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中图分类号TM1 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)46-0078-02
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,它对于电力领域有着非常重要的贡献,它是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科。在现阶段的发展背景下,电力电子技术可以理解为功率强大。它与传统的电子技术相比,改变了以往的发展模式,有着许多的优势和功能:它不仅能够通过功率较大的电流和承受高电压,而且能够在大功率的情况下,很好的解决器件发热、运行效率的问题,对于我国电力事业的发展意义重大。当前,电力电子技术的应用范围已经越来越广,对于人们的生活所产生的影响越来越大。本文主要针对当前电气工程领域的四大热点进行详细分析和探讨,分别为电气节能领域、新能源发电领域、电力牵引领域以及智能电网领域4个方面。
1 电力电子技术的应用
1.1 电气节能的应用
节能是当前社会发展的必然趋势。电气节能主要包括变频调速、电能质量控制、有源滤波等,当前阶段,在电气节能的应用中又以变频调速为主要研究内容。电机变频调速节能是当前工业节能发展的一个主要途径,在未来的发展时期,三大发展因素将会进一步促进电机变频调速行业的快速发展:一是变频器产品日趋成熟,应用范围越来越广,技术越来越新,企业投资产品的成本将会越来越低;二是电机变频调速节能的效果非常明显,具有广泛的社会效益,这样能够更好的调动企业生产的积极性;三是国家对重点耗能企业也会采取一系列措施,发展电气节能能够有效的降低企业能源消耗,减少资源浪费,为社会创造财富。
1.2 新能源发电的应用
当前,社会发展的速度越来越快,人们消耗的资源也越来越多,全球范围内的石油储量、煤炭资源总量逐步在减少。在传统能源逐步减少的同时,生态平衡也受到严重的破坏,环境污染日益严重。因此,新能源在未来的一段时期有很大的发展前景。现在通过新能源发电的方法越来越多,比如通过地面太阳能发电、风电等,其中太阳能光伏发电在上海世博会上被充分利用,这对于新能源的开发有很好的借鉴意义。上海世博会的太阳能发电项目不仅是我国当前规模最大、采用技术最多的项目,同时也是世博会历史上新能源发电技术的最大规模应用,可以说,新能源的世界已经离我们越来越近。新能源发电中的电力电子技术应用特点主要有:新能源在供给过程中能源供给随机性较大,比如风能、太阳能等都会随着天气的变化而变化,并对电网发电的要求比较高,在新兴的能源使用中,可以充分考虑海洋能等随意性不大的资源。
1.3 电力牵引的应用
电力牵引(electric traction)是利用电能为动力的轨道运输牵引动力形式。它是以电力系统或发电厂为电源,通过牵引变电所使电力系统受电,经过降压、变频成交流电源,由接触网向电力机车、动车组供电。比如电力机车或动车的牵引电动机将电能充分转换为机械能,驱动铁路列车运行,这给人们的生活提供了极大的方便。但电力牵引也存在一些不足,主要表现在增加了供电系统装置,使其一次性投资比其他牵引动力形式要高些,同时,电力机车在运行时,会产生高次谐波和负序电流,谐波的存在和高压接触网及其回流网的不对称,对沿线不平行接近的电信线路将产生干扰电压,对电力系统的安全、经济运行有一定的影响,对通信质量和人身安全也存在一定的影响。因此,需要采取有效措施进行防护和限制,要在以后的发展过程中不断改进技术,通过新技术来改进电力牵引的缺点,使其达到合理,为社会发展贡献力量。
1.4 智能电网的应用
智能电网,就是将电网进行智能化改造,它是建立在集成的高速双向通信网络的基础之上的,在运行的过程中,通过先进的传感和测量技术、控制技术以及先进的决策管理体系的应用,实现电网的可靠运输、实现经济、高效、环境友好和使用安全的目标。从更高的层次来讲,当前社会发展的电网变得比以往更大、更安全及更高能效,但其智能化程度仍旧较低,因此,其在未来的发展过程中有很好的发展前景。智能电网的核心就是智能电表。通过借助智能电表,电力事业机构能够知道用户在任意时间所使用的电能,便于他们根据用户的个性化需求提供针对性的服务,不断的满足社会的需求。
2 电力电子技术的未来发展前景
当前,电力电子技术的发展已经进入到各个领域,它在人们的生活中扮演着非常重要的角色,有着非常大的发展前景,这主要体现在以下几个方面:
1)新的材料进一步更新。随着社会经济的发展,人们生活水平越来越高,对于新材料的需求也会越来越高。同样,电力电子技术也会进一步加快研究步伐,将会扩大器件的频率研究、功率等级研究,会有效的降低器件的温度,减少器件体积,同时,成本将会大幅度下降,可以大大改进系统性能,扩大应用范围,使越来越多的领域受益;
2)改进器件和装置封装形式。在未来的发展前景中,电力电子技术将会对电力电子器件和装置形式不断进行改进,实现系统集成,减小各项生产成本,同时,通过新技术的运用使其获得更高的集成化和可靠性;
3)使用无需吸收电路并且关断延时小的集成门极换流晶闸管,这样可以有更多的器件来选择应用,特别是在一些大功率应用场合的器件选择时,选择的范围将会越来越广,给人们社会生活带来方便;
4)发展新型的全半导体变流系统。随着社会经济发展的迅速,社会在选择上越来越倾向于体积小、应用广的电子器件。因此,电力电子技术的发展将会在体积小、重量轻、损耗小、无功率的全半导体变流系统上做文章,不断加大设计力度和创新手法,满意日益增长的物质文化需要;
5)发明新型家用电器产品。随着低碳经济的提倡,人们在生活中越来越追求低碳的概念,低碳对于人们的生活有着非常重要的意义,现阶段,各种低碳产品已经逐步进入人们的视线和生活之中,新型汽车、新型电动车等低碳产品供不应求。因此,未来的电子器件的发展趋势将会进一步向家用电器延伸。
参考文献
[1]赵金亮.我国电力电子技术的现状及应用[J].北方经贸,2010(7).
