電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

謝聰

（湖南國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省湘潭市 411207）

關(guān)于電工電子技術(shù)，其主要是研究物質(zhì)電磁客觀規(guī)律的一種方式，并且是一種能夠用于實(shí)踐操作的科學(xué)技術(shù)。由此可知，從磁現(xiàn)象出現(xiàn)開始，該種技術(shù)就已經(jīng)被應(yīng)用，可見其生命力的強(qiáng)大；同時，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電工電子技術(shù)也在歷史長河中發(fā)生了一定改變，并且已經(jīng)滲透到人們生活、生產(chǎn)的方方面面，影響著一代又一代人的生活、生產(chǎn)。

1 電工電子技術(shù)的概念及特點(diǎn)

1.1 電工電子技術(shù)的概念

電工電子技術(shù)主要是指，在傳統(tǒng)電工技術(shù)的基礎(chǔ)上，將計算機(jī)技術(shù)、電工技術(shù)和電子技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，進(jìn)而形成的一種具有綜合型的全新技術(shù)。

1.2 電工電子技術(shù)的特點(diǎn)

關(guān)于電工電子技術(shù)的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在四方面：

（1）該技術(shù)具有集成化特點(diǎn)，該特點(diǎn)主要體現(xiàn)在全控型器件方面；

（2）該技術(shù)具有全控化特點(diǎn)，該特點(diǎn)主要體現(xiàn)在不同自斷功能的器件方面，使得相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)操作更加簡便；

（3）該技術(shù)具有高頻化特點(diǎn)，該特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其完成集成化的過程中，不僅加速了集成化完成速度，同時也大大提升了該技術(shù)的應(yīng)用有效性；

（4）該技術(shù)具有高頻率化的特點(diǎn)，該特點(diǎn)主要體現(xiàn)在變換器件和變換技術(shù)兩方面。

2 電工電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著電工電子技術(shù)的不斷發(fā)展，其在發(fā)展過程中卻存在著一些有待解決的問題，比如電工電子技術(shù)的自動化水平并不高，該技術(shù)的應(yīng)用成本較高，以及信息不對稱等。這些問題都需要相關(guān)研究人員能夠在實(shí)踐應(yīng)用中對其進(jìn)行完善，以此推動電工電子技術(shù)更好發(fā)展。

3 電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

對于電工電子技術(shù)而言，其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用最為廣泛，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

3.1 電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在我國經(jīng)濟(jì)水平不斷提升的今天，我國電力工程也得到了一定發(fā)展，進(jìn)而推動了我國電力系統(tǒng)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。而在此過程中，電工電子技術(shù)在其中起到了關(guān)鍵性作用，其在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用，為電力系統(tǒng)的發(fā)電提供了功率適用，并且十分穩(wěn)定的電源。

關(guān)于電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的主要應(yīng)用技術(shù)，主要有以下幾種：

3.1.1 控制靜止勵磁的技術(shù)

在將電工電子技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)時，其在其中最關(guān)鍵的技術(shù)應(yīng)用就是控制大型發(fā)電機(jī)靜止勵磁，通過對大型發(fā)電機(jī)靜止勵磁進(jìn)行有效控制，能夠確保電源的穩(wěn)定性，為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行提供保障。如圖1所示，為靜止勵磁系統(tǒng)。

例如，在進(jìn)行非火力發(fā)電時，相關(guān)工作人員就可以通過電工電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對變頻電源轉(zhuǎn)自勵磁功率的合理調(diào)整，這樣就能夠確保發(fā)電系統(tǒng)的最大功率始終處于一個相對安全范圍內(nèi)，進(jìn)而大大提升發(fā)電系統(tǒng)的控制能力。

圖1：靜止勵磁系統(tǒng)

圖2：低壓無功補(bǔ)償動態(tài)投切晶閘管開關(guān)

另外，在傳統(tǒng)火力發(fā)電系統(tǒng)中，采用電工電子技術(shù)，不僅能夠解決耗電問題，同時也能夠大大提升發(fā)電效率，使得我國發(fā)電系統(tǒng)能夠更好運(yùn)行。

3.1.2 控制發(fā)電頻率的技術(shù)

在進(jìn)行電能輸送時，如果采用電力工作來推動水力發(fā)電，那么將會導(dǎo)致發(fā)電頻率受到水流速度以及水源頭壓力的影響，并且這些影響因素?zé)o法通過人員對其進(jìn)行有效控制。

但是，在電工電子技術(shù)的運(yùn)用下，電力系統(tǒng)即可確保電能在輸送時的穩(wěn)定性，而這正是電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中所體現(xiàn)出的控制發(fā)電頻率技術(shù)，通過太陽能、風(fēng)力等新能源進(jìn)行發(fā)電，進(jìn)而確保發(fā)電頻率的穩(wěn)定。

