電子電工技術在電力系統(tǒng)應用

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摘要:我國經(jīng)濟發(fā)展推動各類科學技術呈現(xiàn)暴發(fā)式增長，而作為工業(yè)發(fā)展基礎技術，電子電工技術對于工業(yè)健康發(fā)展具有重要意義，在電力系統(tǒng)方面表現(xiàn)則集中于穩(wěn)定運行、安全生產(chǎn)。本文從電子電工技術視角出發(fā)，針對其在電力系統(tǒng)中的應用進行分析，旨在摸索工業(yè)發(fā)展有效渠道，為我國經(jīng)濟建設提供有價值參考內(nèi)容，從而實現(xiàn)國民經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展。

關鍵詞:電子電工技術;電力系統(tǒng);應用

以傳統(tǒng)電工技術為基礎，結合電子信息技術形成的電子電工技術具有智能化特點，可以根據(jù)電力系統(tǒng)不同需求及時調(diào)節(jié)用電幅度，為人們生產(chǎn)生活創(chuàng)造良好供電條件。同時，電子電工技術對于電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行起到基礎性調(diào)整作用，對于未來經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，對摸索未來健康經(jīng)濟結構、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)方向轉(zhuǎn)變等宏觀經(jīng)濟發(fā)展也具有實際應用價值。

1電子電工技術的特點

1．1集成化

借助計算機網(wǎng)絡信息技術，整合涉及電子電工應用的相關電力儀器，對傳統(tǒng)工業(yè)中以邏輯控制器為技術核心的一級設備，以及將數(shù)學運算模型為應用核心的二級設備，在常規(guī)電力系統(tǒng)無法起到有效緩存應用類型問題，使用集成化方式進行高效解決。其應用方向為:使用二級緩存容納一級處理器，從而實現(xiàn)高度集成;將器件作為單位進行并聯(lián)，實現(xiàn)電壓集成;僅有單元器件的基片獨立使用［1］。在過去較長一段時間，電工技術對于器件實際安裝方式是使用分開安裝，但目前電子電工技術則利用集成器件完成基片安裝。

1．2高頻化

電子電工技術擁有集成化特點，同時其作業(yè)效率較高，呈現(xiàn)高頻化運作。較為典型代表當屬通過調(diào)節(jié)絕緣柵雙極型晶體管極開關速度，借助其擁有較強系統(tǒng)承受能力，在變頻器或調(diào)速電路應用較為廣泛。而且，也可以為電子器件運行建設良好作業(yè)環(huán)境，推動其高效運行。在電力系統(tǒng)應用方面，則是電力企業(yè)實現(xiàn)技術革新的重要研究手段。對于我國實現(xiàn)電力資源高質(zhì)量生產(chǎn)、低損耗運輸具有較強研究意義。

1．3全控化

電子電工技術的全控化集中在借助半控型普通晶閘管，實現(xiàn)器件自動關斷，提升電力設備運營自主判斷能力，提高系統(tǒng)適應性。尤其是針對器件自動關斷，對于電氣設備應用是一項巨大突破內(nèi)容，也是電子電工技術全控化重要應用條件。電子電工技術成功解決傳統(tǒng)電子器件復雜電路問題，將系統(tǒng)大幅度簡化，并將其全控化特點與電力系統(tǒng)進行整合，有效提升電力設備運行質(zhì)量，提高使用效率。

1．4高效化

借助電子電工技術高效化優(yōu)勢，可以有效減少器件應用時可能發(fā)生嚴重損壞問題，也可以有效促進電力設備提升當前應用效率，典型案例當屬利用電阻降壓方式，提升電子器件使用效率，從而降低電流在電阻上額外損耗。借助電子電工技術的全控化、集成化兩種特點，實現(xiàn)其高效化，提升器件閉合開啟速率，有效降低因頻繁開關產(chǎn)生器件損壞，進而推動電力系統(tǒng)高速運轉(zhuǎn)，從現(xiàn)象上則是表現(xiàn)工作與運行效率有大幅度改善［2］。而且高效運行也是社會發(fā)展對電力系統(tǒng)最實際需求，所以無論是電子電工技術，還是其他實用型技術，都要以提升電力系統(tǒng)運行高效為主要研究方向，從而提升電力生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

