探討電力系統(tǒng)中電工電子技術(shù)的應(yīng)用

宋慧姝

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

電工電子技術(shù)作為電力工程的核心技術(shù)之一，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用無處不在。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以及電工技術(shù)與電子技術(shù)的深度融合，電工電子技術(shù)的作用也越來越顯著。對電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)電力系統(tǒng)優(yōu)化，提升系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

1 電工電子技術(shù)的應(yīng)用特點及作用

1.1 電工電子技術(shù)的特點

電工電子技術(shù)是在計算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)電工技術(shù)作出的創(chuàng)新，綜合了計算機(jī)自動化控制等方面的優(yōu)勢。電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要具備以下幾方面特點：①集成化。電工電子技術(shù)的應(yīng)用是依靠多種類型的單元器件實現(xiàn)的，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐漸表現(xiàn)出全控型器件特點。在電工電子技術(shù)的應(yīng)用下，可以實現(xiàn)對以往單一功能的電氣元器件進(jìn)行集成化設(shè)計，而且體量輕，方便安裝和使用，具有更高的運(yùn)行效率；②高頻化。在實現(xiàn)集成化的基礎(chǔ)上，電氣器件功能性能得到明顯提升，為進(jìn)一步提高電氣器件工作效率，許多高頻化器件得到了應(yīng)用。高頻晶體管器件的工作頻率可以達(dá)到上千赫茲，在其工作過程中，需要采取相應(yīng)的變換器件，減少導(dǎo)通管和開關(guān)損耗，保證器件正常運(yùn)行；③全控化。這是電工電子技術(shù)的一個突出特點，也是其取代傳動電工技術(shù)的關(guān)鍵。無論傳統(tǒng)相電路器件如何復(fù)雜，都可以采用新型電工電子器件進(jìn)行替代，并簡化電路設(shè)計，實現(xiàn)全控化功能[1]。

1.2 電工電子技術(shù)的作用

電工電子技術(shù)繼承傳統(tǒng)電工技術(shù)優(yōu)點，并融入先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，在功能作用上得到明顯完善。電工電子技術(shù)的應(yīng)用首先要保證電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，對電能資源進(jìn)行整合，并減少不必要的電能消耗，優(yōu)化供電質(zhì)量。目前電工電子技術(shù)已經(jīng)具備了一定的智能化水平，通過與微電子技術(shù)融合發(fā)展，推動二次電力系統(tǒng)的革新發(fā)展。應(yīng)用電工電子技術(shù)的電力系統(tǒng)機(jī)電一體化水平越來越高，可以實現(xiàn)對各種電力信息的快速采集、傳輸、處理，進(jìn)而開展電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測和控制等工作。通過將電力系統(tǒng)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，利用計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行可視化操作，可以有效提升電力系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)效率。

此外，電工電子技術(shù)的應(yīng)用，也主導(dǎo)著電力系統(tǒng)工頻技術(shù)的發(fā)展方向，在設(shè)備微型化、系統(tǒng)高頻化的發(fā)展過程中，電力系統(tǒng)建設(shè)成本將得到進(jìn)一步下降，而且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性可以得到明顯提升。因此，電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，是電力系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)過程中不可缺少的重要技術(shù)手段[2]。

2 電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用措施

2.1 發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用措施

電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都有重要應(yīng)用，在發(fā)電環(huán)節(jié)，電工電子技術(shù)的應(yīng)用可以提升發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行效率，減少發(fā)電設(shè)備的能源消耗，幫助發(fā)電廠實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。電工電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在變頻調(diào)速技術(shù)、靜止勵磁技術(shù)的應(yīng)用等，比如在火力發(fā)電生產(chǎn)過程中，風(fēng)機(jī)水泵的運(yùn)行能耗非常大，在火電設(shè)備總能耗中占比能夠達(dá)到65%左右。再機(jī)上設(shè)備日常損耗，風(fēng)機(jī)水泵已經(jīng)成為阻礙火力發(fā)電節(jié)能化發(fā)展的一個重要因素。

在此方面，變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決風(fēng)機(jī)水泵高能耗問題，通過對風(fēng)機(jī)水泵速率進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，滿足系統(tǒng)實際負(fù)荷需求，減少不必要的能源消耗。采用變頻調(diào)速技術(shù)對其進(jìn)行改造后的風(fēng)機(jī)水泵，運(yùn)行能耗能夠下降35%左右，節(jié)能效果非常顯著，而且也可以改變風(fēng)機(jī)水泵高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，減少設(shè)備損耗[3]。

