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1.電力電子技術的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關鍵技術是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力電子技術已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術不斷向高頻化發(fā)展,為用電設備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。

2.電力電子技術的應用

2.1一般工業(yè)

工業(yè)中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來，由于電力電子變頻技術的迅速發(fā)展，使得交流電機的調(diào)速性能可與直流電機相媲美，交流調(diào)速技術大量應用并占據(jù)主導地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機，小到幾百W的數(shù)控機床的伺服電機，以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風機等近年來也采用了變頻裝置，以達到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置，這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學工業(yè)大量使用直流電源，電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。

2.2交通運輸

電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置，交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術。如果把電梯也算做交通運輸，那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。

2.3電子裝置用電源

各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術裝置都需要電力電子裝置提供電源，所以可以說信息電子技術離不開電力電子技術。

2.4家用電器

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關鍵詞：軟開關 諧振現(xiàn)象 變換器

一、引言

電力電子技術利用無源功率器件和半導體功率器件、大規(guī)模集成電路和微處理器、傳感與信息處理技術、現(xiàn)代控制理論、計算機仿真與輔助設計技術，以功率變化電路為對象，研究對電能進行變換和控制的規(guī)律，以其獨特的、不可取代的特殊功能，廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域。

開關電源的高頻化是實現(xiàn)電源裝置的高性能、高效率、高可靠性，減小體積和重量的重要途徑。開關電源的高頻化增大了變換器的功率密度和性能價格比，而且極大地提高了瞬時響應速度，抑制了電源所產(chǎn)生的音頻噪聲。

軟開關（softswitching）技術是近年來電力電子學領域中的一個主要研究方向。對軟開關理論的深入研究，使軟開關技術成為電力電子變換技術的核心內(nèi)容尤其是能有效地減小電能變換裝置引起的環(huán)境污染（噪聲等）和電磁污染（EMI），為發(fā)展無公害電力電子產(chǎn)品提供了有效的方法和途徑。

二、諧振軟開關的工作原理，種類及特點

諧振軟開關是八十年代提出并用于DC-DC變換器中[2]。它利用電路發(fā)生諧振時，電流或電壓形成周期性地過零點，并使開關器件在在零電流或零電壓條件下接通或切斷，因此理論上它的開關損耗為零，避免了硬開關由于電壓電流波形交疊而產(chǎn)生開通及關斷損耗。

軟開關包括軟關斷和軟開通。按驅(qū)動信號的時序來分又可以分為零電壓開通、零電壓關斷與零電流開通、零電流關斷。各種軟開關與硬開關的波形比較如下：

圖1 軟開關和硬開關的波形比較

圖中零電流關斷信號在t2或t2以后發(fā)出，零電壓關斷信號在t1發(fā)出。零電流開通信號在t2或t2以后發(fā)出，零電壓開通信號在t1發(fā)出。

諧振軟開關電路中的零電流和零電壓條件是由輔助的諧振電路提供的，輔助電路一般由輔助諧振元件L和C和電力電子開關器件S構(gòu)成。輔助諧振電路中的開關器件S也是在零電流或零電壓條件下實現(xiàn)通斷。

對于軟開關逆變器來說，有兩種拓樸結(jié)構(gòu)：一是諧振發(fā)生在直流母線上，通過諧振使直流母線上的電流或電壓過零點，提供給逆變橋一個零電流開關（ZCS）或零電壓開關（ZVS）條件。二是諧振發(fā)生在逆變橋橋臂的每一個有源開關兩端，通過諧振使得在每個開關需要切換的時候它兩端的電壓或電流過零點。

軟開關技術實際應用中需要解決的主要關鍵問題：

諧振電路在諧振時所產(chǎn)生高電流應力和高電壓應力；

（2）如果諧振電感處于主功率傳輸通道上時引起感性損耗；

（3）輔助諧振環(huán)節(jié)及其輔助器件的引入使得電路變得復雜，增加了電路控制的難度；

（4）將PWM技術和諧振軟開關技術結(jié)合是一個關鍵問題。采用諧振過渡技術，即把諧振電感移出主功率通道，通過輔助開關控制諧振的發(fā)生和終止，使得逆變主開關在過渡的瞬間由諧振產(chǎn)生一個ZVS或ZCS[2]。

三、幾種典型的諧振軟開關變換器

利用諧振現(xiàn)象，使電子開關器件上電壓或電流按正弦規(guī)律變化，以產(chǎn)生零電壓關斷或零電流開通的條件，采用這種技術以實現(xiàn)開關器件之間的轉(zhuǎn)換的變換器稱為諧振變換器。它有三種類型：

1、全諧振變換器：即諧振變換器（Resonant converters），實際上是負載諧振型變換器，按照諧振元件的諧振方式，分為串聯(lián)諧振變換器（Series resonant converters， SRCs）和并聯(lián)諧振變換器（Parallel resonant converters，PrcS）兩類。

2、準諧振變換器（Quasi-reonant converters，QRCs）：諧振元件參與能量變換的某一個階段，而不是全程參與。由于正向和反向等電路參數(shù)不同，諧振振蕩頻率和電流幅值也不同，因此振蕩不對稱。一般情況下正向正弦半波大過負向正弦半波，所以稱為準諧振。具有此特點的變換器稱為準諧振變換器。準諧振變換器分為零電壓開關準諧振變換器（Zero-voltage-switching Quasi-resonant converters，ZVS QRCs）和零電流開關準諧振變換器（Zero-current-switching Quasi-resonant converters，ZCS QRCs）。

3、多諧振變換器（Multi-resonant converters，MRCs）：它和準諧振變換器一樣，諧振元件參與能量變換的某一個階段，而不是全程參與。不同之處是多諧振變換器的諧振回路和參數(shù)要均多于兩個，因此稱為多諧振變換器。

諧振變換器是一個調(diào)頻系統(tǒng)，這是為了保持輸出電壓不隨輸入電壓變化而變化，或者不隨負載變化而變化，依靠調(diào)整諧振變換器開關器件的開關頻率來實現(xiàn)。作為一個調(diào)頻系統(tǒng)，不如PWM開關變換器那樣容易控制，導電損耗增加，功率器件所受的電流與電壓的應力較大，且隨電路的Q值和負載變化而變化。此外變換器的輸出靠改變開關器件的開關頻率來實現(xiàn)，開關頻率大范圍變化使得干擾難以抑制，濾波器、變壓器設計難以優(yōu)化，而且當負載變化大時，變換電路不能達到零電壓或零電流開關條件。

為了克服調(diào)頻系統(tǒng)的缺點和充分發(fā)揮PWM的優(yōu)點，出現(xiàn)了零開關—PWM變換器和零轉(zhuǎn)換—PWM變換器等一批新穎的諧振變換器。

四、幾種典型的諧振軟開關變換器

1、零開關PWM變換器（Zero switching PWM converter）

零開關PWM變換器是在準諧振變換器的基礎上，加入一個輔助開關管，來控制諧振元件的諧振過程，實現(xiàn)恒定頻率控制，即實現(xiàn)PWM控制。這樣，變換器已有電壓過零（或電流過零）控制的軟開關特點，又有PWM恒頻調(diào)寬的特點。諧振網(wǎng)絡中的電感是與主開關串聯(lián)的。與準諧振變換器不同的是，諧振元件的諧振工作時間與開關周期相比很短，一般為開關周期的1/10～1/5。

零開關PWM變換器可分為零電壓開關PWM變換器（Zero-voltage-switching PWM converters）和零電流開關PWM變換器（Zero-current-switching PWM converters）。

文獻[3]提出了一種新穎的混合式全橋PWM變換器，它不但能在不增加導通損耗的情況下實現(xiàn)空載下ZVS條件，而且能使輸入輸出的濾波波形幾乎為理想的，從而減少了輸入輸出的濾波裝置。

2、 零轉(zhuǎn)換PWM變換器（Zero transition converters）

零轉(zhuǎn)換PWM變換器與零開關PWM變換器并無本質(zhì)差別，不同之處是諧振網(wǎng)絡與主電子開關并聯(lián)。在開關轉(zhuǎn)換期間，并聯(lián)的諧振網(wǎng)絡產(chǎn)生諧振以獲得零開關條件。開關轉(zhuǎn)換結(jié)束后，電路又恢復到正常的PWM工作方式。因此，零轉(zhuǎn)換PWM變換器綜合了硬開關PWM和諧振技術的優(yōu)點，又克服了它們的缺點：

①采用PWM控制方式，實現(xiàn)恒定頻率控制；

②輔助電路與主功率回路相并聯(lián)，僅在開關管開關時工作，其他時候不工作，不需要處理很大的環(huán)流能量，從而減小了輔助電路的損耗；

③輔助電路的工作不會增加主開關管的電壓和電流應力。

該類變換器可分為ZVT PWM變換器和ZCT PWM變換器，在中大功率的場合得到廣泛應用。

參考文獻

1.《軟性開關逆變電路及其應用》。王聰 機械工業(yè)出版社 1993.

