现代电子技术在电力系统中的应用研究

任大新 张静安

摘 要：作为传统电力行业与信息产业结合桥梁的现代电子技术随着电力技术的发展、信息技术的进步，能极大地推动电力系统向现代化、自动化发展的转变，意义重大，为此，文章主要分析现代电子技术在电力系统中的应用。

关键词：现代电子技术；电力系统；应用

1 现代电子技术概述

作为用于电力领域内的新兴电子技术的现代电力电子技术，经过多年的发展，已经广泛应用于电能质量控制、新能源开发、民用及传统设备发行等领域内，该技术以功率半导体器件、电路技术、计算机技术、现代控制技术为技术平台，呈现出全控化、集成化、高频化和高效率化等特点及优势，为电力系统的自动化、智能化、机电一体化的实现奠定了基础，并发挥着重要作用。

一方面，提高电能适用效率。根据相关研究表明，利用现代电子技术能优化10%～40%的電能[ 1 ]，且不影响电力系统的正常工作，进一步促进了电能资源的优化及结构的合理，并在成为节能减排等政策及项目主要推广的一项技术。另一方面，推动电力系统及行业的转型发展。随着电力行业的发展，现代技术的进步，传统的电力系统及行业只有积极应用现代技术，转变发展方式，才能促进其持续健康发展，而现代电力技术的应用能促进其转型发展的实现：（1）促进电力系统及产业的升级改造。为了更好地利用计算机等技术保障电力系统的安全稳定性，通过采用现代电子技术处理和改造机电设备，建立信息技术与机电设备结合的桥梁，进而为电力系统的自动化、机电一体化等的发展奠定基础。（2）丰富电力系统的机电设备的功能。利用现代电子技术的高频化和变频化技术，打破传统电力系统机电设备的工频率的不足，缩小机电设备体积的同时，提高其高频化和变频化技术，降低甚至避免噪音，提高响应速度和电力系统运行效率。同时，推动电力系统的职能化发展。自动化、智能化、机电一体化是电力系统及行业在知识经济时代发展的必然要求，而现代电子技术的应用，通过将微电子技术、电力电子技术、信息处理等有机的结合并应用到包括机电设备、电网等电力系统各环节工作的运行中，不仅是电力系统及行业创新的发展模式，也极大的推动了其向智能化、自动化等的过渡发展。（3）完善管理，提高效益。现代电子技术推动电力系统及行业的转型发展，提高机电设备及系统整体工作效益，降低能源浪费，在很大程度上控制了成本，提高了运行的安全性，有利于经济和社会等效益的实现。

2 现代电子技术在电力系统中的应用分析

现代电子技术凭借着技术优势，进而能促进电力系统的能源利用效率，完善运营及管理，降低成本，增加经济效益，已经广泛的应用到电力系统的各个环节，现主要根据电力系统的运行结构进行如下介绍。

2.1 现代电子技术在电力系统发电环节的应用

电力系统的发电主要依靠各种发电机组及设备，而此环节对现代电子技术的运用主要是为了进一步检测和保证发电机组及设备的功能及质量，适当的完善，改善发电机组及设备的工作效率，其应用主要体现在静止励磁技术和变速恒频励磁技术的运用上：

（1）静止励磁控制技术。励磁机、静止励磁技术和变速恒频励磁技术是励磁技术发展的3个阶段，目前静止励磁技术在各大型发电机组中的运用最广，并过渡到微机励磁和数字技术自动化调节励磁电流等发展上，主要利用晶闸管整流自并励方式，采用可控硅整流元件代替直流励磁机及其换向器等来实现，能在保障输出频率的同时，代替和省略励磁机在励磁控制的操作，优化流程和结构，减少了外界干扰和工作量，提高了调节的速率，降低了成本，而且效果更稳定，操作更便捷，发电机组及设备的质量控制更容易掌握和调整。

（2）变速恒频励磁。电厂发电机组对变速恒频励磁的应用需要根据不同类型的发电形式来分析，对于水力发电机组及设备而言，其水头压力和流量直接决定发电功率，并有水头的变化幅度较大，机组的最佳转速变随之发生变化的关系，而风力发电机组的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。鉴于此，为了可以利用变速恒频励磁技术调整转子励磁电流的频率和输出频率恒定，确保电流频率与转速的一致，进而获得发电机组及设备的最大有效功率。

（3）变频调速器。随着现代电子技术的进步和完善，变频调速不仅技术日趋完善且应用更为广泛，尤其是风机水泵上。根据相关数据显示现阶段，发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，严重影响了发电机组及系统的效率，且增加了成本，而利用变频调速技术，例如最为常用的低压变频器（主要用于中小容量风机水泵及压缩机）、高压变频器（主要用于中大容量风机水泵及压缩机），利用自动变频降低风机水泵的能量损耗，减少能量耗损，提高节能，控制成本，发挥发电机组及系统的最大效率。需要注意的是目前低压变频器及其技术相对成熟，而高压大容量变频器发展相对缓慢，需要投入更多的精力加以研发。