3.1.3 轉(zhuǎn)換能源的技術(shù)

隨著各類新能源被挖掘出來，風(fēng)能、太陽能等可再生資源被廣泛應(yīng)用到電力工程中。另外，這些新能源本身就屬于清潔能源，所以與目前所提倡的“綠色、環(huán)保”主題相符合，具有較大的發(fā)展空間。

因此，在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)，將電工電子技術(shù)運(yùn)用其中，能夠?qū)崿F(xiàn)能源轉(zhuǎn)換目標(biāo)，促使風(fēng)能、太陽能等可再生資源在電力系統(tǒng)中得到最大化轉(zhuǎn)換，使得發(fā)電頻率更加穩(wěn)定、有效。

3.2 電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在將電工電子技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中時，其不僅在發(fā)電環(huán)節(jié)具有重要應(yīng)用價值，同時在輸電環(huán)節(jié)也起到了重要作用。在電工電子技術(shù)的應(yīng)用下，電力系統(tǒng)在輸電時更加安全、穩(wěn)定。

關(guān)于電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的主要應(yīng)用技術(shù)，主要有以下幾種：

3.2.1 高壓直流電技術(shù)

電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)的主要應(yīng)用技術(shù)，最關(guān)鍵的就是高壓直流電技術(shù)。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用主要是受到晶閘管換流閥的普及影響，其在一定程度上也推動了我國電力系統(tǒng)的發(fā)展速度。

通過對全國各地區(qū)電力系統(tǒng)發(fā)展情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，有很多地區(qū)的發(fā)電系統(tǒng)都是晶閘管，而將電工電子技術(shù)應(yīng)用其中，促使我國電力輸電系統(tǒng)逐漸過渡到易控制、易操作的階段。

另外，在電工電子技術(shù)的應(yīng)用下，也使得高壓直流電技術(shù)得到更為廣泛的運(yùn)用，不僅降低了電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)直流轉(zhuǎn)換變壓器的使用，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行成本得到節(jié)約，同時也提升了電流轉(zhuǎn)換設(shè)備的移動性，促使相關(guān)設(shè)備的使用靈活性更強(qiáng)。

3.2.2 靜止無功補(bǔ)償技術(shù)

在將電工電子技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)時，不僅應(yīng)用了電工電子技術(shù)的高壓直流電技術(shù)，同時也應(yīng)用了靜止無功補(bǔ)償技術(shù)。

就我國電力系統(tǒng)發(fā)展情況而言，雖然該種技術(shù)還沒有得到廣泛普及，但是其已經(jīng)在國外快速發(fā)展。相信隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該種技術(shù)也會在我國被廣泛運(yùn)用。在實(shí)際操作中，靜止無功補(bǔ)償技術(shù)的使用能夠改變傳統(tǒng)電氣開關(guān)，使得晶閘管成為一種開關(guān)設(shè)備，不但能夠促使相關(guān)設(shè)備得到快速且準(zhǔn)確的控制，同時也能夠大大提升電力系統(tǒng)的輸電控制效果，確保電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)正常運(yùn)行。如圖2所示，為低壓無功補(bǔ)償動態(tài)投切晶閘管開關(guān)。

3.2.3 變負(fù)荷發(fā)動機(jī)

在全球化能源危機(jī)背景下，節(jié)能已成為各領(lǐng)域提升自身競爭實(shí)力的關(guān)鍵途徑。在此基礎(chǔ)上，電力工程領(lǐng)域要想更好地發(fā)展，就需要對電力系統(tǒng)的運(yùn)行模式進(jìn)行創(chuàng)新，要對電工電子技術(shù)進(jìn)行充分利用，將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)的輸電環(huán)節(jié)，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

在電力企業(yè)為人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)提供需電能的同時，電力系統(tǒng)自身也是需要消耗能量的。因此，在電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用中，不管是采用哪一種發(fā)電形式，都需要牽扯到自身能源與電能的轉(zhuǎn)換問題。因此，也就需要利用電工電子技術(shù)中的變負(fù)荷發(fā)動機(jī)技術(shù)，從兩個方賣弄對電能輸送進(jìn)行全面分析，具體表現(xiàn)如下：

（1）在降低其他能源消耗的同時，要確保能源可以最大限度地轉(zhuǎn)化為電能；

（2）在電力系統(tǒng)發(fā)電的過程中，需要盡可能地降低電力系統(tǒng)自身損耗。

出于上述兩方面的考慮，就需要相關(guān)人員能夠在負(fù)荷方面對轉(zhuǎn)動速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，要對變負(fù)荷發(fā)動機(jī)技術(shù)進(jìn)行充分利用。

3.3 電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，不僅要經(jīng)歷發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)，還有配電環(huán)節(jié)。因此，在將電工電子技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中時，還需要相關(guān)工作人員從配電環(huán)節(jié)出發(fā)，對其應(yīng)用價值進(jìn)行深入研究。