2. 明正鋒，鐘彥儒，寧耀斌。極諧振開關過渡三相PWM逆變器研究新進展。電源技術應用，2000（4）：145-148

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【關鍵詞】電子技術 電力系統(tǒng) 應用發(fā)展

1 前言

隨著人們生活水平的不斷提高，整體經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，電子設備與電力電子在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中應用越來越廣泛。但是電力等能源需求也越來越大，隨著引起了能源危機與生活需求的矛盾。電力電子技術在整個能源開發(fā)中扮演著十分重要的角色，新型電力能源的研究與開發(fā)都離不開電力電子作為基礎。因此，電子技術于電力系統(tǒng)的相互結(jié)合，不僅關系到電力能源的革新發(fā)展，對于社會的長足未來也都起到了關鍵作用。國內(nèi)對于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡較早就展開了建設研究，至今也取得了斐然的成果與成熟的電力網(wǎng)絡構(gòu)架。

2 電子技術在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應用

電力系統(tǒng)本身具有復雜性、專業(yè)性與各領域技術結(jié)合的綜合性。經(jīng)過多年的發(fā)展與融合，電子技術在各行各業(yè)都得到了廣泛運用，也推動了電力能源的快速發(fā)展。對電力系統(tǒng)的性能與效率都起到了極大的促進作用。在電力系統(tǒng)中包含發(fā)電、配電、輸電等各個關鍵環(huán)節(jié)，電子技術的深度結(jié)合都必不可少。隨著電網(wǎng)的規(guī)模性能逐漸壯大高效，對電力電子技術也要求越來越高。通過優(yōu)化完成電網(wǎng)變網(wǎng)的運行管理，在效率、精度、性能、質(zhì)量等各方面指標都得到了更好的控制管理，對于電力系統(tǒng)的運營成本與難度都有效降低了。安全穩(wěn)定的運行，使整個系統(tǒng)容錯性增加，運行更趨于完善。

2.1 發(fā)電環(huán)節(jié)應用

現(xiàn)代電力系統(tǒng)作為一個復雜的綜合系統(tǒng)，其發(fā)電環(huán)節(jié)技術成分含量較高，多個發(fā)電組與設備相結(jié)合，并且設備本身結(jié)構(gòu)十分復雜。因此，相關的操作技術人員需要有過硬的專業(yè)技能知識，這樣才能更好的完成電力設備中相關設計管理，運行維護等系列工作。發(fā)電環(huán)節(jié)中與電子技術的相互結(jié)合，對于發(fā)電系統(tǒng)整體的效率都能有很大的提升。勵磁控制作為目前發(fā)電機控制的主流控制方法，主要通過品閘管整流電路完成設備的連接。具有較高的可靠性，并且系統(tǒng)整體控制結(jié)構(gòu)簡單，性價比較高，造價與系統(tǒng)性能均較為合理。靜止勵磁控制在對原有勵磁機完成優(yōu)化后，消除了慣性環(huán)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定性與高效性能變得更為完備。對于系統(tǒng)的運行規(guī)律變換，一般結(jié)合電子變頻設備，控制調(diào)節(jié)發(fā)電中機組的運用速度。使得電力功效得到提高，自身變化率也完成自動化控制，結(jié)合勵磁控制，整體變得更加穩(wěn)定高效，而且自身系統(tǒng)功率耗費也降低到了最低。其他電力領域也均有廣泛參考，如風力水力發(fā)展等。由于發(fā)電設備電量使用不可轉(zhuǎn)移改變，并耗電比較大，例如在風力發(fā)電中，為了消除不同風速變化導致的頻差，其功率消耗高達整個用電的65%，電子變頻器的出現(xiàn)很好的緩解了這一問題，通過有效地控制調(diào)節(jié)，能源消耗更低，大大降低了成本輸入。

2.2 輸電環(huán)節(jié)應用

電子電力技術的不斷發(fā)展與提高，在電力系統(tǒng)中應用越來越廣泛。電子元件的大量生產(chǎn)與應用，為現(xiàn)展提供更多的技術硬件支持與廣闊的平臺。在系統(tǒng)中的輸電環(huán)節(jié)，電子器件的結(jié)合運用，一方面電力電網(wǎng)運用的可靠性得到了保證，電網(wǎng)穩(wěn)定性也得到了相應提高，安全可靠的發(fā)展都展現(xiàn)電子技術在電力系統(tǒng)中的關鍵作用。在當前輸電環(huán)節(jié)中，一般采用直流與輕型直流這兩種較為常見輸電模式，不僅能夠增加輸電的容量大小，并且能夠更加靈活方便的控制調(diào)整。整個輸出過程穩(wěn)定可靠。這對于遠距離的傳輸電力實現(xiàn)了較好的支持供應。其中，直流輸電最大的優(yōu)勢還在于能夠滿足不同的電力輸出要求，采取針對性的不同輸電方式。隨著技術的不斷發(fā)展，柔流輸電技術被研發(fā)并最近應用。這種融合了微電子、未處理、電力電子技術、自動化控制、通信交互等多種融合的技術平臺，能夠完成交流輸電的適時控制，使整個電網(wǎng)達到長時的穩(wěn)定狀態(tài)，同時輸電環(huán)節(jié)的輸出成本也相應降低。柔流輸電技術為電力系統(tǒng)提供了無功功率和感應，提高了輸電質(zhì)量與傳輸效率。

2.3 配電環(huán)節(jié)應用

在輸電環(huán)節(jié)中，保證電能質(zhì)量有效控制調(diào)節(jié)十分重要。在配電過程中，對頻率、諧波、電壓等指標有效控制，以此到達電能質(zhì)量的標準，并且還需要考慮到干擾與瞬態(tài)波動的影響。在目前的電子應用中，一般是基于DFACTS電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置進行控制。完成對電能質(zhì)量的約束規(guī)范。由于柔流輸出系統(tǒng)日趨成熟。作為簡約版本的FACTS設備技術，DFACTS自身的工作原理、性能結(jié)構(gòu)、功能指標均大同小異。由于電力電子期間的飛速發(fā)展，目前電氣設備出現(xiàn)了供過于求的市場狀態(tài)。DFACTS自身應用前景廣闊，市場需求大，并且自身技術并不復雜，造價成本較低，更加容易被市場所接納，整個設備產(chǎn)品將進入高速發(fā)展地勢態(tài)。

目前一般采用電力通信技術為微波、無線擴頻、電力載波、光纖通信等。除了數(shù)據(jù)語音、電信業(yè)務、自動化控制等，還有相應的業(yè)務保護，安全控制數(shù)據(jù)等。而電力通信的自動化與電力系統(tǒng)自動化相照應。現(xiàn)在大多已經(jīng)滿足了穩(wěn)定、可靠、高效的優(yōu)化通信。目前一般光纖采用OPGW與ADSS類型技術，能夠與電力系統(tǒng)本身的線路資源相結(jié)合，避免產(chǎn)生頻率資源、路由協(xié)調(diào)、兼容性之間的矛盾與沖突，自身具有較強的主動權(quán)，控制靈活。

3 結(jié)束語

由于技術的不斷發(fā)展進步，對應的電子技術、電子設備、電子材料等，都在飛速發(fā)展。在電力系統(tǒng)建設中，作為主要組成的電力電子器件，也得到了相應的完善與優(yōu)化。不斷滿足高要求的新型電子技術也不斷呈現(xiàn)研發(fā)。同時，現(xiàn)代電力系統(tǒng)構(gòu)建態(tài)勢也呈現(xiàn)多元化，綜合性?？梢灶A測，基于目前的發(fā)展，未來較長一段時間中，電子技術在電力系統(tǒng)中依然扮演著重要作用，滿足大規(guī)模電網(wǎng)改進建設。不斷研究新技術，并加以改進應用。完善促進現(xiàn)代電力系統(tǒng)的健康發(fā)展育穩(wěn)定高效建設，爭取取得更大的科技進步。

參考文獻

[1]張娜.電力電子技術的發(fā)展及應用探究[J].電子技術與軟件工程 ，2015（03）.

[2]于闖.淺析電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用[J].科技經(jīng)濟市場 ，2015（07）.

[3]張文亮，湯廣福，查鯤鵬，賀之淵.先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用[J].中國電機工程學報，2010（04）.

作者簡介

馬妍紅（1981-），女，山東省青島市人。研究生學歷?，F(xiàn)青島市技師學院講師。研究方向為電子技術。

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【關鍵詞】智能電網(wǎng)；自動化技術；應用研究

1、電力自動化技術概述

電力系統(tǒng)中的自動化指的是一種綜合概念，其本質(zhì)就是監(jiān)測和控制電力生產(chǎn)、電力傳輸以及電力使用的全過程，從而促使電力系統(tǒng)更加的安全和可靠。電力系統(tǒng)的自動化技術主要有如下要求：一是利用自動化技術要對傳統(tǒng)電網(wǎng)技術進行改善，以此來降低損耗，實時監(jiān)控可以降低事故發(fā)生的頻率，又可以及時有效的處理故障；二是要收集電網(wǎng)運行各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，從而有效的進行研究和分析；三是要遵循經(jīng)濟性原則，促進電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2、電力自動化技術的主要運用領域

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，居民及客戶的用電需求和要求越來越高；電力企業(yè)要想跟上經(jīng)濟社會發(fā)展步伐，就需要不斷提高電力系統(tǒng)運行效率，建設現(xiàn)代化智能電網(wǎng)勢在必行。這就迫切需要加大電力自動化技術應用，提升電網(wǎng)自動化水平。電力系統(tǒng)的自動化技術主要應用在如下三個領域：

