淺議電力電氣自動(dòng)化技術(shù)

王子卿

摘 要：電力系統(tǒng)作為重要的能源調(diào)度中心，它的發(fā)展水平直接關(guān)系著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在電力工程中加強(qiáng)電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用成為了電力系統(tǒng)趨勢(shì)和必然選擇，通過電力電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改造，也是電力系統(tǒng)高效運(yùn)行的重要方式。本文從電氣自動(dòng)化概述、電氣自動(dòng)化在電氣工程中的具體應(yīng)用、電氣自動(dòng)化在電氣工程中的不足及改進(jìn)策略以及電氣自動(dòng)化的未來前景等方面對(duì)電力電氣自動(dòng)化在電力工程中的應(yīng)用進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：電力電氣 ；概念；自動(dòng)化技術(shù)；發(fā)展

一、電力電氣自動(dòng)化的概述

1、電力電氣自動(dòng)化的運(yùn)用意義

（1）不管是電力工程，還是自動(dòng)化本身技術(shù)，將電氣自動(dòng)化滲透在電力系統(tǒng)中都具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，其主要表現(xiàn)在：推動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平上。它本身屬于高科技的范疇，在電力應(yīng)用中，以電力設(shè)施與技術(shù)更新為主，當(dāng)然也能帶動(dòng)電力工程信息化水平，特別是電力設(shè)施權(quán)限上；具體如：電氣設(shè)施模糊化，同時(shí)運(yùn)用范圍日漸加寬也極大的推動(dòng)了電氣自動(dòng)化技術(shù)水平的提高。

（2）將電氣自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用在電力工程中，能夠有效提高管理效率。為了滿足電氣自動(dòng)化應(yīng)用要求，電力設(shè)施與技術(shù)管理都需要不斷調(diào)整。同時(shí)，電氣自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)有著密切的聯(lián)系，在相關(guān)設(shè)施維護(hù)時(shí)，只要經(jīng)過計(jì)算機(jī)就能達(dá)到要求；然后再由工作人員結(jié)合數(shù)據(jù)信息，利用計(jì)算機(jī)運(yùn)行以達(dá)到對(duì)相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的維護(hù)，同時(shí)這也是控制工作人員工作強(qiáng)度的有效方式。

2、電氣自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)原則

目前，大多數(shù)電力系統(tǒng)已經(jīng)帶有自動(dòng)保護(hù)裝置，故在設(shè)備選型時(shí)，通常會(huì)優(yōu)先選擇自動(dòng)化綜合系統(tǒng)，其選型接線方式比較簡(jiǎn)單，結(jié)合繼電保護(hù)就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備的有效應(yīng)用。從總體來看，電氣自動(dòng)化技術(shù)必須遵循的原則，主要包括以下方面：

（1）電氣自動(dòng)化控制設(shè)施的連線形式必須結(jié)合原有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即使使用的是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也必須添加設(shè)備數(shù)量與種類，并且在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中詳細(xì)說明，以保障設(shè)備連接的精確性。

（2）在計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程開關(guān)中，必須使用遠(yuǎn)程閉閘、開閘智能開關(guān)，以確保遠(yuǎn)程操作中的自動(dòng)化控制順利實(shí)現(xiàn)。

（3）利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)開關(guān)監(jiān)控，在接點(diǎn)打開的情況下，將其納入監(jiān)控體系。如果是低壓開關(guān)，必須設(shè)置輔助接點(diǎn)。

（4）在設(shè)置與安裝繼電保護(hù)設(shè)施時(shí)，必須整合綜合電氣與變壓保護(hù)技術(shù)。

二、電力工程中電氣自動(dòng)化技術(shù)

1、全控型電力電子開關(guān)逐步取代半控型晶閘管。

晶閘管作為第一代電子電力器件，在我國(guó)電力工程發(fā)展中起著十分重要的作用，但伴隨著電力技術(shù)的發(fā)展和提高，交流變頻技術(shù)的興起，第一代半控型晶閘管已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，在這種背景下，作為新一代的復(fù)合型電力電子器件IGBT/MGT應(yīng)運(yùn)而生，IGBT擁有和MOSFET一樣的高輸入阻抗、高速特性和GTR大電流面密度特性的混合器件。開關(guān)速度快，通態(tài)電壓低，工作頻率高，并且具有寬而穩(wěn)定的安全工作區(qū)，工作效率高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，更符合現(xiàn)代化對(duì)電力器件的需求。新一代的復(fù)合型電力電器件，隨機(jī)復(fù)合化技術(shù)的不斷提高，電器件生產(chǎn)范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用也不斷的深入，在電器復(fù)合化的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)電器向模塊化的發(fā)展，使電力電器件向更高要求發(fā)展。