[2]张铭.电力电子技术在电力系统中的应用浅析[J].内蒙古石油化工,2010(8).
关键词:电子;技术;应用;发展
中图分类号:F062.9 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 17-0000-01
Modern Power Electronics Technology Application and Prospects Analysis
Liu Jianjun
(Information Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China)
Abstract:Modern power electronics technology is a high-tech knowledge-based knowledge-intensive technology,power electronics and microelectronics technology with technology has become mainstream.Therefore,its production and life will be like as microelectronics technology plays a transformative role.It will revolutionize the power supply and power system changes.
Keywords:Electronic;Technology;Applications;Development
一、现代电力电子技术
将实现高品质与高效率用电作为目标的现代电力电子技术,采用电力半导体器件、电磁技术、计算机(微处理技术)、综合自动控制技术等进行功率处理,达成电能的传输、获取、变化与利用。采用电力电子半导体器件、电磁技术、计算机(微处理技术)、综合自动控制技术等多学科交叉技术的现代电源技术,是现代电力电子技术的具体应用,在保证高可靠性、高效、高质量的电源的供应中发挥着关键作用。以功率IGBT与MOSFET为代表的、集大电流、高压与高频于一体的功率报道提复合器件,将传统的电力电子技术引入了现代电力电子技术时代中。因为MOSFET、IGBT等新型的电力电子器件具有显著的节能和功能驱动作用,具有先进的性能,所以新型的电力电子器件在绿色电源、电动交通工具、新型家电、感应加热、变频调速以及通信与计算机电源等领域均有着广泛的应用前景。
二、现代电力电子技术的应用
(一)高频开关整流器。具有效率高、重量轻、体积小等特点的高频开关整流器从各种仪器仪表、计算机、电视机等小功率的应用上推广到电力工程直流电源系统、通信基础电源、CT机、X光机和照明等特种电源领域。高频开关电源又可以称之为开关型整流器,其通过IGBT或MOSFET的高频工作,一般将开关频率控制子50~200KHZ的范围之内,进而实现小型化和高效率等目标。目前,高频开关整流器的功率容量一直都在增加,单模块容量从几十瓦、上百瓦快速提升到15KW。德国BENNING公司出产的Tebechop15000系列的整流模块的质量只有39KG,然而容量却已经到达了15KW(48V/225A)。TYCO公司出产的GALAXY系列的整流模块的质量只有30KG,容量却达到了12KV(48V/200A)。
(二)直流-直流(DC/DC)变换器。直流-直流变换器能够将固定的直流电压转换成可变的直流电压,广泛地应用与电动车、无轨电车、地铁列车的无级变速与控制领域,能够实现具有快速响应、加速平稳等性能的控制,并同时达到节约电能的目的。用直流斩波器取代变阻器能够节约20%~30%的电能。直流斩波器不但可以进行调压,还能够显著地消除电网侧谐波电流噪声。在通信电源领域的二次电源直流-直流模块已经商品化,采用高频PWM技术等模块具有5~20W/in3的功率密度,500KHZ左右的开关频率。
(三)不间断电源(UPS)。不间断电源普遍采用了功率IGBT、MOSFET等电力电子器件和脉宽调制技术,能够有效地降低电源的噪声,显著地提高可靠性与效率。DSP技术和微处理技术的实现了远程诊断、远程维护以及不间断电源的智能化管理。近年来,不间断电源的最大容量已经高达800KVA,而且能够利用多机并联的方式,获得超大容量的不间断电源系统。