2.2 现代电子技术在电力系统输电环节的应用

现代电子技术在电力系统输电环节的运用，尤其是高压输电系统，极大地推动了电力系统输电的变革，具体如下：

（1）直流输电技术。随着现代电子技术的发展进步，晶闸管的被发明和应用，利用晶闸管换流阀进行直流电的输送在很大程度上减少了交直转换变压器的应用，并降低了成本，提高了电能效率，随后，GTO，IGBT等可操作电力输送控制器等层出不穷，轻型直流输电（主要利用脉宽调制技术）和高压直流输电等技术不断完善，进一步实现无交流电源的负荷点送电，并表现出输电容量大、稳定性好、易于控制与调节、更加灵活等特点，且能很好的适用于海底电缆输电等复杂地质及自然环境条件下的输电工程，另外，还能满足远距离及大容量输电系统的要求。

（2）柔性交流输电技术。柔性交流输电技术是指电力电子技术与现代控制技术结合来改造传统交流电力系统，并通过将电力电子控制装置安置在输电线路的重要部位来加强对发电-输电系统的电压和相位以及对电力系统电压、参数（如线路阻抗）、相位角、功率潮流等的连续、快速、精确、有效地控制和调节，进而实现稳定电压、控制电流、抑制故障、抑制谐波、暂态稳定、无功补偿等功能，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗，是目前交流电研究的重点。其中，采用的柔性交流输电控制器包括有静止无功补偿器、静止调相机、静止快速励磁器、串联补偿器等。均能进一步增强交流输电或电网的运行性能，提高电力系统整体运行的安全及稳定。

2.3 现代电子技术在电力系统配电环节的应用

现代电子电力技术用于电力系统的配电环节中主要致力于解决电能质量和供电可靠性的如何提高的难题，且确保能降低各种瞬态的波动及干扰，并很好的满足电能波动对谐波、电压和频率的要求，现阶段，主要依靠用户电力技术（DFACTS技术）的抑制负荷所产生的无功、谐波、不对称、闪变、不平衡等功能的发挥来实现。同时，可以利用DFACTS 技术设备产品，尤其是价格较低廉的电力电子变压器等电力电子器件代替传统的工频配电系统变压器，在保障电能质量控制的同时，避免因传统变压器大而笨重、维护困难、副方电压不能恒定维持、波形畸变而导致谐波的出现以及负载波动对网侧产生不利影响消极因素，并在配电网的控制、电能质量和可靠性的改善等方面有更好的表现。

2.4 现代电子技术在电力系统绿色节能中的应用

一方面，现代电力电子技术在电力系统绿色节能中的应用主要体现在变负荷电动机的调速技术和电动机本身技术的应用，在其运用中，保证电力系统生产更大有用功效电能的同时极大的促进了电力系统的节能减耗，且已在冶金、矿山、风机以及社会生活中得到应用。以国外常用的风机、水泵等发电机组及设备利用变频调速技术来改善和控制风、水等流量，提高有效电能的生产，降低消耗，节能，且表现出较高的有效率和精度、调速范围广、可以连续无级调速的优势，有研究证明其省电量高达30%，但需要加强在其应用中产生的高次谐波对电网有污染及投入成本较高的不足。另一方面，还能很好的减少无功损耗，提高功率因数。在电气设备中，作为感性负载的变压器和交流通渠道异步电动机等设备运行过程中既要消耗有功功率，又要消耗无功功率，且这种无功电源与其他有功电源同样是维持电力系统，保障电能质量的重要因素，不可或缺，而利用现代电力电子技术和适时增加无功补偿电气设备等措施的实施能很好的维持电力系统的平衡，降低和避免因电压降低或电压崩溃等导致的损坏设备、降低功率因数，甚至大范围停电及电力系统盘崩溃等严重后果。

3 结语

作为发展前景广阔的现代电力电子技术，能提高发电供电和配电的可靠性，并促进电力系统的节能减排，意义重大。随着新技术和新工艺的不断发展，电力电子技术在电力系统中应用必将越来越广泛，最终迎来发展的黄金阶段。

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[6]王燕.電力电子技术及其在电力系统中的应用及发展[J].电子制作，2014（5）：254.

Application of Modern Electronic Technology in Electric Power System

Ren Daxin， Zhang Jingan

（Henan Mechanical and Electrical Engineering College， Xinxiang 453003， China）

Abstract： As a traditional power industry and information industry， combined with modern electronic technology bridge with the power of technology， advances in information technology， can greatly promote the transformation of the power system to the modernization and automation of development of great significance， this paper mainly analysis of modern electronic technology in the power system.

Key words： modern electronic technology； power system； application