（广东立胜综合能源服务有限公司）
摘要：人们的生活以及工厂的工作都是需要电力系统来维持照明和动力系统，电力系统随着城市的用电量提升越来越多的需要自动化技术支持，本文通过实际案例分析了电力系统及其自动化的现状以及未来的趋势，对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。
关键词：电力系统；自动化；未来趋势
1 引言
随着网络和企业内部网的快速发展，以及它们对技术系统的渗透，电力系统的保护和控制系统也在不断发展。包括因特网在内的现代通信技术用于远程监测、设置和检索负载和故障数据。智能多功能和通信单元已经取代了传统的机械和静态仪器。变电站自动化向完全集成化方向发展的下一步是采用IEC61850开放通信标准，该标准应能使电力控制和管理系统中所有设备之间方便地交换信息。随着广泛的非线性负荷和可再生电力一体化的发展，配电网的电能质量问题日益严重。电压波动、电压跌落、谐波和无功等问题不仅直接影响敏感负荷的正常运行，而且降低了配电系统的输电效率。本文总结了在强智能电网中解决电能质量问题的现有控制技术和新兴控制技术。重点介绍了新的电力系统特征、自动化技术及发展趋势和前景，为配电网安全、经济运行提供有价值的参考。
2 电力系统及其自动化的现状
在现代智能电网中，负荷的多样性和对高效消费的需求，以及可再生能源（太阳能、风能、生物质能源等）的利用和通过电力电子接口的并网技术，给电能质量治理带来了巨大挑战。与传统的电力系统相比，微电网或分布式电站集多种能量输入、多种负荷特性、多种能量转换技术于一体，是一个化学能、热力学和电学相互耦合的非线性复杂系统。同时，由于自然资源的限制，分布式发电呈现出间歇性、复杂性、多样性和不稳定性的特点。因此，在保证电能质量方面出现了一些新的问题。因此，在微网或分布式电站接入电网时，电能质量控制理论和技术将对保证电网稳定、安全运行发挥重要作用。在中国国家项目——中期科技发展，它是专门提到分析，检测和控制技术对电能质量应该优先目标的能量场，并强烈建议促进大功率电力电子技术的应用和控制电能质量积极。
利用电能质量控制技术和设备，提高用电侧供电质量具有重要意义。电能质量控制的核心原理是对电能进行控制和转换，以满足电能质量一致性和最优效率的要求。实现上述控制和转换的关键元件是各种电力电子器件和相关的控制电路目前，电力系统一般采用电压源变换器或电流源变换器。变流器的输出可根据电压或参考电流进行调节，以控制电能质量。变频器的控制方法对电能质量控制的效果有着重要的影响。现有的控制方法主要有滞后控制、无差拍控制、模型预测控制、比例积分控制、比例共振控制、重复控制和非线性鲁棒控制。滞后控制（HC）实现简单，响应速度快，但其控制精度取决于滞后带宽和开关频率不固定。无差速控制（DBC）是基于变频器的状态方程，具有良好的动态性能和方便的参数化设计，但其控制性能容易受到电路参数和控制延迟的影响。补偿控制延迟和增加状态观测可以增强系统的抗干扰能力。基于变频器的有限控制集，模型预测控制（MPC）选择输出开关状态，对成本函数进行优化。
随着大型双馈电站的普及率逐年提高，分布式系统与多逆变器系统之间的谐振交叉耦合变得越来越复杂。分布式电站产生大量的高频和宽带谐波成分。此外，根据传输线的结构和谐波频率，还存在串联谐振和并联谐振。当背景谐波电压与传输线参数匹配时，会产生串联误差，导致谐波电压严重放大。分布式电站产生的谐波电流也会导致并联谐振，造成严重的电流畸变，进一步增加系统的谐波总含量。串并联谐振是造成电压和电流畸变的主要原因，干扰了分叉电站高效稳定运行。因此，分析分布式电站的串并联谐振机理已成为电力系统研究的热点。分析了传输线分布电容对串联谐振和平行谐振的影响。