2電子電工技術在電力系統(tǒng)作用

改進電子電工技術，使其在應用層面產(chǎn)生優(yōu)化，可以有效提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，并讓其安全性獲得實質(zhì)性保障，對于用電合理規(guī)范。而且，將互聯(lián)網(wǎng)技術融入電力系統(tǒng)中，可以對常規(guī)電子電工技術有效改進，完成電力系統(tǒng)運營全流程實時監(jiān)控，從而穩(wěn)定電力指標，使其在標準進行上下浮動，從而降低過多電力資源消耗，高效利用電力資源，避免造成嚴重資源浪費［3］。也在另一個層面強力推動機電一體化快速發(fā)展，從而有效提升電力資源生產(chǎn)質(zhì)量，推動應用水平進一步發(fā)展。整合機械技術與電子電工技術的機電一體化，對于當前科學技術快速發(fā)展的社會需求可以有效滿足。無論是電子電工技術未來發(fā)展方向，還是電力系統(tǒng)研究方向，都將以高度集成形式存在。尤其是在我國當前經(jīng)濟發(fā)展需要大量電力資源，現(xiàn)有電力系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足人們生產(chǎn)生活需求，無論是行業(yè)轉(zhuǎn)型還是人們需求，電子電工技術都會在改進中對現(xiàn)有電力系統(tǒng)進行優(yōu)化，從而穩(wěn)定國民經(jīng)濟，實現(xiàn)經(jīng)濟結構健康轉(zhuǎn)型。信息技術在發(fā)展中實現(xiàn)創(chuàng)新電子電工技術，也為自身進一步發(fā)展提供優(yōu)良條件，兩者共同進步，進而全方位推動電力系統(tǒng)快速運營，實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化發(fā)展，從而有效降低人力成本支出，節(jié)約財力消耗，進而推動電子電工技術朝實用化方向穩(wěn)定前進。同時，電子電工技術應用與電力系統(tǒng)，對于電力系統(tǒng)摸索未來可行性方案也具有較強意義，可以利用電子電工技術為建設基礎，整合其他例如大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等多種科學技術，為以電力系統(tǒng)為代表的工業(yè)生產(chǎn)提供研究方向。

3電子電工技術在電力系統(tǒng)中的應用

3．1發(fā)電過程

作為精密但龐大的應用性系統(tǒng)，電力系統(tǒng)在運營過程涉及多種設備，可以電子電工技術應用層面大幅度提升設備應用效果，主要集中在靜止勵磁與變頻調(diào)速兩種技術。大型電廠運用多使用靜止勵磁設備維持生產(chǎn)，但是在電子電工技術逐漸成為工業(yè)發(fā)展主要研究方向的當下，靜止勵磁已經(jīng)稍顯落后，無法有效滿足電力系統(tǒng)高效運行的實際需求，所以靜止勵磁進行技術革新已經(jīng)是大勢所趨［4］。靜止電磁可以劃分為發(fā)電調(diào)節(jié)與主電路兩條支路，并結合放大器、整流電路等多種應用型設備維持電力供應。因為其性能穩(wěn)定，價格相對便宜，所以綜合性價比較高，大型電廠運營仍以靜止勵磁技術為主，而電子電工技術只是部分取代，全面代替仍需要一段時間綜合審視。而且應用靜止勵磁技術，可以實現(xiàn)在電力系統(tǒng)應用中去掉勵磁機，有效提升運行機制高效協(xié)調(diào);影響水力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率是水頭壓力不穩(wěn)定，以及流量無法滿足生產(chǎn)需求。而使用變頻調(diào)速技術可以在穩(wěn)定水頭壓力的同時，提升過水流量，從而全面提升發(fā)電效率。變頻調(diào)速技術對于降低風水機泵能量消耗具有較強效果，尤其是目前發(fā)電廠風水機在系統(tǒng)運行具有較強能源消耗特點，所以變頻調(diào)速技術具有較強實用性。同樣，風電發(fā)電需要較高風速驅(qū)動扇葉運行，所以無法實現(xiàn)全國范圍建設風力發(fā)電，造成一定局限性。而利用電子電工技術的變頻調(diào)速技術，可以有效調(diào)節(jié)風力發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)，從而將轉(zhuǎn)子運行速度與其自轉(zhuǎn)速度保持相同頻率，以穩(wěn)定輸出電流方式提升系統(tǒng)運行效率，進而全方位提升電力系統(tǒng)實用性。通過調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)運營高壓低壓轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)機泵變頻調(diào)速，從而有效降低系統(tǒng)成本消耗，進而提升工作效率［5］。但是考慮到當前電子電工技術的變頻應用并不成熟，仍需要較長時間進行應用研究。而在清潔能源研究方面，我國在太陽能系統(tǒng)應用理論研究較為成熟，但是使用電子電工構建大型設備集成化管理，仍需要一段時間摸索。