靜止勵磁技術(shù)是一種非線性控制技術(shù)，其理念先進(jìn)，配合全數(shù)字化計算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用，提高發(fā)電廠效益。目前，國內(nèi)許多大型發(fā)電廠已經(jīng)采用靜止勵磁技術(shù)對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了改造，相比于傳統(tǒng)勵磁功能，靜止勵磁技術(shù)能夠明顯提升發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效率。另一方面，電工電子技術(shù)的應(yīng)用與新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展也有密切聯(lián)系。太陽能發(fā)電是目前較為成熟的新能源發(fā)電技術(shù)，其核心器件是電流轉(zhuǎn)換器。在電流轉(zhuǎn)換器設(shè)計和制造過程中，主要依靠電工電子技術(shù)，對大規(guī)模集成電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)換及存儲。此外，在風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電生產(chǎn)過程中，電工電子技術(shù)也有重要應(yīng)用，比如利用變速恒頻勵磁技術(shù)改變水流量和壓力，提升發(fā)電機(jī)工作效率等。在未來的電力系統(tǒng)發(fā)展過程中，新能源發(fā)電所占的比重會逐漸增加，電工電子技術(shù)也將發(fā)揮出更重要的作用。

2.2 輸電環(huán)節(jié)的應(yīng)用措施

輸電環(huán)節(jié)是整個電力系統(tǒng)中最為重要的一個環(huán)節(jié)，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)工作效率和能耗水平。電工電子技術(shù)的應(yīng)用對于提高輸電環(huán)節(jié)系統(tǒng)工作效率、降低無功損耗都有重要作用。特別是在長距離直流輸電過程中，電工電子技術(shù)的應(yīng)用，可以為其輸電安全性、穩(wěn)定性提供保障。直流輸電技術(shù)操作較為簡單，在大規(guī)模輸電過程中，不會出現(xiàn)無功損耗問題，而且適用于多種環(huán)境，即使地理條件較為復(fù)雜，也可以保證輸電過程的穩(wěn)定性。

目前，晶閘管、交流閥、變換器等都在高壓直流輸電中得到了應(yīng)用，可有效提升輸電設(shè)備自身轉(zhuǎn)化能力。此外，電工電子技術(shù)在柔性交流輸電過程中也有重要應(yīng)用，通過將機(jī)械控制技術(shù)與計算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來，保證電力輸出的穩(wěn)定性，減少不必要的損失。

在電工電子技術(shù)的快速發(fā)展下，市場上的設(shè)備和器件也逐漸成熟，可以利用電工電子設(shè)備取代傳統(tǒng)電氣開關(guān)等設(shè)備，強(qiáng)化輸電系統(tǒng)控制能力，對輸電系統(tǒng)加以完善。通過降低輸電環(huán)節(jié)的電能損失，也可以幫助電力企業(yè)挽回大量的成本損失，從而提升電力企業(yè)的經(jīng)營效益。

2.3 配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用措施

配電環(huán)節(jié)是整個電力系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，也是最為復(fù)雜的一個環(huán)節(jié)。配電系統(tǒng)與用戶的電力設(shè)備直接相連，電力設(shè)備類型眾多，連接方式也有所不同，再加上運(yùn)行操作方面的影響，可能影響系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。如果配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致大范圍停電，而且容易對用戶的電力設(shè)備造成損壞，引發(fā)火災(zāi)和保障等嚴(yán)重后果。因此，配電系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性必須得到保障。

在此方面，電工電子技術(shù)也發(fā)揮著重要作用，通過對電能質(zhì)量進(jìn)行控制，抑制系統(tǒng)波動和諧波危害，避免對配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。電工電子技術(shù)的應(yīng)用主要可以對系統(tǒng)頻率和電壓等級進(jìn)行控制，并根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時對配電系統(tǒng)作出調(diào)節(jié)，確保其各項運(yùn)行參數(shù)在合理范圍以內(nèi)。

此外，在配電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，也會受外界影響因素的干擾，可以通過采用電工電子技術(shù)，對環(huán)境運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。在電工電子設(shè)備的運(yùn)行過程中，可以采用計算機(jī)系統(tǒng)采集運(yùn)行參數(shù)，記錄運(yùn)行過程。根據(jù)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況，對負(fù)荷及配網(wǎng)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行調(diào)整。在此情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對配電系統(tǒng)的有效優(yōu)化，提高供電可靠性。

3 結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)中電工電子技術(shù)的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)電工技術(shù)手段的局限性，使電力系統(tǒng)運(yùn)行效率、運(yùn)行穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提升。通過對電工電子技術(shù)在電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，可以為相關(guān)電力工程提供參考，優(yōu)先選擇電工電子技術(shù)設(shè)備，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)節(jié)能增效目標(biāo)。