電力系統(tǒng)領(lǐng)域中電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的應(yīng)用探討

黃敏

摘 要：社會(huì)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)電力事業(yè)自動(dòng)化、智能化和信息化發(fā)展。電氣自動(dòng)化元件是確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備，其技術(shù)的應(yīng)用直接關(guān)系著整個(gè)電力的穩(wěn)定。本文分析了電氣自動(dòng)化元件技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性，并探討了電力系統(tǒng)領(lǐng)域中電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電氣自動(dòng)化；元件技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷完善，電力行業(yè)作為我國(guó)社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)的重要組成，受到了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注。近年來(lái)，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，使得電力運(yùn)行模式逐步呈現(xiàn)多元化特點(diǎn)，行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。電力企業(yè)為了提高自身的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，確保其能在競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中占有一席之地，就必須不斷提高內(nèi)部元件的技術(shù)水平，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的智能化和自動(dòng)化發(fā)展。

1 電氣自動(dòng)化元件技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性

21世紀(jì)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步，同時(shí)增加了各行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)各行業(yè)的技術(shù)水平要求提出了更高的要求。電力資源是人類(lèi)必不可缺的重要資源之一，給電力行業(yè)帶來(lái)了更大的生產(chǎn)壓力，導(dǎo)致電力企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。電力企業(yè)為了增強(qiáng)自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，研發(fā)和引進(jìn)了很多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并將這些科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到日常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中，進(jìn)而完善了企業(yè)的生產(chǎn)模式，提高了企業(yè)的生產(chǎn)管理水平和產(chǎn)品的質(zhì)量。其中對(duì)電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的研發(fā)不僅提高了電力資源的質(zhì)量和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，還大大降低了電力企業(yè)的生產(chǎn)成本及在生產(chǎn)中對(duì)環(huán)境的污染，減少了能源消耗量，促進(jìn)了我國(guó)電力行業(yè)的健康發(fā)展。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，給我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了大量機(jī)遇的同時(shí)，還存在很多挑戰(zhàn)。電力企業(yè)在生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，就開(kāi)始對(duì)電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的研發(fā)和引進(jìn)，這在很大程度上提高了電力行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?？梢?jiàn)，對(duì)電氣自動(dòng)化元件技術(shù)進(jìn)行研發(fā)和應(yīng)用是必要的。

2 電力系統(tǒng)領(lǐng)域中電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 全控式器件的應(yīng)用和發(fā)展

我國(guó)運(yùn)動(dòng)控制新紀(jì)元的標(biāo)志是半控型晶閘管的出現(xiàn)和應(yīng)用，半控型晶閘管作為我國(guó)第一代電力器件，在交流和直流傳動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。不過(guò)，在交流變頻技術(shù)的推動(dòng)下，全控式器件的出現(xiàn)，逐漸渠道了半控型晶閘管。全控式器件主要包括了GTO、GTR、P-MOSEFT。其中GTO是一種能用門(mén)極關(guān)斷的高壓器件，關(guān)斷的效益較低，在4.5左右，且需要一個(gè)極為龐大的關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路和吸收電路，該器件的通態(tài)壓降一般在2-4.5V，比普通的晶閘管高。GTR的電路較為復(fù)雜，使用難度較大，主要是在使用出會(huì)出現(xiàn)過(guò)流能力低、熱容量小、安全工作區(qū)受各項(xiàng)參數(shù)影響大等問(wèn)題。P-MOSEFT是一種電壓驅(qū)動(dòng)期間，對(duì)驅(qū)動(dòng)電流的要求較低，驅(qū)動(dòng)電路也較為簡(jiǎn)單，主要在開(kāi)通時(shí)提供容性充電電流和關(guān)斷時(shí)提供放電電流。由該器件引出的IGBT器件是一種混合期間，既有GTR大電流密度的特點(diǎn)，又有P-MOSEFT的高速和高輸入阻抗特性。IGBT器件的通態(tài)電壓降在1.5-3.5V之間，電流下降時(shí)間在0.2-1.5μs之間，關(guān)斷存儲(chǔ)時(shí)間在0.2-0.4μs之間，生產(chǎn)效率較高。

2.2 高頻變換器的應(yīng)用和發(fā)展

每個(gè)電子器件的更新推動(dòng)了變換器電路的更新，全控式電氣器件的使用，其變換器也逐漸從低頻向高頻發(fā)展，較為常用的是PWM變換器（如圖1所示）。高頻變換器的應(yīng)用不僅提高了功率因數(shù)，降低了高次諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，還有效解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題，即PWM逆變器中的電流和電壓諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)會(huì)作用于定轉(zhuǎn)子上，使得電機(jī)繞組因振動(dòng)產(chǎn)生噪音，降低了逆變器的工作頻率。

2.3 通用變頻器的應(yīng)用及集成電路、單片機(jī)的發(fā)展

通用變頻器是指批員化、系列化、占市場(chǎng)量最大的中小功率變頻器，如功率≤400KVA的變頻器。從技術(shù)發(fā)展層面上看，電力系統(tǒng)領(lǐng)域中半導(dǎo)體器件主要有GTO、GTR和IGBT，以GTR和IGBT的發(fā)展趨勢(shì)上看，支頻器的可維修性、可靠性和可操作性也因單片機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展而有所提高。在集成電路和單片機(jī)的發(fā)展上，雖然8位機(jī)以其高可靠性和保密性仍然有很廣泛的應(yīng)用，但是其指令集較短，功能簡(jiǎn)單，適用于GMS97C和大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)。同時(shí)，對(duì)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)手段也日益完善，除了傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言，還有PL/M語(yǔ)言、C語(yǔ)言等。此外，電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的應(yīng)用，使得交流調(diào)速控制理論不斷成熟，對(duì)促進(jìn)電力企業(yè)的自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)具有重要意義。

結(jié)語(yǔ)

總之，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)為我國(guó)電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展提供了科學(xué)的技術(shù)支撐，同時(shí)還提升了電氣設(shè)備相關(guān)元件技術(shù)的應(yīng)用水平，促進(jìn)我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)整體水平的提升。全控式器件、高頻變換器、通用變頻器、集成電路、單片機(jī)的發(fā)展以及交流調(diào)速控制理論的不斷成熟，標(biāo)準(zhǔn)這電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的科學(xué)發(fā)展，而這些元件技術(shù)水平的提高，必然會(huì)促使電力企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化水平的提高。

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