3．2輸電環(huán)節(jié)

作為電力系統(tǒng)應用重要環(huán)節(jié)，輸電環(huán)節(jié)也是電工電子技術應用最為廣泛內(nèi)容，主要集中在提升電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，減少不利因素產(chǎn)生負面影響等［6］。目前，電工電子技術集中在輸電環(huán)節(jié)直流與交流輸電技術方面。直流輸電技術使用較為安全，具有較強穩(wěn)定性，而且操作簡單，沒有額外作業(yè)門檻，尤其是對于跨越多個地區(qū)的大規(guī)模輸電電網(wǎng)，應用直流輸電技術可以大幅度降低因長距離輸電導致輸電網(wǎng)電路過大，造成額外能源損耗問題。直流輸電技術具有較強適應能力，各類復雜地形地貌并不影響輸電質(zhì)量，這也是長途輸電廣泛應用原因之一。尤其是在當前社會對電力資源需求影響下，直流輸電技術發(fā)展已經(jīng)逐漸接近瓶頸，需要由電工電子技術作為助推器，對其進行技術革新，從而改善當前技術應用無法進一步突破實際問題;而交流輸電技術主要優(yōu)勢則集中在可以使用柔性交流方式進行輸電，其原理與彈性補償類似，具有較強靈活性，是在原有交流系統(tǒng)升級優(yōu)化，獲得新型輸電技術。交流輸電技術在控制電力系統(tǒng)發(fā)電效率、穩(wěn)定輸電系統(tǒng)電壓具有重要意義，還可以有效控制電力資源運輸能源消耗，從而實現(xiàn)穩(wěn)定輸電。電工電子技術目前在直流輸電系統(tǒng)方面也有相應規(guī)劃，即將其從單一直流輸電改造為混合直流輸電。在這個過程中，重點關注柔性直流換流站運行質(zhì)量，將會直接影響混合直流應用質(zhì)量是否可以支撐電力系統(tǒng)高效運營。所以，柔性直流換流站需要擁有可以針對直流架空線路出現(xiàn)故障，可以及時重啟相關功能。目前使用換流器增強換流站綜合性能，或者增設相應設備，使其獲得直流故障穿越能力，研究學界主要方向為后者。借助全橋模塊擁有負電平輸出性能，所以將全橋與半橋模塊根據(jù)實際電力系統(tǒng)需求進行按比例使用，對于直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定供電具有較強應用價值。

3．3配電環(huán)節(jié)

配電系統(tǒng)主要負責穩(wěn)定電力系統(tǒng)，實現(xiàn)安全用電，從而提升電力生產(chǎn)質(zhì)量。電工電子技術可以對配電系統(tǒng)優(yōu)點進一步升級改造，全面提升性能指標，全面推動高質(zhì)量電力生產(chǎn)，避免出現(xiàn)多種不利于電力系統(tǒng)運營安全隱患，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)高質(zhì)量運營。為穩(wěn)定電力系統(tǒng)生產(chǎn)，會使用變壓器進行電壓調(diào)控，但是其不僅占據(jù)較大空間，使用不當極易造成嚴重環(huán)境污染［7］。而且變壓器在一定程度上也會對配電系統(tǒng)供電產(chǎn)生負面效果，無法實現(xiàn)穩(wěn)定供電目的。電工電子技術從實際問題出發(fā)，對該為進行有效改善，從而對以往配電系統(tǒng)存在缺點進行改進，通過對電力運行進行轉(zhuǎn)換，對配電系統(tǒng)進行全方位無死角的實時監(jiān)控，從根本上提高輸電質(zhì)量，有效提升配電系統(tǒng)提供電力能源質(zhì)量，進而推動電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。同時，電工電子技術也可以結合物聯(lián)網(wǎng)技術，針對配電設備運行實際情況，選擇合適處理方案，進而對配電設備當前運行進行實時診斷，及時發(fā)現(xiàn)潛在風險，通知相關技術人員進行處理，避免對電力系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。對配電設備及系統(tǒng)產(chǎn)生各類數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一處理，分析數(shù)據(jù)內(nèi)容與未來發(fā)展趨勢，深層次挖掘數(shù)據(jù)潛在內(nèi)容，提升數(shù)據(jù)收集價值，尋找電力系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈波動原因，總結經(jīng)驗，為提升電力生產(chǎn)質(zhì)量提供技術支撐。