電力發(fā)電廠系統(tǒng)：發(fā)電廠自動化的對象主要是水電發(fā)電廠和火電發(fā)電廠。在水電發(fā)電廠方面，自動化主要可以實現(xiàn)三個方面的功能，分別是水庫的調(diào)度、監(jiān)測大壩的狀態(tài)以及管理發(fā)電廠的運行。通過自動化系統(tǒng)中的自動化水文監(jiān)測，可以采集和分析水文信息以及降雨量等數(shù)據(jù)，依據(jù)分析的結(jié)果來制定相關的調(diào)度計劃。大壩監(jiān)控系統(tǒng)則可以實時監(jiān)控大壩的運行狀態(tài)，如果在監(jiān)控的過程中出現(xiàn)了問題，會及時的進行預警；發(fā)電機的監(jiān)控系統(tǒng)則是監(jiān)測發(fā)電站機組的運行狀態(tài)，保證可以控制發(fā)電機的運行，有效管理發(fā)電廠。在火力發(fā)電廠方面，主要是安全檢測電廠內(nèi)的各個設備儀器，利用計算機技術來控制發(fā)電過程，自動增減有功負荷和母線無功功率，并且電壓進行控制，從而保證發(fā)電廠運行的安全性和穩(wěn)定性。

電網(wǎng)運行系統(tǒng)：電網(wǎng)自動化與電網(wǎng)管理系統(tǒng)密切相關，其總體結(jié)構(gòu)主要包括變電站自動化、饋電線路自動化、負荷管理。第一，變電站自動化是通過計算機信息技術，代替以往的人工監(jiān)測操作，對變電站實行自動數(shù)據(jù)采集、計算、處理，自動監(jiān)視，自動操作開關及閉鎖，自動信息交換與通信等功能的自動化系統(tǒng)。第二，饋電線路自動化的主要功能在于對饋電線路的監(jiān)控、故障隔離、網(wǎng)絡重構(gòu)等。第三，負荷管理是包括負荷控制、用電及發(fā)電管理等在內(nèi)的供需雙方共同參與的供用電管理，主要應用于大用戶，提供充分將電網(wǎng)運行安全性和經(jīng)濟性考慮在內(nèi)的負荷控制方案。

電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)：在調(diào)度系統(tǒng)中通過計算機的軟硬件功能將監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)有效連接起來，利用對象數(shù)據(jù)庫來分析銜接數(shù)據(jù)，比如狀態(tài)控制或者故障處理等等，從而實現(xiàn)電力調(diào)度“遙控、遙測、遙信、遙調(diào)”的“四遙”功能。

3、電力自動化技術的在智能電網(wǎng)中的具體技術及應用

隨著科學技術的不斷進步，電網(wǎng)的智能化發(fā)展方向已成為必然趨勢，自動化技術也隨之扮演著越來越重要的角色。歸納當前在智能電網(wǎng)中所使用的自動化技術，主要有以下六種：

光纖通信技術：電力系統(tǒng)要想實現(xiàn)自動傳輸?shù)墓δ?，光纖通信技術是基礎，利用光纖通信技術可以有效的實現(xiàn)調(diào)度控制中心與其他方面，比如發(fā)電廠、用戶等進行雙向的信息傳遞。通常情況下，可以將自動傳輸系統(tǒng)分為兩個組成部分，分別是運動通道和運動裝置，運動裝置又可以分為遙控、遙測等等，而運動通道也可以分為很多種形式，比如逛到、微波等等。信息通信技術因為具有雙向、實時以及高速的特點，可以有效的監(jiān)測電網(wǎng)的運行狀態(tài)，將一系列有用的數(shù)據(jù)提供出來，依據(jù)這些監(jiān)測結(jié)果，來不斷的修正和調(diào)整電網(wǎng)，從而提高電力能源的利用率，促使供電運行更加的安全和可靠。供電企業(yè)利用信息通信技術還可以有效的溝通用戶，這樣就可以更加的具有針對性。信息通信技術還可以監(jiān)視和控制電網(wǎng)損耗和故障。

主動數(shù)據(jù)庫技術：目前在電力系統(tǒng)中已經(jīng)開始廣泛應用數(shù)據(jù)庫技術，用來支持對象標準，相較于一般的關系數(shù)據(jù)庫，主動對象數(shù)據(jù)庫主要是對技術支持，以及主動功能的技術支持。具體來講，主動數(shù)據(jù)庫技術利用系統(tǒng)的監(jiān)視功能來有效的利用對象函數(shù)，實踐研究表明，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間得到了大大的節(jié)省。

現(xiàn)場總布線技術：現(xiàn)場總布線技術從實質(zhì)上來講，是一種連接技術，將其應用于電力自動化技術中，可以有效地連接傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及計算機控制系統(tǒng)等等，從而構(gòu)建一個多向的數(shù)字化信息網(wǎng)絡。目前，現(xiàn)場總線技術被廣泛的應用于電力工程之中，通過現(xiàn)場總線技術可以有效的收集變送器所控制的總用電量，然后在主控計算機上集中這些控制之后的信號，最終向控制設備上發(fā)送這些指令，這樣就實現(xiàn)了電力自動化技術的應用。通過分散電力工程中的控制功能，并且配備相應的計算機來處理被控設備的信息，連接信息和計算機，就不需要控制電力工程的現(xiàn)場，只需要調(diào)度信息即可。

自動化電力調(diào)度軟件技術：要想實現(xiàn)電網(wǎng)電力調(diào)度的自動化，離不開硬件設備，更離不開管理軟件。通常實踐研究表明，在電網(wǎng)運行中合理的應用調(diào)度自動化系統(tǒng)，可以更加的安全和可靠。我國調(diào)度系統(tǒng)近些年來經(jīng)過了大力的發(fā)展，已經(jīng)從原來的單一監(jiān)視項發(fā)展為目前的綜合動態(tài)監(jiān)視項，由目前的分布式系統(tǒng)取代了原來的單機式系統(tǒng)，原來沒有標準，現(xiàn)在也已經(jīng)有了統(tǒng)一的標準。

光互聯(lián)技術：光互聯(lián)技術主要是應用于電力工程中的繼電以及自動控制系統(tǒng)中，光互聯(lián)技術在電力工程中的應用，主要有這些表現(xiàn)：探測器功能進行扇出數(shù)的限制，實踐應電容許的負載以及平面也不會對其產(chǎn)生限制作用，還可以有效的提升系統(tǒng)的集成度，對于系統(tǒng)監(jiān)控也有很大的幫助。根據(jù)相關的實踐研究表明，利用電子傳輸以及電子交換技術可以有效的拓展互聯(lián)網(wǎng)，并且重組編程的結(jié)構(gòu)，這樣就會增強電力工程中電力系統(tǒng)的的靈活性。光互連技術有著較好的抗磁干擾性，那么就可以對處理器的干涉能力適當加大，這樣數(shù)據(jù)通信就可以變得更加方便，讓電力工程系統(tǒng)更加的可靠和安全。

智能傳感和控制技術：智能電網(wǎng)遠程監(jiān)測和控制的基礎就是智能傳感和控制技術。它由智能電表、在線設備監(jiān)測以及廣域測量系統(tǒng)這三個重要部分。智能電表指的是監(jiān)測用戶的實時電價以及用電情況，并且自動抄表功能也可以實現(xiàn)；電網(wǎng)設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能主要是監(jiān)測電力設備的各項運行情況，這個系統(tǒng)的基礎是一個傳感器，具有十分高的敏度。廣域測量系統(tǒng)是在通信系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，可以動態(tài)測量電網(wǎng)的運行狀態(tài)，然后控制中心來分析通信系統(tǒng)傳輸過來的數(shù)據(jù)，采取預防措施和控制手段。

4、結(jié)語

我們可以清晰的看到，未來自動化技術在電力系統(tǒng)中應用的廣度和深度將不斷擴大。在電力系統(tǒng)的發(fā)展中，許多問題和弊端都能通過自動化系統(tǒng)彌補。在進行智能電網(wǎng)建設的過程中，自動化技術將成為不可或缺不可替代的重要支柱。

參考文獻：

[1]周天.基于電力工程的電力自動化技術應用研究[J].中外企業(yè)家，2012，2（18）：123-125.

篇5

關鍵詞：電力 系統(tǒng) 自動化 技術 控制

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

自動化技術直接關系到電力系統(tǒng)的運行效率，電力自動化技術在電力調(diào)度系統(tǒng)、配電網(wǎng)系統(tǒng)和變電監(jiān)控系統(tǒng)等方面發(fā)揮了很大的作用，不僅保證了系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，而且還增加了電力生產(chǎn)過程中的社會、經(jīng)濟效益，所以，在電力系統(tǒng)建設中，電力企業(yè)要不斷應用和推廣先進的計算機、網(wǎng)絡和無線通信技術等先進的自動化設備，不斷優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強電力系統(tǒng)各方面的運行能力，改善電網(wǎng)質(zhì)量，滿足人們的用電需求。

1 電力系統(tǒng)及其自動化的概述

（1）電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)是指在科學技術的推動下，將計算機網(wǎng)絡技術融入到電力系統(tǒng)中，實現(xiàn)電腦自動化檢測、遠程控制、信息共享管理，把電力數(shù)據(jù)傳輸與電力系統(tǒng)的每個元件、局部系統(tǒng)或全部實行監(jiān)控，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，提高供電的可靠性。

（2）電力自動化的概述

電力自動化是一種將電子力學、信息、控制和互聯(lián)網(wǎng)等技術融于一體的綜合性技術?？茖W技術的進步，我國的電力自動化技術也有了很大程度的提高，在電力系統(tǒng)中有了廣泛的應用。電力自動化系統(tǒng)的應用，不僅能夠完善電力系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化管理，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，對國民經(jīng)濟的快速發(fā)展起到積極的意義。

（3）電力自動化的發(fā)展進程

①電網(wǎng)調(diào)度技術的自動化

電網(wǎng)自動化技術的實現(xiàn)，是基于計算機控制技術和信息技術高速發(fā)展的基礎上，有效的實現(xiàn)了電網(wǎng)運行過程中信息的收集、整理、顯示等一系列過程，減輕了工作人員的工作量，保證了工作人員可以準確的掌握電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息，從而進行有效的指揮，提高了對突發(fā)事故的應急能力，對電力系統(tǒng)正常提供了重要的技術支持。

