方向范文5
关键词：变电站自动化；电力系统；应用技术
伴随着我国人民生活水平的不断提高，人们对供电系统的可靠性和安全性也越来越重视。电力自动化系统由此应运而生，其借助现代电子信息技术实时监视电力系统的运行参数，能够综合监控整个电网的运行状况；实施遥控命令，使变电站管理人员能够通过监控中心全面而详细地了解电力系统的运行状况，准确、快速地判断故障位置和故障原因，简便地实现各种数据分析等等。可见，电力系统要实现完全意义上的自动化、即真正意义上实现变电站和电网的智能化，就必须运用电子信息和计算机技术，电子信息和网络通信技术，因为其在促进电力系统自动化的进程中起着决定性的作用。
1 电力自动化系统技术
发电、输电、变电、配电及用电等相关环节所组成的系统为电力系统。电力系统的一次设备是由发电机、变压器、开关及输电线路等相关设备组成。为了确保电力一次设备安全与稳定地运行及电力生产获得理想的经济效益，就需要对一次设备进行在线测控、保护、调度控制等。电力系统中将这些测控装置、保护装置、有关通信设备、各级电网调度控制中心的计算机系统、发电站（厂）、变电站的计算机监控系统等统称为电力系统的二次设备，它涵盖了电力系统自动化的主要技术内容。根据电力系统运行中与电子信息技术手段结合的特点，可将电力系统自动化分为几个模块。
2电子信息设备的构成
2.1硬件构成
电网在运行中过程中主要采集遥测量和遥信量的实时数据，电网在运行中主要的调节和控制信息是遥控信息和遥调信息这两大类，即运用的调节命令，以改变设备运行参数，例如改变发电机出力的调节命令。目前我国电力系统主要是采用微刑机为核心的远动装置（即微机远动系纫，以实现上述数据采集和调度控制功能，即遥测、遥信、遥控和遥调四大功能。
（1）微机远动系统结构分析。微机远动系统主要山二个部分构成，即厂站端的远方终端装置rtu （remote terminal u-nib）调度中心的远动通信接口装置mtu.masterterminal unit）和远动通道。
远方终端rtu是装在变电站内的远方数终端装置，rtuii的主要功能有：数据采集，如模拟量（yc）、开关量（yx）、数字量（yc）、脉冲量（yc）等；数据通信；执行命令，如完成遥控（yk）、遥调（yt）等操作。按规约完成远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能。调度端远动通信接口装置 mtu，其主要功能是对接受的数据进行必要的处理后，传入主机系统的实时数据库，供系统模拟盘、crt 显示及其他应用程序调用。mtu 可根据调度控制要求，执行不同的操作命令，传送至厂站端的rtu。显然，处于主机和rtu之间的mtu装置执行着双重任务：
①要完成双向通信的作用；②为了减轻主机的工作负载，不同程度地完成数据整理、加工的预处理任务。如果自动化系统功能需要扩展，特别是当主机需要承担状态估计及安全分析等繁重的计算任务时，更多的数据预处理工作需由mtu来实现。这种情况一般是通过增设前置预处理机（即scada前置机），构成前置机系统。远动通道有多种方式，目前我国电力系统常用的通信信道有载波、微波、扩频、特高频、直通电缆、卫星、光纤等几种方式。根据传送信号类型的不同可将通道可分为模拟通道和数字通道。
（2）实时监控计算机系统的基本配置。随着科技的进步和电力事业的发展，我国电力系统调度中心的实时监控计算机系统基本配置要求也越来越高，在其构成上主要有：大容量、高速度的主机系统和前置机、远动通信接口部分及人机联系系统。
2.2软件的构成
能量管理系统ems（energy management system） 除包括scada系统外，还包括agc/edc、状态估计se、安全分析sa、最佳潮流opf和自动电路恢复acr等高层软件。根据各软件的主要功能和用途，可将ems划分为五种类型：发电控制类、发电计划类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与管理类。监视控制与数据采集scada（supervisory controlanddataacquisition）系统主要功能是：数据采集；实时数据显示；异常或事故报警；事件顺序记录；遥控和遥调；运行报表记录；事故追忆。其中“事件顺序记录”是发生事故时对各断路器、继电保护等动作状况及时间，按时间顺序进行记录。“事故追忆”可保留事故发生前后一定时间内的部分实时数据，如枢纽点电压、主干线潮流和频率等，这些数据为分析事故提供了重要信息。
3 系统技术应用
3.1 发电厂自动化
分散控制系统（dcs）在目前发电厂综合自动化系统中运用最为普遍，其保护和测控装置就地安装在开关柜中，通过现场总线连接起来，经通信管理机连接至后台机。该系统一般采用多台计算机分散处理多个控制回路，而各控制站的现场信号和控制参数可以经由通信传到其它控制站和操作员站的crt上。dcs的运用给发电厂带来巨大进步，特别是计算机的硬件技术、软件组态技术和通讯技术所形成的技术优势，使前期电站中相对独立的控制系统，在数字技术的支持下形成了控制功能分散、监控参数集中、各子系统信号联系紧密的整体。
3.2变电站自动化
变电站自动化是为了取代人工监控和电话人工操作，加强对变电站的监控功能，以实现变电站的安全高效地运行。信息技术在变电站自动化中的应用，源于在变电站中普遍使用基于计算机技术的智能设备（ied），它不但能分析出很多现场难以直接测量的数据，实现数据数字化，而且能通过计算机数据通信接口，利用计算机的存储功能完成统计记录。
变电站自动化系统的特点是运用计算机技术、自动控制技术和通讯技术等实现对变电站二次设备（如继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重组和优化，通过变电站系统内部各设备的信息交换、数据共享，实现监视、测量、控制和协调变电站全部设备的运行监视和控制的任务。变电站综合自动化取代了变电站常规二次设备，能够简化变电站二次接线，它作为电网调度自动化不可或缺的重要组成部分，是电力生产现代化的一个重要环节。
4 电力系统自动化未来应用趋势
4.1电子信息设备与电力自动化设备的兼容问题电子信息设备与电力自动化设备硬件、软件兼容问题成为当前的一个研究热点。电力系统中微机型产品的应用越来越广泛（如继电保护装置的微机化比率越来越高等），已形成电力系统自动化控制类产品的主流方向。但由于电力系统的复杂性，其电磁环境非常恶劣，而以微处理器为核心的微机型产品很容易受到这些电磁干扰而导致误动、拒动、数据丢失或死机等现象，给电力系统安全高效地运行带来了严重的事故隐患。
4.2 电力系统自动化应用
智能电网当前发展方向范文6
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。
