楊星晨

（陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院煤炭與化工產(chǎn)業(yè)學(xué)院,陜西 咸陽 712000）

在電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的快速發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)也在先進(jìn)技術(shù)支撐下得到快速發(fā)展，在提升電力系統(tǒng)信息化水平的同時(shí)，也能確保電力企業(yè)供電的安全性、穩(wěn)定性與可靠性。電子電工技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù)，是電力系統(tǒng)發(fā)展的保障與基礎(chǔ)，其技術(shù)基礎(chǔ)為計(jì)算機(jī)技術(shù)。尤其是近些年隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)電力能源的需求不斷增加，但由于電力系統(tǒng)所使用的技術(shù)相對(duì)落后，導(dǎo)致資源利用率不高。因此，需要充分合理利用電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，推動(dòng)電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，并實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

1 電力系統(tǒng)中電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

1.1 支撐電力系統(tǒng)的發(fā)展

在電力系統(tǒng)發(fā)展中，電子電工技術(shù)起到重要的支撐作用。多種知識(shí)體系共同融合產(chǎn)生的電子電工技術(shù)，是一項(xiàng)具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性與融合性的技術(shù)，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠保證電力能源供應(yīng)的安全性與穩(wěn)定性。當(dāng)前我國正處于社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)電力能源的需求量較大，所以需積極運(yùn)用電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低能源消耗，促進(jìn)電力行業(yè)的健康發(fā)展。

1.2 提高電能利用率

電力系統(tǒng)中電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用，能在先進(jìn)技術(shù)的支撐下，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行期間，可以通過這兩項(xiàng)技術(shù)的綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、智能化運(yùn)行，有效提升電能利用率，降低能源損耗，促進(jìn)電力企業(yè)的集約化、綠色化發(fā)展。

1.3 促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的有效應(yīng)用，能確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為用戶提供安全穩(wěn)定的電能[1]。與此同時(shí)，要求電力企業(yè)能針對(duì)自身實(shí)際情況，采取合理手段，強(qiáng)化對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，并配合網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化建設(shè)，提升電力行業(yè)從業(yè)人員的信息化水平，推動(dòng)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 電子電工技術(shù)的特點(diǎn)

電子電工技術(shù)有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

第一，集成化。電子電工技術(shù)通過合并多種單元器件，在一個(gè)基片上實(shí)現(xiàn)單元器件的高效運(yùn)行，能夠?qū)?fù)雜電路進(jìn)行有效控制。這可以節(jié)省設(shè)備空間，降低生產(chǎn)成本與難度。

第二，高頻化。在高頻化特點(diǎn)下，電工電子技術(shù)使得工作效率得到大幅提升，如在幾千赫茲頻率下GTR（電力晶體管）可實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行[2]。

第三，高效率。電子電工技術(shù)在變換器件與變換技術(shù)的應(yīng)用下，能降低導(dǎo)通損耗，提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在降低能耗期間，采用的方法為變換技術(shù)，通過加快器件開關(guān)升降速度，提高器件的工作效率。

第四，全控化。電子電工技術(shù)在全控型器件的應(yīng)用下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)關(guān)斷功能，在電力系統(tǒng)中，讓電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。

3 電力系統(tǒng)中電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

通過電子電工技術(shù)的有效應(yīng)用，能在電力系統(tǒng)的發(fā)電過程中有效控制發(fā)電機(jī)組與相關(guān)設(shè)備，確保設(shè)備運(yùn)行的整體質(zhì)量，提升設(shè)備的運(yùn)行效果。

首先，規(guī)模發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁系統(tǒng)技術(shù)。晶閘管整流自并勵(lì)模式為該技術(shù)的基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效控制[3]。在發(fā)電過程中，通過對(duì)該技術(shù)的有效應(yīng)用，能有效控制機(jī)組設(shè)備，確保機(jī)組設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限功率公式如下：

式（1）中：Vg、Vs、Vs分別為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、系統(tǒng)電壓、發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的等值電抗。

在對(duì)發(fā)電機(jī)組可靠性在線計(jì)算時(shí)，可以使用以下的公式：

式（2）、式（3）、式（4）中：Pj、TRLj、WUAPj分別為第j臺(tái)發(fā)電機(jī)組的額定功率占電廠裝機(jī)容量的百分比、機(jī)組的額定功率、第j臺(tái)發(fā)電機(jī)組對(duì)全廠N臺(tái)發(fā)電機(jī)組可靠性的影響程度。