②變電站技術的自動化

變電站技術的自動化主要是將計算機技術與通信技術相結(jié)合，將電力系統(tǒng)中正常運行的數(shù)據(jù)信息通過有效處理，再將整合后的信息利用，實現(xiàn)了變電站技術的智能信息功能，加強了電力系統(tǒng)內(nèi)部的優(yōu)化配置，達到對電力系統(tǒng)的有效控制，對發(fā)生的問題進行及時處理。

③配電網(wǎng)技術的自動化

城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造是實現(xiàn)我國城市化進程的重要手段之一。配電網(wǎng)技術的應用，很大程度上加快了城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的改造，實現(xiàn)了電網(wǎng)的發(fā)展，從而推動了電力行業(yè)的快速健康發(fā)展。

（4）電力自動化技術的作用

電力自動化技術通過有效的技術手段將眾多領域的先進技術相結(jié)合，有效的實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控和遠程，實現(xiàn)了電力工作人員對電力設備運行過程的有效控制，對提高電力系統(tǒng)工作人員的工作效率，降低企業(yè)的運營和維護成本有著積極的意義。

2 電力自動化技術的應用現(xiàn)狀

電力自動化技術在電力系統(tǒng)的應用主要體現(xiàn)在電力調(diào)度的自動化、配電網(wǎng)的自動化和變電站的自動化這幾方面。其中，電力自動化技術在變電站應用的基本原理是充分利用先進的計算機技術、通信技術和通訊技術，結(jié)合變電站的實際情況進行技術創(chuàng)新和改進，利用整個變電站資源，采用先進的自動化設備不斷完善變電站自動化系統(tǒng)，增加變電站通信系統(tǒng)實時通信數(shù)據(jù)的收集、處理和傳輸速率，提高變電站系統(tǒng)和設備的運行效率，從而更好地監(jiān)控變電站電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，確保變電站電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，不斷促進變電站系統(tǒng)向數(shù)字化、集約化、自動化和智能化的方向發(fā)展。而配電網(wǎng)自動化是指充分利用先進的計算機技術、網(wǎng)絡技術和通信技術等，實現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)的自動化，提高配電網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸速率；同時，結(jié)合變電站的功能、特點，采用自動化技術和自動化設備完成變電站系統(tǒng)資源的整合和技術創(chuàng)新。這不僅可以降低人工勞動強度，增加變電站通信系統(tǒng)實時通信數(shù)據(jù)的容量和傳輸速率，還可以實現(xiàn)對變電站電力自動化系統(tǒng)和自動化設備的全面監(jiān)控，以促進變電站系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。

3 電力系統(tǒng)中電力自動化技術的應用分析

3.1 在電力調(diào)度系統(tǒng)中的應用

隨著生活水平的提高，電力需求也在不斷增加，對電力調(diào)度系統(tǒng)的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的及時性要求也越來越高。在改進和完善電力調(diào)度系統(tǒng)時，采用先進的信息技術、無線通信技術和傳動技術以及自動化設備等，可以極大地提高電力調(diào)度系統(tǒng)運行的效率。通過電力調(diào)度自動化系統(tǒng)，可以使電力系統(tǒng)在遙測功能、遙信功能的基礎上轉(zhuǎn)化為無人值班監(jiān)控系統(tǒng)，以便電力調(diào)度工作人員運用計算機、網(wǎng)絡和先進的軟件系統(tǒng)清晰、準確地了解電力系統(tǒng)和設備運行過程中電壓、電流、功率和頻率的變化情況，從而可以有針對性采取保護措施和預防措施，有效防止安全事故的發(fā)生，保證電力調(diào)度系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，推進電力調(diào)度系統(tǒng)數(shù)字化、智能化和集約化發(fā)展，不斷提高電力管理水平。

3.2 在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應用

配電網(wǎng)自動化發(fā)展是我國電網(wǎng)建設的重要方向，也是我國電力市場發(fā)展和社會進步的需要。在電網(wǎng)改造與規(guī)劃中大力推廣電力自動化技術是實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化的重要基礎。利用先進的計算機技術、網(wǎng)絡技術和無線通信技術以及電力自動化設備，可以實現(xiàn)對配電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)的自動、全面監(jiān)控和有效控制，在配電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控工作中達到人機合一的狀態(tài)。這些技術和設備的使用不僅降低了工作人員的勞動強度，節(jié)約了系統(tǒng)運行管理和維護的成本，還極大地提高了電網(wǎng)的運行效率和社會經(jīng)濟效益。例如，可以采用輸電線材料減少輸電線路的損耗，同時，工作人員可以通過計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡技術和自動化設備迅速找出故障發(fā)生的準確位置，及時進行檢修，以確保電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行。另外，為了有效降低配電網(wǎng)電能的消耗，采取無功補償技術增加電網(wǎng)功率因素，促進配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和智能化，不斷促進配電網(wǎng)系統(tǒng)自動化、智能化和數(shù)字化的發(fā)展。

3.3 在變電監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

變電站供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)運行的重要組成部分，也是保證電力系統(tǒng)連續(xù)供電的關鍵環(huán)節(jié)。隨著電力需求的不斷增加，變電站系統(tǒng)自動化也越來越重要。采用先進的電力自動化技術實現(xiàn)變電站系統(tǒng)的自動化，尤其是基于 IEC61850 的變電站自動化系統(tǒng)投入使用，可以大大提高變電站系統(tǒng)、一次設備和二次設備的運行效率。采用無功自動化補償裝置和無功補償技術，可以確保變電站系統(tǒng)、設備的電壓、電流、功率和頻率的穩(wěn)定性。另外，電力自動化技術被廣泛應用在變電站電氣系統(tǒng)建設中，其中，采用遠程監(jiān)控技術可以提升電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的能力，可以有效節(jié)約電氣監(jiān)控系統(tǒng)建設和應用的成本，從而促進電力系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，提高電力系統(tǒng)供電的連續(xù)性和電網(wǎng)的質(zhì)量。另外，還可以采用現(xiàn)場監(jiān)控技術提高變電站電氣監(jiān)控系統(tǒng)在實際工作中監(jiān)控的靈活性，以保證電力系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行。

3.4電氣自動化補償技術

電力系統(tǒng)工程中用的傳統(tǒng)抵低壓補償技術存在一定的缺陷，在應用單相負荷的時候，會導致三相負荷發(fā)生不平衡現(xiàn)象。在嚴重的情況下，甚至會造成補償不足或者補償過多的問題，影響電力設備的正常運行。一些電力系統(tǒng)工程應用傳統(tǒng)的補償技術，不重視電壓的平衡關系，甚至不具備配電監(jiān)測的功能。但是，電氣自動化補償技術屬于一種新的補償技術，結(jié)合了固定補償和動態(tài)補償、三種共補和分相補償。從根本上改善了傳統(tǒng)補償技術中的不足，可以適應電力系統(tǒng)中的負載變化。

4 結(jié)語

隨著計算機、網(wǎng)絡和無線通信技術的發(fā)展和廣泛應用，電力系統(tǒng)自動化水平不斷提高，采用電力自動化技術是電力市場發(fā)展和增加電力企業(yè)經(jīng)濟效益的必經(jīng)之路。我們需要不斷地進行技術創(chuàng)新，結(jié)合數(shù)字化技術和智能化技術，不斷提升電力系統(tǒng)的運行效率和社會經(jīng)濟效益，進一步推動社會經(jīng)濟的發(fā)展。

參考文獻

篇6

關鍵詞：自動化控制；電力系統(tǒng)；現(xiàn)代電力

隨著經(jīng)濟水平的不斷提高和科學技術的不斷發(fā)展，人們越來越注重電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，使得電力系統(tǒng)的自動化控制技術逐漸成為了人們的研究熱點?，F(xiàn)階段電力系統(tǒng)的自動化控制技術正處速發(fā)展的時期，其信息處理能力不斷增強、信息處理效率不斷提高、應用范圍不斷拓寬，為我國的電力事業(yè)添加了重要的動力。下面先講一講電力系統(tǒng)自動化控制技術的含義。

1 電力系統(tǒng)自動化控制技術概述

1.1 電力系統(tǒng)自動化的含義

電力系統(tǒng)的自動化控制技術是以各種自動化監(jiān)控、檢測裝置為基礎，對電力系統(tǒng)中的各種信號數(shù)據(jù)進行分析和處理，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)各區(qū)域、各元件的自動監(jiān)控和調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)工作可以就地進行，也可以由人工遠程操作，能夠有效保障用電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。

1.2 電力系統(tǒng)自動化的組成

電力系統(tǒng)的自動化可以劃分為電力調(diào)度自動化、變電裝置自動化、配電網(wǎng)自動化這三個方面，其中電力調(diào)度自動化是目前發(fā)展最為迅速的電力技術，它通過對電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)監(jiān)測，為電力系統(tǒng)的調(diào)控行為提供數(shù)據(jù)基礎。變電裝置自動化是借助于智能信息技術、現(xiàn)代通訊技術等對變電裝置進行進一步地完善，實現(xiàn)對變電裝置的統(tǒng)籌調(diào)控，在有效維護變電裝置工作穩(wěn)定性的同時，大大提高了它的工作效率。配電網(wǎng)自動化的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，前期階段主要是通過繼電保護裝置等硬件設施實現(xiàn)自動電力切換，排除故障區(qū)域，但由于受硬件水平和功能的局限性，其調(diào)控能力十分有限；第二階段的配電網(wǎng)自動化結(jié)合了網(wǎng)絡通訊技術、電子信息技術和電子元件技術，可以全時間、全方位的對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，并切實做到了遠距離的監(jiān)控、檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障區(qū)域，由工作人員進行遠程調(diào)控；現(xiàn)階段的配電網(wǎng)自動化主要是在上階段的基礎上整合了自動化調(diào)控模塊，逐漸擺脫了對人力的依賴，使電力系統(tǒng)的自動化控制變得更加高效和智能化。

