亿博电竞 亿博官网亿博电竞 亿博官网摘要：能源互联网的主体仍将是智能电网，而配电网是智能电网的关键组成部分，可看作能源互联网中的“能源局域网”。随着各类分布式电源和直流负荷在配电网中的渗透率不断提高，传统配电网在可靠性、适用性、可控性等方面均面临着巨大的挑战，其智能化程度亟需进一步提高。一方面，由于供电电源及负荷的种类发生变化，配电网中普遍存在的各类电能质量问题的表现形式也会发生不同程度的变化，从而给配电网电能质量的治理带来新的困难。另一方面，大量直流设备会接入配电网，未来配电网将成为复杂的交直流混联网络，从而需要对各支路传输功率的优化控制等问题进行深入研究。此外，传统配电网中用于调控节点电压及线路潮流的手段主要是联络开关、变压器分接头等非智能手端，难以实现“源-网-荷-储”的实时协调优化运行。

　　从数字化变电站到智能变电站，智能电网技术不断向前发展。作为统一坚强智能电网的重要支撑节点，智能变电站将实现专业设计向整体集成设计的转变，也要求一次设备智能化向智能一次设备转变。智能一次设备又名智能化高压设备，由高压设备本体和智能组件组成，是具有测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化特征的高压设备。智能变电站要实现全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化，需要智能一次设备在变电站的应用。

　　变压器在变电系统中主要承担产生、转换和输送电能的工作，是电力系统内的功能核心，电压器的可靠性和稳定性关系到电力电网是否可以安全稳定的运行。变压器主要由金属材料和绝缘材料组成，是工业装备中电工材料的典范，绝缘材料比金属材料更容易损耗设备，尤其是其中的有机绝缘材料，易老化变质而直接降低了机电运行的强度。随着电力系统技术要求的提高，变压器智能化提上了发展日程。同时计算机技术、通信技术和传感技术的发展也为电力部门的电气设备设施和电力系统运行提出了更多更高的需求和发展机遇。电力系统只有不断提高电力设备的技术附加值和可靠性，才能在将来电力系统发展面对危机和挑战时沉稳应对，避免扩大损失和造成不良的社会影响。

　　1）具备交直流2种类型的电能接口，除了传统的低压交流母线，还需提供若干条标准化的直流母线，以接入各种类型的分布式电源、储能设备、直流负荷，并实现即插即用。理论上讲，在各分布式电源、储能设备、直流负荷的并网变流器之后再配置相应的三相逆变器，然后并入低压交流母线，虽然也能实现并网，但与采用标准化的直流母线进行直流并网相比，交流并网需要增设大量的逆变装置，较大并且效率低。因此在智能配电变压器中设置若干条标准化直流母线，实现交直流混合配电具有重要意义。

　　2）除电压等级变换、电能传输、电气隔离等基本功能外，还应具备丰富的控制功能，总体包括电能质量治理与线路功率的优化控制。实现控制功能的关键在于为智能配电变压器中各变换器设计合理的控制策略。

　　期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电能质量治理的核心在于解决接入各类分布式电源及新型直流负荷后新的配电网环境下存在的各类电能质量问题，具体的研究内容主要涉及3个方面：控制配电网高压侧电流为单位功率因数的对称正弦波，即抑制各类负载的电流谐波、无功功率、不对称等有害分量注入配电网高压侧；控制低压交流母线电压为三相对称、幅值稳定的正弦波，即抑制配电网高压侧及骤变负载等带来的电压波动、畸变、不对称等有害分量影响低压交流母线的正常供电；控制各标准化直流母线）具备完善的状态监测系统，并配备合理的继电保护装置，以确保智能配电变压器能够长期安全稳定运行。状态监测是通过实时检测智能配电变压器各部件在运行时的各物理量（比如变压器及变换器单元的端口电压、电流，变压器绕组、铁芯及功率模块的温度等），然后借助智能控制系统分析设备的运行状态是否正常。显然，状态监测时进行各电压电流的实时检测也是智能配电变压器实现各控制功能的基本保证。总体而言，智能配电变压器状态监测的对象主要是变压器电磁装置与电力电子装置。在实际应用时，状态监测的内容需要根据实际场景进行具体安排，一般涵盖变压器局部放电、绕组变形、局部过热、铁芯噪声、功率模块温升、开关应力、变换器电压电流等。继电保护的配置除了传统变压器的保护内容之外，还需关注电力电子装置的保护。由于电力电子装置承受过电流和过电压的时间远比变压器要短，因此其保护启动需要远快于变压器保护装置。一般来讲，电力电子装置的保护主要涉及开关器件的过流、过热及过压保护。从系统角度来看，要保证整个继电保护系统可靠工作，变压器保护与变换器保护需要在时间尺度上进行协调配合。智能配电变压器的实现涉及电磁装备设计、电力电子技术、控制理论等多个学科的交叉应用。而智能配电变压器的主电路拓扑则是整个系统的核心所在，其合理性对于配电网系统的整体性能具有决定性的影响。本文主要讨论智能配电变压器主电路拓扑的发展趋势，对于其他方面不做说明。PET和HDT是实现智能配电变压器的2类可选主电路拓扑方案。二者的显著区别在于，PET立足于电磁高频耦合，其中的电力电子装置需要对传统交流配电网的全部功率进行变换；而HDT基于工频耦合，其电力电子装置只针对部分功率进行变换。

　　智能配电变压器的发展与自动化控制水平、器件及材料的发展是密切相关的。变压器本身的制造技术也在不断发展，例如未来的变压器可能开发成小铁心带大的超导绕组，或大的非晶铁心带小绕组。对于变压器智能化的发展，至少有以下两种发展的路线：一是采用组合集成技术形成智能组合式变压器。智能组合式变压器是一种将传统变压器器身、开关设备、熔断器、分接开关及相应辅助设备进行组合的变压器，目前它已从单一只具有变电功能向带有强迫风冷、功率计量、计算机接口等多功能方向集成发展，它在高压回路电压控制、保护，低压回路投切、无功补偿等方面采用计算机智能控制，使其具有远程全自动功能。它采用新型电子式有载分接开关，引入智能化接口，具有设备保护、数据处理、状态控制、优化运行、状态显示等功能，从而使变压器成为一种多功能智能化、随时处于最佳运行状态的电气设备。二是采用电力电子技术形成智能通用变压器（IUT）。电力电子器件用于电力拖动、变频调速、大功率换流已经是比较成熟的技术。近年来，大功率电子器件已经广泛应用于电力的一次系统，例如可控硅用于高压直流输电已经有很长的历史。目前大功率电子器件已经成功应用于灵活的交流输电、定制电力技术以及新一代直流输电技术。采用电力电子技术制造的“智能通用变压器”其实质可以说是一种用于配电系统的多功能变换器，适合于有较特殊要求的中小容量用电场所使用。

　　在低碳经济盛行的背景下，智能电网概念的兴起和智能配电变压器的出现与推广不但可以实现电力系统的身低碳化运行，也响应了国家两型社会建设的号召，顺应了全球经济发展新形式。