(四)大功率开关型高压直流电源。大功率开关型高压直流电源的电流能够达到0.5A以上,电压能够达到50KV~159KV,电流能够达到100KV。大功率开关型高压直流电源在医用CT机、医用X光机、水质改良和静电除尘等大型设备上有着广泛的应用。国内研制了静电除尘高压直流电源,将市电转化成直流,将直流电压逆变成高频电压,通过高频变压器进行升压,接着整流成直流高压。通常,在电阻负载的情况下,输出直流电流可达15mA,直流电压能够达到55KV,工作频率是25.6KHZ。
(五)高压直流输电系统。适合于大容量输电、远距离输电、跨海输电、大区交流电网互联的直流输电方式是除了交流输电方式外的另一种有效的输电方式。直流输电需要安装换流桥阀和换交流变压器等主要的换流设备,需要在受电端和送电端建设换流站,以解决交流电和直流电之间的转换问题。在送电端换流站安装使用电力电子装置将交流电转换为直流电,使用直流输电线路将直流电输送到受电端换流站。安装使用电力电子装置在受电端换流站将直流电逆变为交流电。
(六)电力有源滤波器。电力有源滤波器能够对幅值与频率变化的谐波进行补偿的电力电子装置,其基本原理为在补偿对象中进行谐波电流检测,再由补偿装置产生一个和谐波电流极性相反、电流大小相等的补偿电流,使电网电流只含有基波分量。电力有源滤波器在补偿时不受电网阻抗的干扰,已经左键在国内推广使用。
(七)静止无功功率补偿装置(SVC)。目前,国内最有效的无功补偿装置是静止无功补偿装置。静止无功补偿装置一般使用晶闸管控制电抗器加固定电容器的方式,能够进行补偿装置无功功率的连续调节。目前,静止无功补偿装置主要运用与轧机、电弧炉等设备的无功补偿当中,容量能够到达±50VA,能够直接用于10KV、35KV等级的电压母线。
三、现代电力电子技术的发展
近年来,电力电子技术的发展具有以下特点:不断地提高原有的各种类型的电力电子器件的额定参数;电力电子技术进一步结合用用微电子技术,电力电子器件不断地朝着智能化、大容量的方向迅速发展,电力电子技术从全控型器件、半控型器件时代迈入了智能型器件时代。与多种学科相互渗透的电力电子技术创新不断渗透到多种相关的工业领域。电力电子技术和国家基础产业的关系也越来越密切,电力电子技术的发展和创新是可持续发展的重要环节。加强现代电力电子技术的不断创新和应用力度,是推动我国工业领域技术创新,形成高科技产业链的必由之路。
参考文献:
关键词:电力系统 电力电子技术 无功补偿 谐波晶闸管
中图分类号:F407.61 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换及控制的一种现代技术,它使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的电能,以适应千变万化的用电装置的不同需要。电力电子技术是20世纪后新兴的边缘学科。电力系统是电力电子技术应用的一个重要领域。电力电子技术在电力系统中的应用涉及到提高输电能力、改善电能质量、提高电网运行稳定性、可靠性、控制的灵活性及降低损耗等重大问题。而在我国对电网系统进行建设的过程里,无功补偿的容量不充足以及电网配备的不合理不科学是现在所发现的一个最难解决的问题,尤其是无功补偿的容量不充足这一点尤为严重。这些问题的出现都反映出现在电网系统是处于不稳定状态的,这就使得我们要不断地对电力系统中的无功补偿装置进行开发研究,使之能够稳定安全被运行。
二、电力系统中的谐波与无功功率问题
2.1 谐波和无功功率的产生
在目前工业以及生活里,大部分的用电负载都是阻感负载的用电,就比如异步电机、日常的荧光灯、工业的电弧炉以及变压器等都是典型的阻感负载。阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作,这是由其本身的性质所决定的。而相控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器等电力电子装置,其交流侧的电流也常常滞后于电压,它们不但要消耗大量的无功功率,还要产生大量的谐波电流。
在电工理论中,对纯正弦交流电路定义了3种功率:有功功率P、无功功率Q和视在功率S,它们分别是:
P =UI cosϕ
Q =UI sinϕ
S =UI
其中,ϕ 是电流滞后于电压的相位角。3种功率满足关系:
=+