2 電力系統(tǒng)自動化控制的實現(xiàn)

2.1 采集和處理數(shù)據(jù)

電力系統(tǒng)自動化控制的前提是對電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)、各部位運行狀態(tài)的準確把握，要實現(xiàn)這一點就必須通過各種監(jiān)控設備進行大量的數(shù)據(jù)收集，通過對數(shù)據(jù)進行分析和處理，全面掌握系統(tǒng)局部和整體的運行狀態(tài)，為電力系統(tǒng)展開其他自動化控制工作提供數(shù)據(jù)基礎。

2.2 進行科學合理的調(diào)控

目前電力系統(tǒng)的自動化調(diào)控已經(jīng)建立了比較全面的技術標準，因此在實際的自動化調(diào)控中通常以技術標準為指導方針、結(jié)合采集的信息以及系統(tǒng)的具體運行情況，作出科學合理的調(diào)度。此外，電力系統(tǒng)的自動化控制必須有針對性的進行，對于不同的元件和區(qū)域采取不同的控制手段，也可以隨機應變，采取多種手段相結(jié)合的控制方式。

2.3 運用智能化的管理和控制模式

電力系統(tǒng)的自動化控制離不開智能化技術的支持，目前的電力系統(tǒng)中成功的應用了神經(jīng)網(wǎng)絡理論、模糊邏輯理論和最優(yōu)控制理論等，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)自動化控制的高度智能化。

2.3.1 神經(jīng)網(wǎng)絡理論

神經(jīng)網(wǎng)絡理論是一種模擬生物學理論，它通過對生物體神經(jīng)網(wǎng)絡運作模式的研究，得出一定的結(jié)論，并將這種結(jié)論運用到電力系統(tǒng)的自動化控制中。將電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡和節(jié)點以生物神經(jīng)系統(tǒng)為模板進行仿造，并模擬神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的信號反饋機制，使得信號的輸入與輸出擺脫了線性關系的束縛，可以實現(xiàn)更加錯綜復雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并使系統(tǒng)的容錯率大大提高。

2.3.2 模糊邏輯理論

模糊邏輯理論是傳統(tǒng)集成理論的的一次革新，它將經(jīng)典的計算邏輯理論進行模糊處理，將一些模糊化的語言機制編譯進系統(tǒng)程序中，使得系統(tǒng)擺脫了傳統(tǒng)單調(diào)的判斷機制，加強了信息推斷和信息估算的能力，使其對一些不定性問題的判斷結(jié)論更加符合實際情況。

2.3.3 最優(yōu)控制理論

最優(yōu)控制理論是現(xiàn)代控制理論的重要組成因素，目前已經(jīng)普遍運用于自動化技術中。例如，在一些大型設備中引進了最優(yōu)勵磁控制技術，取代了傳統(tǒng)的勵磁控制方式，使得設備的動態(tài)質(zhì)量和遠程輸電能力得以提高。

2.4 通過總結(jié)規(guī)律不斷完善自身

電力系統(tǒng)的自動化控制是一個不斷摸索和總結(jié)經(jīng)驗的過程，因此要不斷發(fā)覺和積累自動化控制中出現(xiàn)的各種問題，對于不同區(qū)域、不同元件總結(jié)出最合適的調(diào)控手段，以促使電力系統(tǒng)自動化技術的的進一步完善。

3 電力系統(tǒng)自動化控制技術的發(fā)展方向

3.1 發(fā)展面向?qū)ο蟮膶崟r數(shù)據(jù)庫技術

隨著電子技術的不斷發(fā)展，能夠面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術逐漸應用到了信息技術相關的各行各業(yè)上，它本身智能性的特點，為電力系統(tǒng)自動化中的各種調(diào)度行為提供了數(shù)據(jù)保障。早期的數(shù)據(jù)庫技術比較適宜于處理數(shù)量大、結(jié)構(gòu)明顯、易操控的數(shù)據(jù)，更加注重數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和完整性，而面向?qū)ο蟮膶崟r數(shù)據(jù)庫技術更加注重數(shù)據(jù)處理的高效性和時效性，它是數(shù)據(jù)庫技術和實時處理技術的結(jié)合，能夠?qū)λ蚕⑷f變的數(shù)據(jù)環(huán)境作出迅速的處理和計算，更好的滿足現(xiàn)階段電力系統(tǒng)自動化控制的需求。電網(wǎng)系統(tǒng)是一個復雜、龐大的網(wǎng)絡系統(tǒng)，時時刻刻都在產(chǎn)生著大量的數(shù)據(jù)信息，通過面向?qū)ο蟮膶崟r數(shù)據(jù)庫技術，可以從這些大量的動態(tài)信息中分析和掌握系統(tǒng)的全局狀態(tài)，從而做出正確的調(diào)度操作，實現(xiàn)自動化管理。

3.2 發(fā)展現(xiàn)場總線控制技術

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種徹底分散化、數(shù)字化、開放化的自動化調(diào)控系統(tǒng)。它通過在現(xiàn)場安置的各種自動化儀表、控制設備以及各種信號互聯(lián)設備，實現(xiàn)信息的統(tǒng)一化、全面化管理。目前的電力系統(tǒng)在結(jié)合了DCS技術的基礎上，以現(xiàn)場總線為樞紐，形成了新一代的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)即FCS系統(tǒng)，使得電力系統(tǒng)的自動化控制更加穩(wěn)定和靈敏，它能夠?qū)ο到y(tǒng)中出現(xiàn)問題的部位進行精確定位，并自動分析出最佳解決措施，使系統(tǒng)盡快恢復常態(tài)。

4 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的自動化控制技術是對網(wǎng)絡技術和電子通訊技術的一次延伸，是時展的必然要求，它徹底改變了供電服務體系，提高了用電服務質(zhì)量，并且降低了對人力資源的依賴，節(jié)約了成本支出，使得電力系統(tǒng)得以高效、穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)。雖然現(xiàn)階段電力系統(tǒng)的自動化控制技術已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，但是仍有許多技術上的難點沒有解決，隨著我國電力規(guī)模的進一步擴大，對電力系統(tǒng)自動化控制必然會提出更高的要求，我們要不斷的加以創(chuàng)新和研究，使得電力系統(tǒng)自動化控制技術得到進一步完善。

參考文獻

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篇7

作為傳統(tǒng)電力行業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)結(jié)合橋梁的現(xiàn)代電子技術隨著電力技術的發(fā)展、信息技術的進步，能極大地推動電力系統(tǒng)向現(xiàn)代化、自動化發(fā)展的轉(zhuǎn)變，意義重大，為此，文章主要分析現(xiàn)代電子技術在電力系統(tǒng)中的應用。

關鍵詞：

現(xiàn)代電子技術；電力系統(tǒng)；應用

1現(xiàn)代電子技術概述

作為用于電力領域內(nèi)的新興電子技術的現(xiàn)代電力電子技術，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應用于電能質(zhì)量控制、新能源開發(fā)、民用及傳統(tǒng)設備發(fā)行等領域內(nèi)，該技術以功率半導體器件、電路技術、計算機技術、現(xiàn)代控制技術為技術平臺，呈現(xiàn)出全控化、集成化、高頻化和高效率化等特點及優(yōu)勢，為電力系統(tǒng)的自動化、智能化、機電一體化的實現(xiàn)奠定了基礎，并發(fā)揮著重要作用。一方面，提高電能適用效率。根據(jù)相關研究表明，利用現(xiàn)代電子技術能優(yōu)化10%～40%的電能[1]，且不影響電力系統(tǒng)的正常工作，進一步促進了電能資源的優(yōu)化及結(jié)構(gòu)的合理，并在成為節(jié)能減排等政策及項目主要推廣的一項技術。另一方面，推動電力系統(tǒng)及行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。隨著電力行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代技術的進步，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)及行業(yè)只有積極應用現(xiàn)代技術，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，才能促進其持續(xù)健康發(fā)展，而現(xiàn)代電力技術的應用能促進其轉(zhuǎn)型發(fā)展的實現(xiàn)：（1）促進電力系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)的升級改造。為了更好地利用計算機等技術保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，通過采用現(xiàn)代電子技術處理和改造機電設備，建立信息技術與機電設備結(jié)合的橋梁，進而為電力系統(tǒng)的自動化、機電一體化等的發(fā)展奠定基礎。（2）豐富電力系統(tǒng)的機電設備的功能。利用現(xiàn)代電子技術的高頻化和變頻化技術，打破傳統(tǒng)電力系統(tǒng)機電設備的工頻率的不足，縮小機電設備體積的同時，提高其高頻化和變頻化技術，降低甚至避免噪音，提高響應速度和電力系統(tǒng)運行效率。同時，推動電力系統(tǒng)的職能化發(fā)展。自動化、智能化、機電一體化是電力系統(tǒng)及行業(yè)在知識經(jīng)濟時展的必然要求，而現(xiàn)代電子技術的應用，通過將微電子技術、電力電子技術、信息處理等有機的結(jié)合并應用到包括機電設備、電網(wǎng)等電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)工作的運行中，不僅是電力系統(tǒng)及行業(yè)創(chuàng)新的發(fā)展模式，也極大的推動了其向智能化、自動化等的過渡發(fā)展。（3）完善管理，提高效益?，F(xiàn)代電子技術推動電力系統(tǒng)及行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，提高機電設備及系統(tǒng)整體工作效益，降低能源浪費，在很大程度上控制了成本，提高了運行的安全性，有利于經(jīng)濟和社會等效益的實現(xiàn)。