在電工電子技術(shù)的應(yīng)用下，能夠促使配電設(shè)備的電壓及電流始終處于正常范圍內(nèi)，在其出現(xiàn)不穩(wěn)定時，也能夠通過該技術(shù)進(jìn)行技術(shù)調(diào)整，從而確保用電設(shè)施正常工作，降低發(fā)生損傷的幾率。另外，在電工電子技術(shù)的應(yīng)用下，還能夠?qū)崿F(xiàn)對和諧波的全面、及時監(jiān)控，進(jìn)而確保電能可以得到供應(yīng)。

3.4 電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)節(jié)能環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在將電工電子技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的過程中，還應(yīng)該注重其在節(jié)能環(huán)節(jié)的應(yīng)用，需要通過該技術(shù)對無功損耗進(jìn)行有效控制，促使電力設(shè)備的無功平衡得到有效維持，進(jìn)而有效提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的效率以及節(jié)能效果。

4 電工電子技術(shù)與全新領(lǐng)域的融合技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電工電子技術(shù)也在隨之發(fā)生改變，其與全新領(lǐng)域的融合越來越密切，以此衍生出各類融合型技術(shù)，具體表現(xiàn)如下：

4.1 電工電子技術(shù)與能源領(lǐng)域的融合技術(shù)

目前，全球都在提倡“綠色、環(huán)?！蹦茉础Ｔ诖吮尘跋?，電工電子技術(shù)的改變也應(yīng)該朝此方向出發(fā)，也就需要相關(guān)人員在進(jìn)行技術(shù)研究的過程中，能夠?qū)㈦姽る娮蛹夹g(shù)與能源領(lǐng)域進(jìn)行融合。

在不可再生能源不斷減少的同時，太陽能等可再生資源被不斷挖掘出來，而將電工電子技術(shù)與能源的有效相融，不但促使不可再生能源消耗問題得到有效解決，同時也推動了可再生資源的廣泛利用。另外，關(guān)于電工電子技術(shù)與能源領(lǐng)域的融合技術(shù)，其實(shí)也已經(jīng)有很多被研制出來，比如利用潮汐能發(fā)電、水力發(fā)電能，這些都是電工電子技術(shù)與能源領(lǐng)域的融合技術(shù)。

最后，近些年各大水電站的修建，以三峽水電站為主，其就是電工電子技術(shù)與能源領(lǐng)域融合后被有效運(yùn)用的最佳證明；同時，很多地方都已經(jīng)應(yīng)用上了風(fēng)能發(fā)電，這不僅是對當(dāng)?shù)刭Y源的合理利用，同時也是解決當(dāng)?shù)鼐用裆顔栴}的關(guān)鍵措施。

4.2 電工電子技術(shù)與驅(qū)動領(lǐng)域的融合技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電工電子技術(shù)已經(jīng)與各領(lǐng)域進(jìn)行了融合，并形成了各類全新的融合技術(shù)，其中就包括驅(qū)動領(lǐng)域，尤其是交通驅(qū)動領(lǐng)域。

對于汽車而言，其動力主要源自石油。但是石油屬于不可再生能源，目前我國石油儲備量，以及挖掘量已經(jīng)越來越少，要想節(jié)約石油資源，推動汽車行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，就需要在對汽車驅(qū)動形式進(jìn)行創(chuàng)新的過程中，將其朝可再生能源方面發(fā)展。

在上述背景下，電工電子技術(shù)被應(yīng)用其中，不但促使石油資源得到科學(xué)運(yùn)用，同時也加快了新能源汽車的研發(fā)進(jìn)程。關(guān)于電工電子技術(shù)與驅(qū)動領(lǐng)域的融合技術(shù)，最佳體現(xiàn)就是我國所研制出的新能源汽車，其以電能為主要驅(qū)動能源，滿足了可持續(xù)發(fā)展要求。另外，電工電子技術(shù)不僅在汽車驅(qū)動方面取得了一定成績，同時在磁懸浮列車、電力火車研制中也取得了一定成效。

5 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)應(yīng)用的過程中，不管是發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)，還是配電環(huán)節(jié)，電工電子都在其中起到了關(guān)鍵性作用。在該技術(shù)的支持下，不僅能夠促使電力系統(tǒng)負(fù)荷轉(zhuǎn)動速度得到有效調(diào)整，同時也促使能源在轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)電能時的效率得到顯著提升，進(jìn)而促使發(fā)電設(shè)備的能源損耗大大降低?；诖耍簿托枰嚓P(guān)人員能夠?qū)﹄姽る娏夹g(shù)熟練掌握和運(yùn)用，通過優(yōu)化電工電子技術(shù)，使得我國電力系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定、安全、高效地運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、提升效能的目標(biāo)，推動我國電力工程更好發(fā)展。