有功功率P 表示瞬时电压与瞬时电流乘积即瞬时功率在一个周波内积分的平均值,其物理意义是交流平均功率,视在功率S 表示电气设备的最大容量,它是电压电流有效值的乘积,工程上作为电气设备功率设计的极限值,其中额定电流由导线截面积和铜耗决定,额定电压由绝缘性能决定,而无功功率表示含储能元件的电路或系统的一种功率互换的幅度,单相电路中的功率互换直接发生在电源与储能设备(电感、电容)之间,三相电路则表现在通过具有储能特性的负载在三相之间来回流动,任一瞬时三相无功之和恒等于零。
对于非正弦交流电路来说,电流和电压可进行傅氏分解并表示成级数形式,有功功率和视在功率仍然可表示为:
P=
S=UI=
其中, Un 、In 分别为基波和各次谐波电压、电流有效值。
含有谐波的非正弦电路中的无功功率的情况比较复杂,至今没有被科学而权威的定义。仿照纯正弦电路,可以定义非正弦电路的无功功率为:
Q=
这里,无功功率(Q)只是反映了能量的流动和交换,并不反映能量在负载中的消耗。在电网中,通常电压的波形畸变都很小,而电流波形畸变则可能很大。因此,不考虑电压畸变,研究电压波形为正弦波、电流波形为非正弦波时的情况很有实际意义。由此各功率可表示为:
P=U=U
得出
这里将无功功率分解为两项,其中Qf 表示基波电流产生的无功功率, D表示谐波电流产生的无功功率。则功率因数可表示为:
式中,ν = I1 ∕ I,称为基波因数或波形畸变因数,cosϕ1为基波功率因数或称为位移因数。可见,非正弦电流电路的功率因数不仅取决于基波电流相移,而且与电流波形畸变即谐波大小密切相关,它等于基波位移因数与波形畸变因数之乘积。因此电流畸变或电路中含有谐波时将导致无功功率增大,功率因数降低,从而使设备电气容量的可利用率下降,这对所在配电网络是极不利的。
2.2 无功功率的影响和谐波的危害
无功功率对电网的影响主要有以下几个方面:
a 增加设备容量。无功功率的增加,会导致电流增大和视在功率增加,从而使发动机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。
b 设备及线路损耗增加。无功功率的增加,使总电流增大,因而使设备及线路的损耗增加。
c 使线路及变压器的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载,还会使电压产生剧烈波动,使供电质量严重降低。
谐波对电网的危害大致有以下几个方面:
a 谐波使电网中的元件产生了谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。
b 谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部过热;使电容器、电缆绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。
c 谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大。
d 谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,并会使电气测量仪表计量不准确。
e 谐波会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量;重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。
三、 谐波抑制和无功功率的补偿原理
为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染和低功率因数问题,基本思路有两条:一是装设补偿装置,以补偿其谐波和无功功率;二是对电力电子装置本身进行改进,使其不产生谐波,且不消耗无功功率,或根据需要对其功率因数进行控制。
一般目前电力系统运行过程中,使用第一种方式:实施无功功率补偿技术的。现我们讨论第二种方式,它的作用实际上就是:提高整个电力系统以及用电负载的水平,进一步降低电力设备的内部所占容量;维持电网的电压程度,从而使得整体的供电质量得以提高。它的基本原理也很简单,就是对那些具有容性的电力设备以及感性用电负载之间进行互相地连接,是电力能量能在这两种负荷之间进行随意的转换,从而就可以减少在整个电网系统中的无功功率的耗用。
四、无功功率补偿装置目前的应用状况
4.1 无功功率补偿装置历史的发展进程