2現(xiàn)代電子技術在電力系統(tǒng)中的應用分析

現(xiàn)代電子技術憑借著技術優(yōu)勢，進而能促進電力系統(tǒng)的能源利用效率，完善運營及管理，降低成本，增加經(jīng)濟效益，已經(jīng)廣泛的應用到電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，現(xiàn)主要根據(jù)電力系統(tǒng)的運行結(jié)構(gòu)進行如下介紹。

2.1現(xiàn)代電子技術在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的應用

電力系統(tǒng)的發(fā)電主要依靠各種發(fā)電機組及設備，而此環(huán)節(jié)對現(xiàn)代電子技術的運用主要是為了進一步檢測和保證發(fā)電機組及設備的功能及質(zhì)量，適當?shù)耐晟疲纳瓢l(fā)電機組及設備的工作效率，其應用主要體現(xiàn)在靜止勵磁技術和變速恒頻勵磁技術的運用上：（1）靜止勵磁控制技術。勵磁機、靜止勵磁技術和變速恒頻勵磁技術是勵磁技術發(fā)展的3個階段，目前靜止勵磁技術在各大型發(fā)電機組中的運用最廣，并過渡到微機勵磁和數(shù)字技術自動化調(diào)節(jié)勵磁電流等發(fā)展上，主要利用晶閘管整流自并勵方式，采用可控硅整流元件代替直流勵磁機及其換向器等來實現(xiàn)，能在保障輸出頻率的同時，代替和省略勵磁機在勵磁控制的操作，優(yōu)化流程和結(jié)構(gòu)，減少了外界干擾和工作量，提高了調(diào)節(jié)的速率，降低了成本，而且效果更穩(wěn)定，操作更便捷，發(fā)電機組及設備的質(zhì)量控制更容易掌握和調(diào)整。（2）變速恒頻勵磁。電廠發(fā)電機組對變速恒頻勵磁的應用需要根據(jù)不同類型的發(fā)電形式來分析，對于水力發(fā)電機組及設備而言，其水頭壓力和流量直接決定發(fā)電功率，并有水頭的變化幅度較大，機組的最佳轉(zhuǎn)速變隨之發(fā)生變化的關系，而風力發(fā)電機組的有效功率與風速的三次方成正比，風車捕捉最大風能的轉(zhuǎn)速隨風速而變化。鑒于此，為了可以利用變速恒頻勵磁技術調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率和輸出頻率恒定，確保電流頻率與轉(zhuǎn)速的一致，進而獲得發(fā)電機組及設備的最大有效功率。（3）變頻調(diào)速器。隨著現(xiàn)代電子技術的進步和完善，變頻調(diào)速不僅技術日趨完善且應用更為廣泛，尤其是風機水泵上。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示現(xiàn)階段，發(fā)電廠的廠用電率平均為8%，風機水泵耗電量約占火電設備總耗電量的65%，嚴重影響了發(fā)電機組及系統(tǒng)的效率，且增加了成本，而利用變頻調(diào)速技術，例如最為常用的低壓變頻器（主要用于中小容量風機水泵及壓縮機）、高壓變頻器（主要用于中大容量風機水泵及壓縮機），利用自動變頻降低風機水泵的能量損耗，減少能量耗損，提高節(jié)能，控制成本，發(fā)揮發(fā)電機組及系統(tǒng)的最大效率。需要注意的是目前低壓變頻器及其技術相對成熟，而高壓大容量變頻器發(fā)展相對緩慢，需要投入更多的精力加以研發(fā)。

2.2現(xiàn)代電子技術在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)的應用

現(xiàn)代電子技術在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)的運用，尤其是高壓輸電系統(tǒng)，極大地推動了電力系統(tǒng)輸電的變革，具體如下：（1）直流輸電技術。隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展進步，晶閘管的被發(fā)明和應用，利用晶閘管換流閥進行直流電的輸送在很大程度上減少了交直轉(zhuǎn)換變壓器的應用，并降低了成本，提高了電能效率，隨后，GTO，IGBT等可操作電力輸送控制器等層出不窮，輕型直流輸電（主要利用脈寬調(diào)制技術）和高壓直流輸電等技術不斷完善，進一步實現(xiàn)無交流電源的負荷點送電，并表現(xiàn)出輸電容量大、穩(wěn)定性好、易于控制與調(diào)節(jié)、更加靈活等特點，且能很好的適用于海底電纜輸電等復雜地質(zhì)及自然環(huán)境條件下的輸電工程，另外，還能滿足遠距離及大容量輸電系統(tǒng)的要求。（2）柔流輸電技術。柔流輸電技術是指電力電子技術與現(xiàn)代控制技術結(jié)合來改造傳統(tǒng)交流電力系統(tǒng)，并通過將電力電子控制裝置安置在輸電線路的重要部位來加強對發(fā)電-輸電系統(tǒng)的電壓和相位以及對電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)（如線路阻抗）、相位角、功率潮流等的連續(xù)、快速、精確、有效地控制和調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)穩(wěn)定電壓、控制電流、抑制故障、抑制諧波、暫態(tài)穩(wěn)定、無功補償?shù)裙δ埽瑥亩蠓忍岣咻旊娋€路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平，降低輸電損耗，是目前交流電研究的重點。其中，采用的柔流輸電控制器包括有靜止無功補償器、靜止調(diào)相機、靜止快速勵磁器、串聯(lián)補償器等。均能進一步增強交流輸電或電網(wǎng)的運行性能，提高電力系統(tǒng)整體運行的安全及穩(wěn)定。

2.3現(xiàn)代電子技術在電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)的應用

現(xiàn)代電子電力技術用于電力系統(tǒng)的配電環(huán)節(jié)中主要致力于解決電能質(zhì)量和供電可靠性的如何提高的難題，且確保能降低各種瞬態(tài)的波動及干擾，并很好的滿足電能波動對諧波、電壓和頻率的要求，現(xiàn)階段，主要依靠用戶電力技術（DFACTS技術）的抑制負荷所產(chǎn)生的無功、諧波、不對稱、閃變、不平衡等功能的發(fā)揮來實現(xiàn)。同時，可以利用DFACTS技術設備產(chǎn)品，尤其是價格較低廉的電力電子變壓器等電力電子器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工頻配電系統(tǒng)變壓器，在保障電能質(zhì)量控制的同時，避免因傳統(tǒng)變壓器大而笨重、維護困難、副方電壓不能恒定維持、波形畸變而導致諧波的出現(xiàn)以及負載波動對網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生不利影響消極因素，并在配電網(wǎng)的控制、電能質(zhì)量和可靠性的改善等方面有更好的表現(xiàn)。

2.4現(xiàn)代電子技術在電力系統(tǒng)綠色節(jié)能中的應用

一方面，現(xiàn)代電力電子技術在電力系統(tǒng)綠色節(jié)能中的應用主要體現(xiàn)在變負荷電動機的調(diào)速技術和電動機本身技術的應用，在其運用中，保證電力系統(tǒng)生產(chǎn)更大有用功效電能的同時極大的促進了電力系統(tǒng)的節(jié)能減耗，且已在冶金、礦山、風機以及社會生活中得到應用。以國外常用的風機、水泵等發(fā)電機組及設備利用變頻調(diào)速技術來改善和控制風、水等流量，提高有效電能的生產(chǎn)，降低消耗，節(jié)能，且表現(xiàn)出較高的有效率和精度、調(diào)速范圍廣、可以連續(xù)無級調(diào)速的優(yōu)勢，有研究證明其省電量高達30%，但需要加強在其應用中產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)有污染及投入成本較高的不足。另一方面，還能很好的減少無功損耗，提高功率因數(shù)。在電氣設備中，作為感性負載的變壓器和交流通渠道異步電動機等設備運行過程中既要消耗有功功率，又要消耗無功功率，且這種無功電源與其他有功電源同樣是維持電力系統(tǒng)，保障電能質(zhì)量的重要因素，不可或缺，而利用現(xiàn)代電力電子技術和適時增加無功補償電氣設備等措施的實施能很好的維持電力系統(tǒng)的平衡，降低和避免因電壓降低或電壓崩潰等導致的損壞設備、降低功率因數(shù)，甚至大范圍停電及電力系統(tǒng)盤崩潰等嚴重后果。

3結(jié)語

作為發(fā)展前景廣闊的現(xiàn)代電力電子技術，能提高發(fā)電供電和配電的可靠性，并促進電力系統(tǒng)的節(jié)能減排，意義重大。隨著新技術和新工藝的不斷發(fā)展，電力電子技術在電力系統(tǒng)中應用必將越來越廣泛，最終迎來發(fā)展的黃金階段。

作者：任大新 張靜安 單位：河南機電高等?？茖W校

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[4]張銘.電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用淺析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010（8）：176-177.

