电子电工技术在电力系统中的应用

申菲

（三门峡社会管理职业学院（三门峡技师学院） 河南省三门峡市 472000）

基于我国计算机、电子信息等技术的发展，促使电子电工技术在电力系统领域中得到广泛应用。相较于传统电力技术应用，电子电工技术与电力系统的有机融合，能够实现以不同调控方式进行不同用电环节的有效控制，在进一步提升电力系统运行稳定性、可靠性的基础上，达到电力系统处理优化的目的。正因此，探讨电力系统中电子电工技术的应用，对于推动我国电力系统的集成化、自动化、智能化发展至关重要。

1 电子电工技术特点分析

1.1 集成化

集成化特点的体现主要是以计算机网络技术为载体，进行系统中仪器器件的合并整合，通过系统集成来达到消除系统无法环境的目的，进一步提升电力系统中一二级设备的运行稳定性。针对电力系统的集成化处理，其主要模式体现为：

（1）以二级缓存设备为载体进行一级处理器的放置，以此达到系统集成处理的目的[1]。

（2）并联供电以器件单元为单位进行集成处理。

（3）将以单元为单位的器件安设于原有基片中。

分析以往电力系统中电工技术的应用，其系统各器件安装均呈现出独立、分离的状态，而借助电子电工技术的应用，则实现以高度集中形式在基片中进行器件安装，通过电路集成化来提升电力系统运行效率。

1.2 高频化

高频化是指电力系统在以电子电工技术的应用为基础实现高频化运行，而要想实现系统高频化运行，需要以电力系统的集成化处理为前提[2]。例如电力系统中调速电路与变频器中，针对其开关速率的控制以及对高承受力的处理，可以采用绝缘栅双极型晶体管来达到高频化运行的目的。也正因高频化运行的实现，在显著优化电力系统运行效率的前提下，实现对电子器件运行故障的控制提供保障。

1.3 全控化

电子电工技术在电力系统中应用呈现出全控化特点，在实际运行期间，可实现以自关断的形式进行器件的控制，通过对半控型普通晶闸管的应用来进一步提升电力设备的自控效果。对于自关断器件而言，进行电子电工技术的合理是实现全控化功能的关键所在，也是提升其电力系统运行稳定性的关键所在[3]。相较于传统复杂电路元器件而言，依托于电子电工技术的电路系统不仅实现对复杂电路的简化，亦可以达到系统全控制的目的[4]。

1.4 高效化

高效化特点是指其电力系统与电子电工技术的融合，可以在保证其系统稳定运行的前提下，实现对设备运行效率的显著提升[5]。其导通消耗因其电阻降压的应用而实现有效控制。而电力系统高效化的实现，离不开对电力系统全控化、高频化的发展。实际运行期间，其电力系统运行损耗会因开关损坏率的降低而得到有效控制，并促使其电力系统始终处于稳定运行的态势。

2 电力系统中电子电工技术应用作用分析

得益于电子电工技术的有效应用，促使其电力系统运行得到显著的优化与革新，分析在实际系统运行期间电子电工技术的实际作用，体现为：

2.1 有助于实现电能使用效率优化

电力系统稳定运行前提下，借助对电子电工技术应用来实现相关器件的全控化，进一步提升其器件利用率[5]。在实际运行期间，通过对集成化、全控化功能特点的体现，实现对器件损耗的优化控制，并做到对不同器件运行时间的合理搭配，实现在全控化的背景下进行器件损耗的合理缩减，进而达到电能利用率提升的目的。

2.2 有助于实现机电一体化

机电一体化的发展离不开对电子电工技术的应用，以电力系统为载体进行自动化设备的合理应用，实现以自动化方式进行电力系统有效控制，在保证其系统稳定、可靠运行的同时，避免因人为控制环节过多而增大出现人为失误现象的发生概率。同时，电力系统相关配备设备的运行，可以通过对电子电工技术的合理应用来维持稳定运行的发展态势，确保其电力系统运行符合其用户需求。

2.3 有助于实现电力设备轻量化

现阶段我国电力设备发展受到电子电工技术影响而朝着轻量化的方向持续发展，实际运行期间，以电力系统为载体进行电子电工技术应用，需在满足系统集成化、全控化需求的前提下，结合对基片荷载的分析进行器件的轻量化生产。而通过对以往复杂电路、设备的有效简化，一方面可以实现对电力系统传统运行模式的优化，另一方面则可以以高效率、高频率的形式进行系统优化控制[6]。

3 电力系统中电子电工技术的应用

3.1 电子电工技术应用于发电环节

电力系统发电环节中多种设备涉及到对电子电工技术的应用，能够在优化设备运行性能的同时，实现对电力系统发电性能的显著提升。

3.1.1 静止励磁控制

现阶段电力系统中对于静止励磁的应用较为常见，不仅在运行可靠性、结构简单、造价低等方面存在显著优势，亦可以通过晶闸管整流自并励形式来实现对系统运行的优化。同时，其系统运行的调节因中间惯性的消除达到快速性调节的目的，确保发电机组运行遵循其科学控制规律[7]。以某舰船电力系统为例，其发电机系统应用涉及到对静止励磁装置的设置，相较于传统感应控制的应用，静止励磁的应用做到对发电机运行效率低下、电压调节受限、功率因数低下等问题的有效消除。同时，发电机运行转速因转子机械的高强度而得到提升，并通过对结构构成、体积缩减来达到成本控制的目的。该系统将两套绕组以定子为载体进行布设，具体分为虚的辅助励磁绕组与相整流绕组。其中整流绕组的直流负载供电依托于M相自励电容的应用，通过整流后实现对系统高效供电。而辅助励磁绕组则依托于整流桥输出电压来达到励磁调节的目的，并通过静止式自动励磁调节器实现对无功功率的提供。