最初的无功功率补偿技术的装置只有并联的电容器以及同步调的相机,通常都是要求在系统最偏于高压的部位进行集中性的补偿控制。并联的电容器是目前在电网发展过程中被应用最为广泛的专功此作用的无功功率补偿的一个装置。但因为电容量的相对固定性,实现不了对电网系统无功功率的无级性补偿;再加上电容器是有负电压效应的,这就使得电网系统内部电压下降更迅速;在整个电网系统出现谐波的时候,就有可能产生并联谐振这一现象,从而就会放大谐波的电流,造成损失。
进一步深入研究来讲,静止形式的无功补偿技术逐渐充斥到人们的视线里面。静止形式的无功补偿技术简单地说来,指的就是用静止开关对电容器或者是对电抗器进行投切技术的实施,通过对无功电流的释放、收敛,从而来提高整个电力系统的在用电上的功率因数,最终达到稳定电网系统内部电压的目标。
4.2SVC装置的发展以及目前的应用状况
SVC装置主要包括了晶闸管对电抗器(TCR)的控制以及对电容器(TSC)的投切作用,还有就是两者的相互结合,或者就是指在整个电网系统里面,晶闸管对电抗器的控制以及固定的电容器或者是机械性的投切电容器这一系列形式之间进行混合搭配使用。
4.2.1 晶闸管对电抗器的制约
晶闸管的触发角通常是从直角90°到平角180°进行连续地调节转化,倘若增大它的触发角,那么TCR的等效导纳就是相应增大,这样就能减小对整个电路里基波分量的有效补偿,而这时的电抗器电路数额就会从定值数额往零发展变化。这样的话,我们就可以通过对触发角大小的调整来改变TCR可以吸收到的无功功率的实际分量,进而实现对电网的无功补偿效果。
4.2.2晶闸管对电抗器(TSC)的投切作用
TSC电路的实际原理就是可以进行连续调节的吸收容性无功功率补偿技术的装置。在这个电路中两个进行并联的晶闸管装置仅仅只起到将电容器合并介入电网或者只是将其从电网系统中断开的简单作用,而进行串联的那些小电感设备就是专门对可能造成的冲击电流进行抑制的。进行投切的重点原则就是TSC进行投入的那一时刻必须规定要是系统电压和电容器事先满格电压相等的那个时刻点。倘若电容设备上的电压是阶梯性进行跳跃变化的话,就有可能产生冲击性极强的电流,就会对晶闸管进行破坏,从而出现一系列不利的影响。
4.2.3谐波抑制
目前,抑制谐波的方法可分为两大类:
补偿的方法。采用无源LC滤波器或有源电力滤波器属此类方法。
改造谐波源的方法。一是设法提高电力系统中主要的谐波源即整流装置的相数;二是采用高功率因数整流器。
目前工程上应用最多的是无源LC滤波器,它结构简单、投资少、可靠性高、运行费用也比较低。
滤除谐波的原理实质上是为电路中的谐波提供一条释放路径,即保留基波而使谐波短路,使谐波可通过滤波器直接流回谐波源而不注入系统。
五、基于可变性电抗静止形态的无功补偿器
5.1 基于可变性电抗器的静止型无功补偿器补偿原理
在对TCR和TSC型静止的无功功率补偿器进行深入研究的基础条件之上,某一个新课题里的组织成员提出了一种基于可变性电抗,采用静止形式的无功功率补偿的装置。它通常是由固定性的电容器、可变性的电抗器以及智能性的控制器组合而成的。它的特点就是将晶闸管以及电抗器进行串联,并将其设计成一种可变性的电抗器。而这个可变性的电抗器主要是由可变性的电抗变换器以及电力电子技术功率变换器这两个小部分组合而成的,可变性的电抗器是可以分成原边和副边的,原边的主线圈通常是和负载进行并联的,而副边的线圈一般是和电力电子技术的功率变换器进行彼此的连接限制。
这一技术的补偿器有下面一些明显的优势:
它能够利用可变性的电抗器使得电抗值不断地被调整以达到在功率耗用上的无级目标;
利用这种高低压相隔离的技术,可以在低压端实施控制的时候,降低系统对电子设备的期望要求,从而操作易于控制,也节约了电力系统的成本;
无功补偿技术的装置所采用的是无源结构,它跟有源结构相比较来说,运行操作的可靠性都比较高,而且运行所需的费用偏低。
5.2 基于可变性电抗器的静止型无功补偿器拓扑结构
目前基于可变性电抗器的静止型无功补偿器拓扑结构主要是分为两种:运用晶闸管或者是IGBT的拓扑结构。倘若电网系统里的用电负载是感性负载的话,电流的速度就会滞后于电压的速度,我们就要调节晶闸管的触发角度,从而使得可变性的电抗器的电阻抵抗力变小,一直小到期望值,在这个时候无功功率的补偿器电阻的抵抗就是可以接受的,而与用电负载进行并联之后就能降低它的感抗性能,使得功率因数变大,无功功率的因数就相对变小;相反,当用电负载是容性负载的时候,电流速度就会在电压的前面,我们要调节晶闸管的导通角度,使得可变性的电抗器的电阻抵抗力变大,一直到大于一定的期望值,在这个时候无功功率的补偿器电阻的抵抗就是呈现感性的,跟负载进行并联之后就可以会增大它的感抗性能,使得功率因数变小,无功功率就相对变大。使用IGBT与二极管作为功率变换元件,通过调节IGBT触发脉冲PW M波的占空比,就能够改变可变性电抗器实际阻抗的大小,进而可以实现电网系统无功补偿的动态形式目标。
