摘要：电力系统是能源利用、输送和配给的主要载体，在社会经济中发挥着重要作用。电力系统正在从规模化发展向可持续及智能化的方向转型。而电力系统中的电力电子装置是其转型的关键因素，本文主要分析了电力电子装置的特性及其在电力系统中的具体应用情况，以供参考。
关键词：电力电子装置；电力系统；应用
引言
在电力系统中，可再生能源的并网发电、储能装置的功率转换、配用电能的双向流动、交直流电网的柔性互联、无功和谐波的动态补偿都需要依靠电力电子装置来实现。随着高电压、大功率电力电子器件的发展，变换器模块化、单元化和智能化水平的提升，控制策略和调制策略性能的提高，电力电子装置在电力系统中将会发挥更大的作用。
1电力电子装置基本概念
在整个电力系统中，电子装置是非常关键的组成部分。而电力电子装置就是电力系统中发挥出重要作用的电力装置。该类装置的性能对整个电力系统的稳定运行都会造成直接的影响。在将该类装置正式运用到系统中前，需要对装置进行全面评估。首先是对装置的设计规范的可靠性评估，从系统的层面建立模型，对系统中的功率器件等关键原件实施评估，如果发现不满足要求的环节，就要及时改进。其次就是故障管理，如果电子装置出现故障并停止运行，就要实施离线维护，故障管理的存在意义就是降低故障率。最后是硬件回路的仿真，需要电力系统可以满足基本的开关频率，具备并行处理的性能，并且在降低成本的情况下自主运行，对保护方案实施更新与升级。
2电力电子装置应用于电力系统的特性
电力电子装置作为电力系统中的重要内容，其特性直接关系到电力系统的安全稳定运行。通常，电力电子装置在电力系统中的应用特性主要表现为以下几个方面。
2.1故障管理特性
电力电子装置在长期运行的过程中，由于温度过高或温度循环波动等因素，容易导致电子装置出现故障。而故障管理方法可以预测和诊断电子装置的故障，并且结合诊断结果，从而帮助采取有效的保护维修措施。同时以电子装置故障相关内容为依据，对装置剩余工作年限进行推测，继而提前采取措施对有可能出现的故障开展预防性的工作。
2.2可靠性
电子系统的应用效果主要受到电力电子装置可靠性的影响，但是，电子装置的故障率、平均无故障运行的时间、平均维护的时间以及各项指标都决定了电力电子装置的可靠性。随着科技的不断发展，社会经济的不断增长，产业开发也进入多元化的阶段，人们对电力资源的要求也越来越高，其生活的各个方面都离不开电的存在。电力电子装置的可靠性不仅能使电力系统运行中的安全稳定性得到保障，而且能够为电力系统的运行、检查及维修等提供信息。
3电力电子装置在电力系统中的具体应用
3.1发电阶段应用
传统的电力系统发电，运用的是不可再生能源，浪费了能源又造成了环境污
染。新型电力系统发电时，能够起到环保的作用，利用太阳能、风能等提升能源利用率。这些优势的实现有赖于电力电子装置在电力系统中的应用。在水力发电装置中，其主要是通过对水位高低变化收集势能，利用势能进行发电，发电组采用的是静止励磁技术，改善了发电质量和效率。此外，变流器是风力发电中的核心环节。利用风力发电装置、整流器、逆变器等对风能进行整流，加强电压的稳定性能，以保持供电的持续。
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3.2储能阶段应用
储能技术在电力系统中应用可以缓解高峰负荷供电需求，提高现有电力设备的利用率和电网的运行效率，也可以有效应对电网故障的发生，提高电能质量和用电效率，满足经济社会发展对优质、安全、可靠、高效用电的要求。在各种储能方式中，抽水蓄能、压缩空气储能和电池储能是可以达到兆瓦级的储能技术。
3.3在输电过程中的应用
对于常规直流输电而言，其主要使用晶闸管换流器，而对于柔性直流输电而言，其主要选择全控器件换流器，然而，柔性直流输电相比于常规直流输电具有十分明显的优势，主要就是其有功功率及无功功率均能够控制，而且能够向无源负荷进行供电，因此，在孤岛供电及城市供电等相关领域内具有更加广泛的应用，而且其输出电压谐波及畸变率相对而言更小。在当前水利发电以及风力发电等有些可再生能源中，通常都需要使用低频率实现发电及电能传输，从而可起到缩短线路电气距离以及对线路电压波动进行抑制的作用。对于当前固态变压器而言，其属于比较新型的一种变压器，其能够变换电流或者电压幅值、相位以及频率与形状，从而使电力系统稳定性得到更好保证。
3.4微型电网中的具体应用
微型电网指的是一种小型的配电系统，其主要是由分布式电源、相关负荷、储能装置、监控保护装置以及功率变换器组成。利用功率变换器就可以实现微型电网与外部电网的并网运行，利用并网运行的方式，当外部电网出现故障不能正常运行的时候，微型电网仍然可以使电网安全运行。
4在电力系统中应用电子电力装置应注意的问题
首先，加强电子电力装置的故障管理。在电力系统中，对电子电力装置进行应用的过程中，由于各个方面因素的影响，不可避免地会有一些故障出现，因此，加强故障管理也就十分的必要。就当前额实际情况来看，在故障管理及控制方面，所选择的方式主要包括热管理及故障管理方式，其中，热管理方式主要是对器件损耗进行控制，从而防止出现瞬态热应力情况。在故障管理过程中，首先应当进进行故障诊断，依据具体诊断结果来对故障进行识别，此外，还可依据不同部件故障机理，从而预测故障问题。对元件故障及子系统故障，可选择准正常运行能力，从而保证在有故障出现时，电力电子仍能够满足实际应用功能。其次，评估电力电子装置可靠性。在电力电子装置实际应用过程中，为能够使其应用价值得以充分的体现，就有必要对电力电子装置可靠性、故障率以及维护时间与使用率等相关方面实行评估。在实际评估过程中，可靠性属于十分重要的一项指标，通常情况下，评估电力电子装置的可靠性，主要就是从元件及系统层面实行建模，其中，元件可靠性模型主要为功率器件故障率建模，电解电容故障率建模，对于系统层面可靠性性模型而言，其主要包括组合模型及累加模型。
5结语
总而言之，电力电子装置在发电、储能、微型电网、输电以及电能质量中应用后，改善了电力系统的性能，促进了电力系统的渐变转型。可靠性评估、故障运行管理、硬件在回路仿真和电力电子标准模块分别是装置设计、运行、研发和制造方面的关键技术，在这些方面开展系统化的深入研究，有利于电力电子装置长寿命、低成本和高安全性的实现。针对电力系统的需求，有针对性地攻克电力电子装置应用中的若干技术难题，可以为电力系统的长远发展奠定技术基础。
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论文作者:刘永超
论文发表刊物:《河南电力》2018年11期
论文发表时间:2018/11/28
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