其次，在變頻調(diào)速技術(shù)的有效應(yīng)用下，在機(jī)組設(shè)備中可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，有助于實(shí)現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。例如，在電機(jī)單元模型中，發(fā)動(dòng)機(jī)的電壓與電流情況可以在變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用下得到有效判斷，自動(dòng)化裝置的運(yùn)行參數(shù)可以通過數(shù)據(jù)采集的方式得到基本參數(shù)。芯片功能在變頻器上發(fā)揮著重要作用，系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)優(yōu)異的變頻器可以根據(jù)傳感信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

電力系統(tǒng)發(fā)電過程中，設(shè)備在運(yùn)行期間會(huì)受到各類因素的影響，易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。因此，要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修和保養(yǎng)。在對(duì)故障進(jìn)行監(jiān)控過程中，可以利用發(fā)電機(jī)組的在線監(jiān)控系統(tǒng)，了解設(shè)備運(yùn)行全過程的具體情況，一旦發(fā)現(xiàn)故障需及時(shí)處理，確保設(shè)備運(yùn)行的可靠性與合理性[5]。發(fā)電機(jī)組可以在數(shù)據(jù)傳輸單元的應(yīng)用下，基于智能化發(fā)電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，將采集到的數(shù)據(jù)上傳至Web Supervisor進(jìn)行存儲(chǔ)與分析，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、位置等各類信息進(jìn)行直觀展示。系統(tǒng)功能如圖1所示。工作人員能通過手機(jī)、電腦等，隨時(shí)隨地了解設(shè)備的運(yùn)行情況，并能及時(shí)對(duì)故障問題做出處理，確保設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行。

圖1 系統(tǒng)功能

3.2 輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，輸電環(huán)節(jié)是最為重要的流程。因此，必須保證這個(gè)環(huán)節(jié)的安全性和穩(wěn)定性，才能為用戶提供穩(wěn)定的電力能源。電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)能耗占比較高，能源浪費(fèi)情況比較嚴(yán)重，對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)展造成較大影響[6]。為提升輸電效率，確保輸電的高效性，要求能有效使用電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。無功損耗一般會(huì)發(fā)生在較長周期的輸電過程中，通過該技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證輸電的穩(wěn)定性，減少能耗損失。與交流輸電方式相比，直流輸電的可靠性更好，具體表現(xiàn)見表1。

表1 強(qiáng)迫停運(yùn)率

直流系統(tǒng)的無功損耗計(jì)算，使用常規(guī)計(jì)算方法可采用如下公式：

式（5）、式（6）中：P、φ、μ、α分別為換流器直流側(cè)功率、換流器的功率因數(shù)角、換相角、整流器觸發(fā)角。

在輸電線路數(shù)字化與信息化建設(shè)中，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是重要組成部分。通過網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的全程可視化管理，提升管理質(zhì)量與效率[7]。數(shù)字化系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2所示。通過數(shù)字化建設(shè)，能對(duì)電力系統(tǒng)的物理設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控與管理，強(qiáng)化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，提升數(shù)據(jù)的分析水平，確保能為設(shè)備的可靠運(yùn)行提供保障。輸電線路在運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生諸多信息，如檢修記錄、日常生產(chǎn)巡視記錄等，可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集與分析。監(jiān)測(cè)單元在運(yùn)行期間發(fā)出的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，通過各類監(jiān)測(cè)裝置的有效運(yùn)用，能準(zhǔn)確獲取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，及時(shí)有效地對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，了解裝置運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，便于維護(hù)人員確定故障位置并處理故障。

圖2 數(shù)字化系統(tǒng)的構(gòu)成

3.3 配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行與配電環(huán)節(jié)的運(yùn)行質(zhì)量有直接關(guān)系，要求這個(gè)環(huán)節(jié)更加精準(zhǔn)與精細(xì)，能確保電能的利用率。電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的有效應(yīng)用，可以保證配電過程的穩(wěn)定、可靠。科學(xué)規(guī)劃與管理現(xiàn)有資源，確保電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行。工頻變電器一般會(huì)運(yùn)用到配電設(shè)備中，但工頻變電器的應(yīng)用，可能會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染，且工頻變電器的體積較大，在實(shí)際應(yīng)用過程產(chǎn)生諸多不便[8]。因此，可以在配電環(huán)節(jié)使用電子電工變壓器，能確保電能轉(zhuǎn)換的可靠性，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。同時(shí)，也可以在網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用下，確保配網(wǎng)服務(wù)的整體質(zhì)量。為了有效采集用戶的用電信息，可以利用高低壓電力用戶用電信息采集系統(tǒng)，同時(shí)在RS485總線通信技術(shù)的應(yīng)用下，能實(shí)現(xiàn)信息的高效采集。首先，即插即用。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)可以與多個(gè)終端與配網(wǎng)結(jié)合在一起，在功率接口下，電能能快速轉(zhuǎn)換，并與電網(wǎng)相匹配。其次，能量路由器。在能量路由器的幫助下，能量可以實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)，與低壓區(qū)域網(wǎng)相連。低壓直流母線可以在中壓配電網(wǎng)中由能量路由器提供，實(shí)現(xiàn)信息的有效傳遞。最后，標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是能量路由器與功率接口的保障，通過與區(qū)域網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中心的連接，能對(duì)用戶的用電信息進(jìn)行有效分析。