六、结语
电力电子技术飞速发展,新材料、新结构器件的陆续诞生,计算机技术的进步为现代控制技术的实际应用提供了有力的支持。电力电子技术在电力系统中的应用研究日益广泛和深入。大大的支持和发展了电力系统的无功补偿技术。在现实生活的应用里面,我们可以通过这一技术来提高整个配电网系统的运行操作率,也可以在一定程度上降低整个配电系统所损耗的资源能量,从而很好地起到了节能的效果。今后,电力电子技术将在提高电力系统的可靠性和稳定性方面发挥越来越重要的作用。
参考文献
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关键词:电子信息技术 电力自动化系统
伴随国民经济的不断发展与进步,人们的生活水平得到了进一步的提高,尤其是针对供电系统的安全性与可靠性,这是因为在电力自动化系统的应用当中,主要是通过电子信息技术, 并同时对整个电力系统的运行参数展开监控,以便可以更好的掌握其运行状况。以下主要是对我国电子信息技术在电力自动化系统中的应用展开的研究与探讨,并对其进行了合理化阐述与分析。
1、电力自动化系统的发展现状
随着电力系统的不断发展,电力系统的自动化程度得到了极大的提升。在电力自动化系统当中,主要包括配电网、变电站、电网调度等方面的自动化。具体来说,电力自动化系统主要指的是配置在电力系统当中的各种装置,例如测量小仪表、控制设备、监测装置等。在电力系统当中,对各个部分之间进行信号的传输和数据的交换,从而确保能够整体性的对电力系统进行监控,以维护其良好的运行状态,使电力系统的运行和供电安全得到保障[1]。实现电力系统的自动化,除了相关电子设备外,需要相应的软件系统的支持。在电力自动化系统中,使用的软件系统主要有在线监控系统、数据采集系统等。在线监控系统与数据采集系统主要是采集设备的工作状态以及系统中的重要参数,对其进行分析处理,及时发现故障问题并进行处理,记录电网在运行过程中的重要信息。然而以往的电力系统中大多数都是包括许多单独的设备元件,并且在其监控与维修过程中,需要消耗大量的人力与物力[2]。相比较目前阶段的电力系统,它正逐步朝电力自动化系统的方向迈进,不断实现电力系统的智能化与优良化[3]。也就是说,电力自动化系统在以后的发展中,就需要加大对电子信息技术的应用力度,逐步提升系统的高效性、安全稳定性,与此同时还可以引进高级管理信息系统等人性化的管理模式,只有这样才能不断推动电力自动化系统的发展。
2、电子信息技术在电力自动化系统中的应用
2.1配电网自动化
在电力系统中,电子信息硬件设备采集系统中的状态信息和数据参数,将其进行一系列的分析和处理,将分析所得到的结果传输到总站,通过这些反馈数据对电力系统中的相关参数进行调整,这样就实现了电力系统的自动化。数据采集设备控制设备等都属于电子信息硬件设备。其中,数据采集设备将开关量的状态、电压、电流、动作信号等信息进行采集,将采集的状态信息等传送到主监控室,对这些数据进行分析处理,根据分析结果相应的发送变位操作指令、遥控指令等,控制设备接收到命令后进行相应的操作,进行自动调节。电力自动化系统中的设备主要包括继电保护装置、远动装置、测量装置等。当然可以通过运用自动控制技术、通信技术、电子技术、计算机技术等,利用高性能的配电设备,来达到配电网自动化[4]。以便更好的实现智能化的在线或离线监控管理,能够更好地确保配电网的经济性、可靠性、高效性、安全性,从而使配电网保持良好的运行状态。在配电网当中,主要包括配电变压器、电缆、架空线路等设备,在整个电力系统当中,都具有重要的作用。在过去的配电网当中,只能利用人工的方式进行操作。随着配电网中大量分布式电源的应用,影响了传统配电网的选择性、灵敏性与可靠性。在电力自动化系统当中,应用配电网自动化技术,能够提供全新的保护配置方案,从而更好地保护配电网的运行安全。在配电网自动化技术当中,主要包含了馈线自动化、设备管理自动化、配网分析自动化、信息分析自动化、制图自动化等。通过对电子信息技术的充分应用,极大提高了配电网的自动化程度[5]。
2.2电网调度的自动化