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大型分布式电站产生的谐波具有频率高、频率范围宽的特点。因此，高压电缆分接参数的不利影响变得更加显著。消除串并联谐振的方法可归纳为两类：通过改变传输网的参数，可以抑制传输网的谐波谐振。现有的措施是在输电线路两端设置分流电抗器，以削弱分布式电容的影响。但该方法应用于分布式电厂时存在一些不足。一方面，并联电抗器降低了分布式电站出口侧的功率因数；另一方面，分布式电站输出有功功率和无功功率的变化可能会在共耦点（PCC）引起较大的电压波动。加入滤波装置可显著降低输入电网的谐波含量。传统的滤波器大多采用低阶谐波电流补偿，但不能消除25次以上的谐波频率。因此，能够有效实现宽带谐波检测和新型滤波器拓扑结构必将在不久的将来受到人们的广泛关注
3 电力系统及其自动化的未来趋势
考虑到化石燃料的消耗和由此产生的温室效应，大量可确定的能源以可持续发展目标的形式连接到公用事业网络。这将影响电网的电能质量，对补偿装置提出新的要求。同时，宽带半导体（SiC）的潜在应用，以及新型变频器拓扑结构的发展，将推动先进电能质量补偿器的发展。此外，还对固态断路器、SSTS和MMC-HVDC协同控制有功功率和无功功率实现电能质量有功控制进行了深入研究。这种技术的不断应用将对电能质量控制产生积极的影响。考虑到本文提出的问题和技术，需要进一步研究以下几个方面：1）电力电子变换器产生的谐波具有高频、频率范围宽、多类型耦合的特点。如何检测和抑制高次谐波和间谐波仍需进一步研究。2）电能质量问题的排放水平、叠加特性以及微网与电网的相互作用效应值得研究。3）大型风电场、光伏电站的电能质量特征、与公共电网的相互作用效应以及适用的电能质量控制方法值得深入研究。4）大型分布式电站电能质量的特点以及电能质量控制方法是深入研究的主要对象。5）基于宽带半导体或模块化多级技术的电能质量补偿器需要开发新的设计。6）固态断路器、固态变压器的功能及广泛应用均能实现有源电能质量控制，需要深入研究。
传统的电网中，由于技术比较低，无法带达到自动化的程度，所以对采集回来的数据不能进行自动分组，自动化电网中融入电力工程技术中，可以快速地采集回收数据进行整合与分组。除此之外，电源相缺故障是一种常见的现象，这种故障主要就是因为电源设计与安装出现的故障，导致电源部件的损坏或者电源的绝缘线损坏，最终导致电源相互之间发生故障。可以利用信息技术，出现的故障自动地检查与处理，这就节省了很多的人力，不仅为电力企业大大节省了成本，而且保证了电网的有效使用。现阶段，大部分自动化系统的通信主要以网络信息为前提，将这些信息资源相连接，在必要情况下还需要对现场通信的实时通信状态进行检查，一旦发现任何异常现象或者其他问题，可以及时采取有效措施进行处理，最大限度的保证通信系统的可靠性与有效性。
4 结束语
电力系统对于城市的发展十分重要，它既是促进产业发展的强大动力，又是人民正常生活的基本保障，把握好现有的科学技术，并将其应用到电力系统中，总结实践经验力图让电力系统更加实用安全的为人民服务。对电力系统及其自动化也要跟紧国际发展的潮流，把控好未来发展的方向，相关部门要加大科研投资力度，保证先进科学技术掌握在自己手中，这样才能不受制于人，始终保持在发展的前列。
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论文作者:陈学坚
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/12
标签：电能论文; 谐波论文; 电力系统论文; 分布式论文; 谐振论文; 电网论文; 电站论文; 《河南电力》2018年19期论文;