2、變頻器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

在電力電子器件不斷更新的過程中，為了能夠適應(yīng)電力電子器件的需求，由它組成的變換器電路也在不斷的更新?lián)Q代中，以往的變頻器電力已經(jīng)不能滿足新一代電力電子器件的需求。采用諧奪式直流環(huán)逆變器能夠有效的降低開關(guān)損耗，保障開關(guān)在頻率上的提高，把逆變器掛在高頻振蕩過零的諧振路上，使電力電子器件在零電壓或零電流下轉(zhuǎn)換。加強(qiáng)變頻器電力從低頻向高頻方向的發(fā)展不僅能夠有效的降低開關(guān)損耗，并且節(jié)約成本，提高逆變器集成化，在電氣自動(dòng)化技術(shù)中具有廣闊的發(fā)展前途。

3、交流調(diào)速控制理論的日趨成熟

隨著對(duì)交流調(diào)速控制理論的深入研究，將復(fù)雜的矢量變化與電動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，在對(duì)交流調(diào)速控制理論研究過程中，其控制思想獨(dú)特，具有創(chuàng)造性，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制手法直接，對(duì)信號(hào)處物理概念明確，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，大大的提高了調(diào)速效率，形成一種高靜動(dòng)態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。適應(yīng)現(xiàn)代化的電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的需求。

4、通用變頻器開始大量投入使用。隨著變頻器技術(shù)的成熟發(fā)展，高動(dòng)態(tài)性能矢量控制性開始大量投入生產(chǎn)和實(shí)用中，它主要采用全數(shù)字控制，通過相關(guān)的軟件能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的設(shè)定和操作，提高變頻器的變結(jié)構(gòu)控制盒自適應(yīng)控制。伴隨著技術(shù)的不斷提高，變頻器的可靠性、可維修性、可操作性等相關(guān)的功能在單片機(jī)控制動(dòng)技術(shù)的支持下不斷的提高。

三、電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

1、變換器電路的發(fā)展

近年來電力電子技術(shù)日漸成熟，電力電子元件更新速度得到了極大的提升，基于此，變換器電路也得到了極大改變。在使用普通晶閘管的過程中，因其具有交流變頻的特性，直流電路在電力系統(tǒng)中其運(yùn)行狀態(tài)一直保持在交-直-交交替變換中。但新型電力電子技術(shù)的出現(xiàn)，如第二代電力電子器件中不再使用普通晶閘管，而是采用了PWM變換器，進(jìn)而提升了電力系統(tǒng)的功率因素，并有效解決了低頻區(qū)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的情況，其缺點(diǎn)主要有震動(dòng)噪音大等。不過直流環(huán)逆變器的出現(xiàn)達(dá)到了電子器件功能靈活轉(zhuǎn)換的目的，實(shí)現(xiàn)了零電流、零電壓情況下的有效轉(zhuǎn)換，并對(duì)開關(guān)消耗進(jìn)行了徹底的清除。因此有效降低了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作成本，同時(shí)逆變器尺寸也得到了降低，并對(duì)逆變器的集成化程度有了極大提升。

2、全控型電力電子開關(guān)的發(fā)展

以晶閘管為主體的第一代電力電子器件在20世紀(jì)50年代后期誕生，這種半控型器件的產(chǎn)生象征著自動(dòng)化控制步入到一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。 電力晶體管可以簡(jiǎn)單稱作GTR（GiantTransistor），是一種雙極型大功率高反壓晶體管，因?yàn)榇蠊β实奶攸c(diǎn)又被叫做巨型晶體管。又因其具有較低過流能力、較小熱容量等原因，在配備驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路時(shí)，使用者可以依據(jù)其特性進(jìn)行準(zhǔn)確配置。

3、智能保護(hù)及綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

依據(jù)電氣自動(dòng)化的發(fā)展要求，我國(guó)該方面的工作人員增強(qiáng)了對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的研發(fā)，在研究過程中根據(jù)我國(guó)電力自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際情況并借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，并在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置中得到了廣泛應(yīng)用。如：人工智能、綜合自動(dòng)控制理論、模糊理論、自適應(yīng)理論以及網(wǎng)絡(luò)通信、微機(jī)技術(shù)等，進(jìn)而將智能化應(yīng)用到新型保護(hù)裝置中，極大地提升了電力系統(tǒng)的安全、可靠性。

4、電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

電力系統(tǒng)的組成主要有三大部分：發(fā)電、輸電及配電。城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設(shè)服務(wù)中配電自動(dòng)化技術(shù)是其最主要地技術(shù)，將電力設(shè)備和電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等進(jìn)行緊密結(jié)合，同時(shí)應(yīng)用配電網(wǎng)遞歸虛擬流算法進(jìn)行潮流計(jì)算，在負(fù)荷預(yù)測(cè)中采用現(xiàn)代人工智能灰色神經(jīng)元算法進(jìn)行計(jì)算。

結(jié)束語：

隨著電力系統(tǒng)的深入發(fā)展和應(yīng)用，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力工程中所起到的作用也越來越突出，電氣自動(dòng)化技術(shù)必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，只有這樣才能在具有活力的高科技領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣的技術(shù)。

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