电力自动化系统技术现在一直在快速发展中,它的高性能使得电力系统更加安全可靠、经济实用。在调度自动化技术,电力系统的数据采集和在线监测功能占有重要地位。 电力自动化系统的重要组成部分之一是电网调度自动化技术。它主要由电网调度控制中心的计算机网络系统、服务器、大屏蔽显示器、打印设备、工作站、下级电网调度控制中心、调度范围内的发电厂及变电站终端设备等主要部分组成。 电网调度自动化系统是电网调度安全稳定运行的有效保障,它能够较好的解决电能的合理分配问题。调度自动化技术采用以计算机为主的控制系统技术和远动技术,它包括设备监控、分析运行安全性、预估设备状态、预测系统负荷量、控制自动发电技术以及经济调度技术等。除此之外,由于电力自动化系统的不断发展,电力系统的经济实用性和安全可靠性也得到了更高的保障。对于电力系统的在线监测、数据采集等功能而言,电网调度自动化具有十分重要的作用。作为电力自动化系统中的一个重要组成部分,电网调度的自动化主要包括了控制中心的计算机网络系统、大屏蔽显示器、工作站、调度范围内的发电站、服务器、打印设备、下级电网调度控制中心、变电站终端设备等。对于电网调度的稳定、安全的运行来说,电网调度自动化发挥着重要的作用,能够对合理分配电能的问题进行有效的解决。在电网调度自动化技术当中,主要应用了基于计算机的控制系统和远动技术,同时包含了设备监控、预估设备状态、控制自动发电、分线运行安全、预测系统负荷、电网经济调度等技术[6]。在电力自动化系统当中应用电网调度自动化,能够有效的提升电力系统管理水平,更好地确保电力系统运行的经济性、可靠性、安全性和稳定性,从而提升供电品质[7]。
2.3变电站的自动化
电能在生产出来之后,为了向用户进行输送,需要将其提升为高压电。到用户使用端之后,再进行降压处理。为了完成这一任务,就需要对变电站进行充分的利用。在变电站当中,主要的设备包括变压器、开关等。在其中应用变电站自动化技术,能够使电能输送当中的可靠性与安全性好得到更好的保障,从而提升电力自动化系统的性能。在变电站自动化技术当中,对电子技术、计算机技术、信息处理技术、现代通信技术等电子信息技术进行了应用。优化了智能变电站的二次设备,对变电站的设备运行状态,能够进行实时的监控,从而形成高效的自动化在线监测系统。通过这些技术的应用,极大的提高了变电站运行的可靠性、安全性和稳定性,同时使变电站维护成本得以降低,提高了电力系统的整体效益。
3、电子信息技术在电力自动化系统中的发展趋势
现代电力系统的自动化技术正在不断的发展中,电力系统智能优化控制技术不断改革。而微型设备、远程通信技术和电力电子设备的应用,都使得电力系统更加智能化。 目前电力自动化系统正在逐步从高等级电压向低等级电压发展,由单一功能设备向多功能设备发展,由开环控制系统向闭环控制系统转化,由传统装置向数字化、智能化、灵活化发展。 而且随着计算机技术、通信技术、电力电子技术等的不断发展,现代电力系统将逐步形成一个整体。其中电子信息技术借助它自身强大的功能和优势,在电力系统自动化中占据着至关重要的地位。具体表现在以下四个方面:第一,与现代控制理论联系的越来越密切,而且此理论在人们的日常生活中扮演着极为重要的角色。第二,在控制策略上朝着智能化方向发展。它会越来越智能,以至于可以随时下一个命令,且执行的效率高,能把错误率控制在极小的范围之内。第三,由以提高\行的安全、稳定、经济为目的向管理、服务的自动化扩展。随着计算机技术的飞速发展,计算机、通讯、控制及电力装备已经可以完美的集于电力系统之中,实现功能的一体化和操作的简便化,其内涵外延都不断发展。电力系统的发展如此快速,所设计的范围也越来越广,考虑的细节越来越完善,使得其功能越来越完善,操作也更加人性化。第四,在控制手段方面增加了对微机、电子器件和远程通讯的应用。日后技术的发展同样会使工作更加的简单轻便,操作逐步的普及。
4、总结
综上所述, 伴随高新技术的快速发展,人们对电能的需求得到了进一步加强,这就对电力系统的自动化程度提出了更高的发展要求。因此,为了更好的确保电力系统安全与高效的运转,就需要加快电力自动化系统的运行,使之更加安全、可靠、稳定以及经济,最终实现电力建设的可持续发展。
参考文献
[1]刘世民,高敏,任春雷,刘阜阳,张梦梦.电子信息技术在电力自动化系统中的应用[J].电气技术,2015(01):130-132.
[2]蒋浩东.电子信息技术在电力自动化系统中的应用分析[J].信息通信,2016(01):176- 177.