3．4節(jié)能降損

為降低電力系統(tǒng)運行損耗，電工電子技術使用對原有電動機進行更換，使用變負荷電動機對其運行進行調(diào)速，或者對無功損耗進行全面掌控，對于電力系統(tǒng)運營具有較強節(jié)能降損效果。借助降低電動機能量損耗，可以有效控制電力系統(tǒng)能源消耗，目前多使用電工電子技術對變負荷電動機運行速度進行調(diào)節(jié)，在能源損耗控制方面具有較強效果。在一些風力或水力發(fā)電，廣泛使用電工電子技術調(diào)節(jié)變負荷電動機，例如風力發(fā)電與水力發(fā)電，從本質(zhì)上提升電力系統(tǒng)運行效率，提高適用性，在無極調(diào)速方面也有較強意義［8］。但是，這種方法雖然在一定程度上降低能源損耗，但是需要前期投入較大應用成本，使用不當極易引起嚴重污染，所以仍需要對變負荷電動機開展進一步研究;而使用電工電子技術可以實現(xiàn)高效無功補償，降低電力系統(tǒng)應用損耗。因為電力系統(tǒng)在進行運行時，部分電能會直接產(chǎn)生消耗，將其轉(zhuǎn)化為熱能、機械能等有功功率，而無功功率則是電氣設備持續(xù)做功必要條件，即電能發(fā)生轉(zhuǎn)換，但是其本質(zhì)并不是消耗，可以實現(xiàn)電能產(chǎn)生周期性轉(zhuǎn)換。例如將磁場建立在電磁元件中，從而實現(xiàn)存儲部分電能。目前電工電子技術對于無功補償主要有以下幾種方式:將電容器組并聯(lián)，并將其安裝在高低壓配電線路，實現(xiàn)集中補償;將補償電容器并聯(lián)，將其安裝在配電變壓器低壓一側的分組補償;僅將電容器并聯(lián)后，將其安裝在獨立電動機位置的就地補償。在電力系統(tǒng)中應用無功補償設備，可以有效降低電力系統(tǒng)消耗功率，在提升功率因數(shù)的同時，對系統(tǒng)進行電力運輸潛力進一步挖掘。但是在使用電工電子技術對無功補償應用容量進行確定時，需要注意電力系統(tǒng)如果自身荷載較小，要盡可能降低過量補償可能性，避免因使用無功補償，造成電力系統(tǒng)線路損耗發(fā)生不正常上升，難以有效提升實際應用經(jīng)濟效率的。而且在功率因數(shù)不斷提升，反而會讓無功補償出現(xiàn)邊際效應，即進一步提升降低損耗效果，需要投入額外成本，所以僅需要將功率因數(shù)控制在0．95即可滿足無功補償需求。

4結語

電子電工技術作為工業(yè)發(fā)展技術基礎，對于各個行業(yè)都具有基礎參考價值，尤其是在我國積極摸索未來工業(yè)發(fā)展道路的當下，未來一段時間將會集中力量，重點研究電子電工技術理論內(nèi)容與實際應用，相關產(chǎn)業(yè)也會迎來新一輪經(jīng)濟增長。所以，從事包括電力行業(yè)在內(nèi)的工業(yè)技術型人才，應該對電子電工技術有充分了解，積極學習理論內(nèi)容，使其成為未來工作重要工具，進而提升個人綜合能力與專業(yè)素質(zhì)。

作者:鄭學騰 單位:寧德技師學院