3.1.2 变速恒频励磁

变速恒频励磁多应用于风力、水力发电中，针对水力发电而言，水头压力与流量的控制直接影响到发电效率，其机组转速会因水头的大幅度变化而发生转变。针对风力发电而言，则是受到风速的直接影响，其以风速的三次方计算可确定风力发电效率[8]。同时，受到风速变化的影响，风车捕捉风能会出现不同程度的变化。而要想实现对发电效率的最佳获取，可以以转子励磁电流频率的合理调节来达到机组变速运行的目的，促使其输出频率在转子转速叠加的前提下达到恒定的状态。需注意，要想最大化发挥出变速恒频励磁在水利、风力发电中的最大作用，需以变频电源技术的应用为前提。

3.1.3 太阳能发电控制系统

我国能源结构的调整离不开对太阳能资源的开发与利用，而要想实现对太阳能的大规律、大规模发电，需要以直流电转化交流电的形式进行并网系统或独立系统运行稳定性的控制。所以为确保其太阳能发电效率达到预期要求，需要结合对逆变器的应用来实现对交流电的有效转换[9]。需注意，逆变器的应用需要满足最大功率需求。纵观现阶段各国对太阳能发电技术的应用与开发，其中日本主要以并网系统为太阳能发电基础，我国则以独立系统为主发展太阳能发电技术。

3.2 电子电工技术应用于输电环节

现阶段电网系统运行，得益于电力电子器件的应用实现其运行稳定性的进一步提升。分析当前电力输电环节中电子电工技术的应用，具体包括：

3.2.1 轻型直流输电、直流输电技术应用

目前我国电力系统中对直流输电技术的应用较为常见，在控制灵活性、输电容量、稳定性等方面优势显著，并且直流输电技术面对不同频率系统能够发挥出较大作用，具体包括在海底电缆、远距离传输等方面的应用。自瑞典首次进行晶闸管换流试验开展后，直流输电领域开始重视对电子电工技术的应用。合理将晶闸管换流阀应用于电力系统直流输电中，能够在保证输电可靠性的前提下，实现对输电效率的显著优化。截止到目前，全世界范围内代表性直流输电功能囊括伊泰普直流输电工程、新英格兰直流输电工程、上海直流输电工程、三峡直流电输出工程等。

而在直流输电技术持续升级与创新的背景下，轻型直流输电技术逐渐走进人们的视野。在实际电力系统输电过程中，其电子器件换流器可借助IGBT 来实现有效关断，并且其无交流电源转化过程中存在的负荷点送电问题，可以通过对脉宽调制技术的应用来有效解决。

3.2.2 柔性交流输电技术

柔性交流输电技术又称为FACTS 技术，得益于电子电工技术发展促使FACTS 技术在电力系统输电环节得到有效应用。在实际系统输电过程中，FACTS技术合理应用可以起到灵活调节输电功率、输电系统阻抗控制的作用，进而在保证其输电效率的前提下，实现对交流输电稳定性的优化。纵观现阶段电力系统输电中FACTS 设备的应用，具体包括：

（1）晶闸管控制移相器。设备功能体现为电压、暂态的稳定，以串联接入方式为主；

（2）晶闸管控制串联电抗器。设备功能体现为暂态、电压、电流的控制，且具备故障电流抑制的功能，以串联方式为主；

（3）静止无功补偿器。主要功能体现为无功补偿、电压与暂态稳定等，以串联方式为主；

（4）晶闸管控制电压限制器。主要功能体现为电压稳定、无功控制、暂态稳定等，以并联形式为主；

（5）静止同步补偿器。主要功能体现为电流控制、暂态稳定、故障电流抑制等，以并联形式为主。

3.3 电子电工技术应用于配电环节

纵观现阶段电力系统中配电环节的开展，尽管其配电质量可以满足当前系统运行需求，但是在电能质量控制、供电可靠性等方面仍需优化完善[10]。而要想实现对电能质量控制效果的提升，需做到对不同瞬态波动与干扰的有效抑制，并保证其电能质量控制满足谐波、电压、不对称度等方面的需求。而得益于电子电工技术在电力系统中的应用，促使DFACTS 技术在系统配电环节发挥出巨大作用。其电能控制通过应用DFACTS 技术可提升其控制效果。对于DFACTS 设备而言，在原理、结构等方面与FACTS 技术存在类似。不同DFACTS 设备在配电环节中的应用，可以发挥出不同的作用与功能，如静止无功补偿器其作用是对系统受到无功影响的抑制；动态电压恢复器作用体现为对不平衡、高次谐波等影响的有效抑制；有源滤波器作用体现为对谐波电流、电压的补偿；静止同步补偿器作用体现为对负荷产生的无功、高次谐波等进行有效抑制。在实际系统输配电过程中，DFACTS 设备应用具备低成本、效果显著等特点，并且随着电力系统的广泛普及，其DFACTS 设备应用同样呈现出广泛应用的态势。

4 结束语

综上所述，现阶段我国电力系统发展，在发电、输电、配电等环节均涉及到对电子电工技术的有效应用。尽管其电力系统运行因电子电工技术应用而得到优化与升级，但是仍有些许问题亟待优化与完善，所以需继续加大对电子电工技术研究与开发，在充分掌握当前电力系统发展现状的前提下，进行电子电工技术深度应用，进一步推动我国电力系统领域的集成化、智能化、自动化发展。