篇8

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展,現(xiàn)代電力系統(tǒng)技術也取得了不斷地突破與革新。其中電力電子技術發(fā)揮了重要的作用，也在電力系統(tǒng)中得到的更加深入而又廣泛的應用。通過將創(chuàng)新的電子技術、電子設備與研發(fā)的電子材料相結(jié)合，大大加快了現(xiàn)代電力建設事業(yè)的發(fā)展。本文主要針對電子技術子在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應用與發(fā)展進行了相關探討，并對未來應用作出展望。

關鍵詞：

電子技術；電力系統(tǒng)；應用發(fā)展

1前言

隨著人們生活水平的不斷提高，整體經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，電子設備與電力電子在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中應用越來越廣泛。但是電力等能源需求也越來越大，隨著引起了能源危機與生活需求的矛盾。電力電子技術在整個能源開發(fā)中扮演著十分重要的角色，新型電力能源的研究與開發(fā)都離不開電力電子作為基礎。因此，電子技術于電力系統(tǒng)的相互結(jié)合，不僅關系到電力能源的革新發(fā)展，對于社會的長足未來也都起到了關鍵作用。國內(nèi)對于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡較早就展開了建設研究，至今也取得了斐然的成果與成熟的電力網(wǎng)絡構(gòu)架。

2電子技術在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應用

電力系統(tǒng)本身具有復雜性、專業(yè)性與各領域技術結(jié)合的綜合性。經(jīng)過多年的發(fā)展與融合，電子技術在各行各業(yè)都得到了廣泛運用，也推動了電力能源的快速發(fā)展。對電力系統(tǒng)的性能與效率都起到了極大的促進作用。在電力系統(tǒng)中包含發(fā)電、配電、輸電等各個關鍵環(huán)節(jié)，電子技術的深度結(jié)合都必不可少。隨著電網(wǎng)的規(guī)模性能逐漸壯大高效，對電力電子技術也要求越來越高。通過優(yōu)化完成電網(wǎng)變網(wǎng)的運行管理，在效率、精度、性能、質(zhì)量等各方面指標都得到了更好的控制管理，對于電力系統(tǒng)的運營成本與難度都有效降低了。安全穩(wěn)定的運行，使整個系統(tǒng)容錯性增加，運行更趨于完善。

2.1發(fā)電環(huán)節(jié)應用現(xiàn)代電力系統(tǒng)作為一個復雜的綜合系統(tǒng)，其發(fā)電環(huán)節(jié)技術成分含量較高，多個發(fā)電組與設備相結(jié)合，并且設備本身結(jié)構(gòu)十分復雜。因此，相關的操作技術人員需要有過硬的專業(yè)技能知識，這樣才能更好的完成電力設備中相關設計管理，運行維護等系列工作。發(fā)電環(huán)節(jié)中與電子技術的相互結(jié)合，對于發(fā)電系統(tǒng)整體的效率都能有很大的提升。勵磁控制作為目前發(fā)電機控制的主流控制方法，主要通過品閘管整流電路完成設備的連接。具有較高的可靠性，并且系統(tǒng)整體控制結(jié)構(gòu)簡單，性價比較高，造價與系統(tǒng)性能均較為合理。靜止勵磁控制在對原有勵磁機完成優(yōu)化后，消除了慣性環(huán)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定性與高效性能變得更為完備。對于系統(tǒng)的運行規(guī)律變換，一般結(jié)合電子變頻設備，控制調(diào)節(jié)發(fā)電中機組的運用速度。使得電力功效得到提高，自身變化率也完成自動化控制，結(jié)合勵磁控制，整體變得更加穩(wěn)定高效，而且自身系統(tǒng)功率耗費也降低到了最低。其他電力領域也均有廣泛參考，如風力水力發(fā)展等。由于發(fā)電設備電量使用不可轉(zhuǎn)移改變，并耗電比較大，例如在風力發(fā)電中，為了消除不同風速變化導致的頻差，其功率消耗高達整個用電的65%，電子變頻器的出現(xiàn)很好的緩解了這一問題，通過有效地控制調(diào)節(jié)，能源消耗更低，大大降低了成本輸入。

2.2輸電環(huán)節(jié)應用電子電力技術的不斷發(fā)展與提高，在電力系統(tǒng)中應用越來越廣泛。電子元件的大量生產(chǎn)與應用，為現(xiàn)展提供更多的技術硬件支持與廣闊的平臺。在系統(tǒng)中的輸電環(huán)節(jié)，電子器件的結(jié)合運用，一方面電力電網(wǎng)運用的可靠性得到了保證，電網(wǎng)穩(wěn)定性也得到了相應提高，安全可靠的發(fā)展都展現(xiàn)電子技術在電力系統(tǒng)中的關鍵作用。在當前輸電環(huán)節(jié)中,一般采用直流與輕型直流這兩種較為常見輸電模式,不僅能夠增加輸電的容量大小,并且能夠更加靈活方便的控制調(diào)整。整個輸出過程穩(wěn)定可靠。這對于遠距離的傳輸電力實現(xiàn)了較好的支持供應。其中，直流輸電最大的優(yōu)勢還在于能夠滿足不同的電力輸出要求，采取針對性的不同輸電方式。隨著技術的不斷發(fā)展，柔流輸電技術被研發(fā)并最近應用。這種融合了微電子、未處理、電力電子技術、自動化控制、通信交互等多種融合的技術平臺，能夠完成交流輸電的適時控制，使整個電網(wǎng)達到長時的穩(wěn)定狀態(tài)，同時輸電環(huán)節(jié)的輸出成本也相應降低。柔流輸電技術為電力系統(tǒng)提供了無功功率和感應，提高了輸電質(zhì)量與傳輸效率。

2.3配電環(huán)節(jié)應用在輸電環(huán)節(jié)中，保證電能質(zhì)量有效控制調(diào)節(jié)十分重要。在配電過程中，對頻率、諧波、電壓等指標有效控制，以此到達電能質(zhì)量的標準，并且還需要考慮到干擾與瞬態(tài)波動的影響。在目前的電子應用中，一般是基于DFACTS電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置進行控制。完成對電能質(zhì)量的約束規(guī)范。由于柔流輸出系統(tǒng)日趨成熟。作為簡約版本的FACTS設備技術，DFACTS自身的工作原理、性能結(jié)構(gòu)、功能指標均大同小異。由于電力電子期間的飛速發(fā)展，目前電氣設備出現(xiàn)了供過于求的市場狀態(tài)。DFACTS自身應用前景廣闊，市場需求大，并且自身技術并不復雜，造價成本較低，更加容易被市場所接納，整個設備產(chǎn)品將進入高速發(fā)展地勢態(tài)。目前一般采用電力通信技術為微波、無線擴頻、電力載波、光纖通信等。除了數(shù)據(jù)語音、電信業(yè)務、自動化控制等，還有相應的業(yè)務保護，安全控制數(shù)據(jù)等。而電力通信的自動化與電力系統(tǒng)自動化相照應?，F(xiàn)在大多已經(jīng)滿足了穩(wěn)定、可靠、高效的優(yōu)化通信。目前一般光纖采用OPGW與ADSS類型技術，能夠與電力系統(tǒng)本身的線路資源相結(jié)合，避免產(chǎn)生頻率資源、路由協(xié)調(diào)、兼容性之間的矛盾與沖突，自身具有較強的主動權(quán)，控制靈活。

3結(jié)束語

由于技術的不斷發(fā)展進步，對應的電子技術、電子設備、電子材料等，都在飛速發(fā)展。在電力系統(tǒng)建設中，作為主要組成的電力電子器件，也得到了相應的完善與優(yōu)化。不斷滿足高要求的新型電子技術也不斷呈現(xiàn)研發(fā)。同時，現(xiàn)代電力系統(tǒng)構(gòu)建態(tài)勢也呈現(xiàn)多元化，綜合性。可以預測，基于目前的發(fā)展，未來較長一段時間中，電子技術在電力系統(tǒng)中依然扮演著重要作用，滿足大規(guī)模電網(wǎng)改進建設。不斷研究新技術，并加以改進應用。完善促進現(xiàn)代電力系統(tǒng)的健康發(fā)展育穩(wěn)定高效建設，爭取取得更大的科技進步。

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[2]于闖.淺析電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用[J].科技經(jīng)濟市場,2015(07).

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自本世紀50年代末第一只晶閘管問世以來,電力電子技術開始登上現(xiàn)代電氣傳動的舞臺,以此為基礎開發(fā)的可控硅整流裝置,是電氣傳動領域的一次革命,使電能的變換和控制成為現(xiàn)實,這標志著電力電子的誕生。70年代出現(xiàn)了第一代電力電子器件,隨著電力電子技術理論研究和制造工藝水平的不斷提高,先后研制出GTR、GTO,功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件,而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件,開始向高電壓高頻率、響應快、低損耗方向發(fā)展。而進入90年代電力電子器件正朝著復合化、標準模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展。各種電力電子新器件不斷涌現(xiàn),為我們帶來了極大的便利。它的應用范圍已從傳統(tǒng)的工業(yè)、交通、電力等部門,擴大到信息通信、家用電器以至宇宙開發(fā)等領域。事實上,電力電子技術的發(fā)展已不局限于高電壓大電流的工業(yè)范疇,當你開車、乘電梯、使用計算機、打開空調(diào)、用微波爐、使用電冰箱、用手機、看電視、聽音樂時,都離不開電力電子技術,為適應21世紀科技發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求,培養(yǎng)出“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質(zhì)”的人才,教學改革勢在必行。