【关键词】电子电工技术;电力系统;意义;具体应用
1前言
电子电工技术作为一种新技术形式,能够将电力技术与电子技术有效的结合在一起,提高对电力的处理效果,具有一定的智能性、全面性。特别是近年来,电子电工技术的不断发展及完善,将先进的信息技术与智能控制技术有机的结合,使电子电工技术更加适合在电力系统中应用,提高电子电工技术的利用价值及未来的发挥。
2电子电工技术在电力系统中的利用价值
在电力系统中良好的应用电子电工技术,可以提高电力能源的生产速度,保证电力能源符合人们生活需求,本文将具体阐述电子电工技术在电力系统中的应用价值。
2.1电子电工技术的应用可以促进机电一体化的发展
近年来,电力电工技术的不断发展,使更多的先进技术被融入到电子电工技术中,保证电子电工技术在电力系统中的应用效果,在电力生产过程中有效的利用电子电工技术,可以实现电力系统与先进信息技术及网络的结合,从而完善电力系统的管理方式及生产安全,促进机电一体化的发展。
2.2提高电能的利用率
电子电工技术作为电力系统的重要组成部分,其利用程度与企业电能的生产效率关系密切,在电力系统中应用电子电工技术不仅可以保证电力能源的整合和合理配置,还能在一定程度上优化企业电能,提高电能的利用率。
2.3保证电力系统的全面化、智能化发展
结合电力技术与电子技术两张新型技术的优点,保证在电力系统中应用更加全面化、智能化,另一方面,电子电工技术与微电子技术的结合,将会促进电力系统的进一步发展,保证电力生产过程中更加智能,提高电力企业的发展速度。
3电子电工技术在电力系统的具体应用方式
3.1电子电工技术在发电过程中的应用
3.1.1太阳能发电控制
太阳能这种取之不尽和用之不竭的新型能源是以后能源结构得以调整的一种战略性策略,功率比较大的太阳能发电,不论是并网系统,还是独立系统,通常情况下都要求转化太阳能电池阵列发出的直流电为交流点,因此电力系统的核心是发挥最大功率跟踪作用的逆变器。我们国家的主导是10kW-15kW的独立系统,美国西门子发电厂有7.2MW的大型化系统。
3.1.2发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的用电率大致是8%,而火电装置总耗电量当中的风机水泵的耗电量占到65%,并且具有比较低的工作效率。运用高压或者是低压变频器并通过风机水泵的变频调节速度,可以有效地节约能源。低压变频技术已经十分成熟,完整的系列产品在国内外不少的生产企业中具备,然而,设计与生产高压大容量变频器的企业比较少,国内的一系列高效与生产企业正在逐步地研发。
3.2电子电工技术在电力运输过程中的应用
要保证电力系统的合理工作,就要增加电力运输过程中的工作效率,减少电力运输过程中的电力损失,电力运输主要包括直流输电和交流输电两个方面,可以通过电子电工技术对这两种电力运输进行控制,提高输电安全性及电力运输效率。
3.2.1直流电力运输
主要采用晶闸变流设备完成直流输电工作,这种设备的应用即可以保证输电的安全性,还能减少输电过程中的电力损失,增加电力企业电能的生产,同时这种输电设备可以适应恶劣的自然环境、适合与远距离输送的特点,更提高了电子电工技术在电力系统的应用程度。
3.2.2交流电力运输
交流电力运输主要采用柔流电输电技术,通过电子电工技术与机械控制技术的有机结合,运用弹性技术的理论,使电力运输过程当中的电力损失降低,提升对输电器材的保护作用和输电安全性。最后,电子电工技术在电力系统中的应用还有很多,例如在节能方面合理应用电子电工技术的调节速度控制代替挡风器材,能够节省能源,同时使共作效率得到提高,但是造价较高,不适合小型电厂的使用;在电力系统的配电过程中,就需要电子电工技术的加入,保证对电力的控制,促进电力企业的和谐发展。
3.3超级宽带网中的微型光芯片技术
在当今的生活中,已经有50%的美国家庭通过宽带连接互联网。然而,这种连接在最后一段的基础设备通常是已经落后的同轴电缆及电话线。光缆入户的成本太高,是不能的,每个家庭的本钱大概1300美元。微型光芯片能够使这种状况发生变化,采用微型光芯片能够很大程度的使光缆成本下降,让家庭使用者真实的享受超级宽带。微型光设备把光路和通常是分离的光学元素合成在一个光芯片上,这又是一个让电信业经济学发生改变的重大技术方面的创新,电信业采用光芯片能够很大程度降低传输数据的成本。光学元器件卖出的价值高达数万乃至数十万美元,很可能因为光芯片的采取而大大使体积缩小,成本下降90%以上。“微型光器件将会把自己的计算机业的经济学带到电信业来。”Parama网络公司的CEOHemantBheda十分确定地说。该公司生产的价值5000美元的光器件可以代替之前价值5万美元用于多路传到的光学器材。Infonetics研究公司的霍华德先生也说过:这是项技术是具有破坏性的。因为它的产生打破了电信业的近况。第一种光芯片已经开始在Infinera公司创造的高端传输程序中运转;同时Parama公司正在把自己研究的光芯片发售给一家坐落于亚特兰大的设备开发商———Movaz网络公司。一直到2010年,光芯片的市场规模估计会达到数十亿美元。如今,消费者对这一项技术估计不会过于关注,然而10年后,在家里下载一部高清晰度电影就如同是今天看娱乐频道一样平常,就基本不会对这一技能置若罔闻。
4结语
电子电工技术作为提高电力系统发展的重要手段,在电力系统中合理应用电子电工技术,可以促进电力系统各个方面的发展,因此电子电工技术的发展具有重要意义,希望有关单位可以重视,提升对电子电工技术的探究,增加电子电工技术在电力系统中的应用程度,为我国电力行业的发展奠定基础。
参考文献:
[1]郑锦彪.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用与研究[J].黑龙江科技信息,2007(5).
[2]张建诚,陈志业,梁志瑞.现代电力电子技术在电力系统中的应用[J].电力情报,1995(3).