3.4 變電站中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的重要體現(xiàn)是工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)化變電站中應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)，能讓電能的供應(yīng)更加安全與穩(wěn)定。電力企業(yè)對(duì)電力設(shè)備通信進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)的連接等都是通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)應(yīng)用于變電站中，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的有效監(jiān)控，為無人值守生產(chǎn)模式的建設(shè)提供保障。

系統(tǒng)中信息的類別決定工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的應(yīng)用。自動(dòng)化通信系統(tǒng)中的信息可以分為周期性發(fā)送的信息、擾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)、變電站層設(shè)備與裝置之間的調(diào)節(jié)控制等命令。TCP與UDP兩種協(xié)議由以太網(wǎng)OSI結(jié)構(gòu)的傳輸層定義。TCP具有較強(qiáng)的可靠性，但速度相對(duì)較慢，而UDP具備單播、組播與廣播三種通信方式，能滿足數(shù)據(jù)包傳遞的個(gè)性化需求。

工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用能讓自動(dòng)化變電站的通信更加穩(wěn)定，時(shí)效性更強(qiáng)。當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境處于高溫、低溫等時(shí)，以太網(wǎng)能針對(duì)這類惡劣環(huán)境，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定與可靠。IM，CD介質(zhì)是工業(yè)以太網(wǎng)的訪問方式，IEEE 802.3協(xié)議是物理層和鏈路層的基本條件，刪IP協(xié)議是應(yīng)用層的協(xié)議，一般情況下傳輸速率可達(dá)到10 Mb/s，快速情況下傳輸速率可達(dá)到100 Mb/s，多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以容納，距離能達(dá)到2.5 km。220 kV以上電壓等級(jí)變電站節(jié)點(diǎn)數(shù)目多，在站內(nèi)可達(dá)成百上千個(gè)，具有較大的數(shù)據(jù)信息流量，要求速率能在130 kb/s以上，為滿足實(shí)際需求，可以利用工業(yè)以太網(wǎng)，確保數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的時(shí)效性、穩(wěn)定性與可靠性。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用中電子互感器是主要設(shè)備，信息傳輸與交換器測(cè)控裝置可通過電子互感器進(jìn)行分析。自動(dòng)化合并環(huán)節(jié)設(shè)置在智能互感器的中間單元，一般智能互感器需結(jié)合大量中間環(huán)節(jié)建立，數(shù)據(jù)增加內(nèi)容在分析數(shù)據(jù)傳送時(shí)間中加入，分析智能變電系統(tǒng)終端的保護(hù)處理內(nèi)容，數(shù)據(jù)處理時(shí)間相應(yīng)延長。結(jié)合智能互感器的智能終端，智能變電站可以針對(duì)合并單元的延時(shí)性特征進(jìn)行合理處理，延時(shí)可以控制在6.5 ms～7.5 ms。安全穩(wěn)定性相對(duì)偏差是智能互感器保護(hù)反應(yīng)過程的特點(diǎn)，在電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中要做好穩(wěn)定性、安全性分析。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息溝通模式是處理安全問題的手段，處理優(yōu)化期間局域網(wǎng)內(nèi)部可通過統(tǒng)一處理IED信息，保證數(shù)據(jù)采集合理。分析變電系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)生的一切負(fù)面信息，可以通過變電系統(tǒng)中的IED模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接，內(nèi)部就可以存在兩個(gè)點(diǎn)，確保電力系統(tǒng)的安全性。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)中電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用，是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵所在，對(duì)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。尤其是在我國電力能源需求不斷增長的背景下，更要通過電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的應(yīng)用，保證電能供應(yīng)的安全性與穩(wěn)定性，滿足用戶的用電需求。未來隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子電工技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用將成為主流。