二、教學內(nèi)容與教學體系的改革

我院教學選用上海理工大學莫正康教授編著的《電力電子應用技術》,它包括電力電子器件制造技術與應用電力電子器件組成電路、裝置和系統(tǒng)的技術,是以功率半導體開關器件為基礎,對電能進行控制、變換與處理,成為弱電控制強電的紐帶,是電氣工程與自動化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎課。參考教材采用西安交通大學王兆安和黃俊兩位教授主編的《電力電子技術》,結(jié)合教育技術發(fā)展的新形式與新要求,選用華中科技大學陳堅教授編著的《電力電子學———電力電子變換和控制技術》,上述三部著作的作者都是電力電子領域的知名學者和專家,在各自擅長的專業(yè)方向上有著深厚的知識積累,其著作各有所長,互有偏重。

1.教學內(nèi)容的精選。本教材緊緊圍繞電力電子器件的工程應用,重點講授了IG-BT、電力MOSFET等全控型電力電子器件,AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC四大類基本變流電路,以及PWM控制技術,有利于學生把握學科概貌。參考教材在軟件開關技術的基本知識DC/AC變換器以及電力補償與控制等方面各有側(cè)重,有利于教師針對不同的專業(yè)方向組織教學內(nèi)容,為學生打下寬厚的專業(yè)基礎。

2.基本設計方法與工程實際相結(jié)合。電力電子技術是一門實用性很強的技術。教材結(jié)合工程實際介紹了許多電力電子電路與電力電子裝置,在講解基本原理和設計方法時,反映出作者豐富的工程實踐經(jīng)歷、科學研究水平和教學經(jīng)驗。

3.加強對學生的自學和思維能力的培養(yǎng)。幾部教材都是電力電子領域的經(jīng)典之作,教材中安排了許多具有工程背景的例題和習題,對學生今后的工作具有現(xiàn)實指導意義。在講授本教材的基礎上,指導學生閱讀和使用參考教材,對提高教學質(zhì)量、增強學生主動學習性、培養(yǎng)學生思考問題和解決問題的能力有作積極作用。

三、教學方法的改革

《電力電子應用技術》涉及高等數(shù)學、電工基礎、電力技術、電力拖動等知識。它具有電路圖與電路分析多、波形圖與波形分析多的特點。是電氣工程專業(yè)中的主干教材。我們采用:

1.抓住教學重點、互動教學。傳統(tǒng)教學中教師的講課往往追求講得細,講得透,面面俱到,滴水不漏,可以說教師將幾乎所有問題都講到了,精講才是問題的關鍵。教師在講授典型電路時應抓住電力電子器件在電路中導通與截止的變化過程,從波形分析中讓學生理解電路的工作情況,同時應注意培養(yǎng)讀圖與分析問題的培養(yǎng)。要把學生作為教育的中心,使學生在學習的整個過程中保持主動性,啟發(fā)式教育的核心,就是要培養(yǎng)學生獨立思考和創(chuàng)新思維,因此除了精講以外,選則部分內(nèi)容留給學生自學然后開展課堂討論,這種教學互動式的課堂討論教學方法是積極有效和切實可行的,它有利于幫助學生克服依賴性,培養(yǎng)和發(fā)展自學能力和思維能力,要給學生以恰到好處、畫龍點睛般的點撥和啟迪,這就要求教師必須具備淵博的知識,在深度和廣度上遠比課本多得多,才能讓學生接受到更多的新知識,才能不斷激發(fā)學生的學習興趣,從而提高教學質(zhì)量。

2.采用多媒體技術實現(xiàn)教學現(xiàn)代化。傳統(tǒng)的教學是單一黑板、粉筆的課堂教學模式,畫電路圖、波形圖和書寫推導公式實在太浪費時間。隨著科學技術的發(fā)展,教學手段現(xiàn)代化是教育發(fā)展的必然結(jié)果。我院先后自行開發(fā)出可控整流電路工作原理與仿真CAI教學軟件,以及電力電子電路輔助教學課件。多媒體教學手段的應用,把教學內(nèi)容直觀、形象、生動地呈現(xiàn)在學生面前,使得學生更易于理解、接受和掌握課程的重點內(nèi)容,提高課堂教學效果,激發(fā)了學生學習的興趣,提高了學生分析問題與解決問題的能力。

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【關鍵詞】 電力電子;應用;趨勢

一、電力電子技術應用概況

1.用電領域中的電力電子技術。(1)電動機的優(yōu)化運行。全世界的用電量中約有60%左右是通過電動機來消耗的。采用計算機―電力電子技術結(jié)合的智能變頻控制技術,使電動機經(jīng)常處于高效狀態(tài),可以節(jié)約大量電能,具有巨大的效益。(2)高能量密度的電源應用。電化學電源廣泛應用在作為國民經(jīng)濟的銅、鋁、鋅、鎳等有色金屬以及氯堿等電解產(chǎn)業(yè)中;體積小、重量輕、效率高的各種開關電源應用也是十分廣泛;新世紀中,隨著電力電子技術的發(fā)展,變頻電源應用也日益廣泛;還有不間斷電源(UPS)、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源、高精度潔凈電源等特種電源,采用電力電子技術后,各方面指標均大大改善。

2.信息領域中的電力電子技術。電力電子技術為信息技術提供先進的電源和運動控制系統(tǒng),日益成為信息產(chǎn)品中不可缺少的一部分。在信息產(chǎn)品的主電路中,正在用MOS場效應管取代雙極晶體管來完成各種變換,其用量越來越多。FAX機、計算機、VCD、DVD等許多整機中都裝備著多種電動機。尤其在各種打印機中,離開對電動機運動的高精度控制,其打印效果是不可想象。信息產(chǎn)品和其他產(chǎn)品中用VDMOS、IGBT做無觸點開關的市場更大,程控交換機的每條線都至少用1個VDMOS管。為此,我國目前每年要進口幾千萬只。

3.發(fā)電領域中的電力電子技術。(1)發(fā)電機的直流勵磁。常規(guī)發(fā)電機中勵磁的建立已經(jīng)由傳統(tǒng)的直流磁勵機轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍蓄l交流勵磁機加電力電子整流的方法,并已取得良好的經(jīng)濟效益,可靠性較高。(2)水輪發(fā)電機的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,采用了電力電子技術后,將水輪發(fā)電機直流勵磁轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當水流量減少時,提高勵磁頻率,可以把發(fā)電頻率補償?shù)筋~定,延長水輪發(fā)電機的發(fā)電周期,解決了水力發(fā)電中發(fā)電機工作時間受季節(jié)性水流量影響而導致的頻率無法調(diào)節(jié)、浪費較多水能的問題。這對大型水力發(fā)電設施來說,可帶來巨大的經(jīng)濟效益。(3)環(huán)保型能源發(fā)電。利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等新能源發(fā)電,是解決一次能源危機(煤、石油、天然氣等石化類能源日趨匱乏)的重要途徑,它們是可再生的綠色能源。這些能源轉(zhuǎn)換的電能,其電壓、頻率難免波動,無法并網(wǎng)應用,只有通過電力電子變換裝置,才能使這些波動的電能以恒壓恒頻方式輸出,實現(xiàn)這些新能源的實用化。

4.儲能領域中的電力電子技術。(1)蓄電池與電容器組儲能。把夜間電網(wǎng)提供的多余交流電整流成直流電,儲存在建筑物地下室內(nèi)的“蓄電池―電容器組”;白天,再把這些儲存的電能逆變成交流電供給整個建筑物內(nèi)的用電,已經(jīng)成為某些地方的時尚。(2)抽水儲能發(fā)電。白天,水庫泄水發(fā)電;晚間,利用多余的電網(wǎng)電能使發(fā)電機轉(zhuǎn)變成電動機運行,驅(qū)動水泵把下游水庫的水抽進上游水庫,增加上游水庫蓄水,使白天可以更多地發(fā)電,這種電能量變換過程效率較低。(3)超導線圈的磁場儲能。在超導體線圈中,數(shù)十萬安培的直流電流在其中流動是不會損耗的,這種儲能器體積小,轉(zhuǎn)換效率高。當前還沒有妥善解決如何實現(xiàn)交流電能同該低電壓超大電流的直流電能的互相轉(zhuǎn)換的問題。

二、電力電子器件發(fā)展趨勢

縱觀幾十年的發(fā)展歷史,半導體器件起到了推動電子技術發(fā)展的作用,晶閘管等電力半導體器件扮演了電力電子發(fā)展中的主要角色。進入70年代,半控型晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品,被稱為第一代電力電子器件,隨著電力電子技術理論研究和半導體制造工藝水平的不斷提高,先后研制出GTR、GTO、功率MOSFET等自關斷全控型第二代電力電子器件。近期研制的以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件,開始向大容量高頻率、響應快、低損耗方向發(fā)展,這又是一個飛躍。步入90年代后,電力電子器件正朝著復雜化、模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展,以此形成了電力電子技術的理論研究、器件開發(fā)研制、應用的高新技術領域等,在國際上形成了新的技術熱門。目前世界上許多大公司已開發(fā)出IPM智能化功率模塊,日本三菱、東芝及美國的國際整流器公司已有成熟的產(chǎn)品推出。國產(chǎn)電力半導體器件研發(fā)生產(chǎn)能力還落后于世界電力電子器件的發(fā)展水平,在新世紀國際電力電子崛起之時,中國電力半導體器件的落后狀態(tài)將會影響中國經(jīng)濟的發(fā)展,國產(chǎn)電力半導體器件產(chǎn)業(yè)任重而道遠。

電力電子技術是智力、信息、知識密集型技術,也是我國經(jīng)濟與社會可持續(xù)發(fā)展項目之一,對促進國民經(jīng)濟發(fā)展,特別是電子工業(yè)發(fā)展極具價值。從發(fā)展前景看,以電力半導體器件及“變頻技術”為核心的電力電子行業(yè),在國家政策的強持下將會走向更加輝煌的明天。

參考文獻