电工电子技术在电力系统中的应用

2018-12-21王红斌

电子技术与软件工程 2018年10期

文/王红斌

电工技术是研究物质的电磁客观规律并用于实践的科学技术。它既具有悠久的历史，又具有强大的生命力，从几百年前人们对磁现象的观察开始，到电学的诞生，再到电能的大规模应用，电工技术谱写了辉煌的历史，电作为一种特殊的能量存在形态，在物质、能量、信息的相互转化过程中起着重要的作用，大多数的能量转换过程都以电或磁作为中间能量形态进行调控，信息表达也越来越多地以电或磁作为特殊介质来实现。电工技术已经渗透到了人类活动的所有方面。电工技术的重大技术进步对人类的生活方式、社会生产方式产生的影响是其他很多技术不可比拟的。

1　电工电子技术概述

1.1　电工电子技术概念

电工电子技术主要是指以传统电工技术为支撑，利用计算机技术、电工技术以及电子技术，涵盖的范围相对较广。例如电气工程、电子技术、电气制造以及电力生产等层面，是一项综合性的新型技术。

1.2　电工电子技术特征

伴随着电子科技的进步，新型电子器件研发以及使用也和传统电工技术存在着较大的差异性。而且，传统电工发展能力也得到了显著提升，现代电工电子技术也开始进入新阶段，下面从四个层面系统阐述电工电子技术特征。

1.2.1集成化

电工电子技术集成化特征体现在全控型器件，主要是依靠多种单元器件之间的并联而产生的。在电工电子技术层面，其全部基片构成了一个集成，这和传统器件存在着完全不同的分配形式。

1.2.2全控化

电工电子技术全控化体现在各种存在自断功能的器件当中，它逐渐取代了传统电工电子技术半控型普通晶闸管的使用，这就导致了电子体检功能有了比较大的突破。实施电子器件全控化使得电工电子技术自关断器件可以取代复杂换相电路传统器件，在一定程度上简化了电工电子技术电路设计。

1.2.3高频化

高频化特征指的是器件在完成集成化的过程中，不仅能够提升其能力，还能够提升速度。比如，电工电子技术当中所使用的电力晶体管，其工作频率为是十千赫兹。包含电工电子技术的绝缘栅双极性晶体管工作频率为数十千赫兹以上。电工电子技术当中所使用的金氧半场效晶体管工作频率可以达到几百千赫兹。

1.2.4高频率化

提升频率化的主要特征体现在变换器件以及变换技术两个方面。其能够利用不断降低期间导通压力来减少导通管损耗。而且，提升器件开关升降，也能够有效的降低开关损耗，利用软件开发技术，在器件运行的情况下合理使用电工电子技术，其运行效果也会显著提升。

2　电工电子技术发展现状

2.1　自动化水平低下

自动化广泛使用可以提升电工电子工程生产能力，尽管我国电工电子技术逐渐的进入发展快车道，呈现出高速发展的态势，可是和发达国家相比，依然存在很大的差距。伴随着国家技术的成熟与发展，对自动化水平需求逐渐提升，现在我国电工电子自动化水平整体偏低，假如电工电子自动化水平得不到提升，那么电工电子自动化水平相对较低的企业就会被逐渐淘汰。此外，电工电子自动化系统可以有效降低行业的生产成本，同时对于电工电子技术应用效率的提升有推动作用，能够充分发挥自动化的整体优势，增加企业利润。由此可见，在信息化技术逐渐普及的今天，提升电工电子自动化水平能够推动电工电子技术的整体发展。

2.2　成本较高

因为电工电子技术科技含量较高，因此在其应用过程中会牵涉到很多技术，对于技术有着极高的要求。想要有效应用电工电子技术，就需要投入大量资金。因为电工电子技术本身的特殊性，在设备购买的过程中要按照技术实际情况量身定做，这在一定程度上提升电工电子技术应用成本。此外，在研发电工电子技术的时候，因为耗时较长，因此研发单位要投入较多的资金以及人力资源，再加上电工电子技术难以马上提升企业效益，这就需要研发部门要在长时间内投入巨额资金。在此背景下，中小企业研发难度将会显著提升，很多企业因为缺少资金，经常会半途而废。还有的企业由于长期没有收益，最终不得不放弃技术的研发以及应用。上述因素都是造成电工电子技术难以有效发展的重要原因。

2.3　信息不对称

电工电子技术因为较为特殊，因此不同企业在使用这项技术的时候对于技术的要求也会表现出差异性。特别是企业开展产品设计、研发和生产的整个过程当中，因为要求不尽相同，就会产生不同的信息使用方式。此外，因为企业比较重视产品生产过程中的技术信息安全工作，因此从整个行业来看，信息交流比较缓慢。再加上企业在使用信息的时候都是按照企业自身的情况挑选相关信息，对信息开展保密工作。这种情况会导致电工电子技术难以实现信息共享，很多领域都无法有效传递信息。这种做法虽然能够有效保障企业信息安全，可是也导致了因为电工电子技术信息传递缓慢而出现的信息不对称的情况。从而有效的提升了企业运行成本，妨碍了新技术研发，影响电工电子技术的快速发展。

3　电工电子技术在电力系统中的应用

3.1　电力系统发电

近几年，随着我国经济水平日益提升，推动了电力系统的高速发展。电工电子技术开始广泛应用于电力系统。电工电子技术的合理应用能够为发电系统提供功率适用以及稳定的电源。

3.1.1控制静止励磁

电工电子技术在电力系统发电部分的应用表现在控制大型发电机静止励磁。有效控制静止励磁能够发送较为稳定的电源。比如在非火力发电过程中，通过调整变频电源转自励磁的功率，将发电系统最大功率控制在一定的范围内，从而确保发电系统控制能力更强。与此同时，传统火力发电系统当中，电工电子技术能够通过变频调速装置来调节风机水泵的耗电量问题，有效提升发电效率。

3.1.2控制发电频率

电能输送的过程中，假如电力工作使用水力发电，其水流速度和水源头压力对于发电频率都会产生重要的影响。而且这些因素不是人为能够控制的。可是电力系统在电能输送的过程中需要保持发电频率的稳定。电工电子技术能够使用其他非火力发电。比如太阳能以及风力发电。电工电子技术逐渐的成为了电力系统使用新能源发电的关键技术。

3.1.3转换能源

风能以及太阳能的使用，拓展了我国电力资源。与此同时，新能源本身属于清洁能源。不管是风能、太阳能，都有着极为广阔的发展空间。电工电子技术能够有效解决发电系统当中转换能源的问题。风能以及太阳能转化要求有相对较大的功率。利用电工电子技术可以实现太阳能以及风能的有效、稳定输出。

3.2　电力系统输电

输电过程使用电工电子技术可以体现出重要作用。在输电的过程中，电工电子技术的使用可以确保电能输送的安全性以及稳定性。输电系统中使用电工电子技术主要表现在以下几个方面。

3.2.1高压直流电

晶闸管换流阀的普及使得直流输电技术的应用范围不断拓展，同时也在一定程度上提升了电力系统发展速度。现在，全国很多地方的电力系统都开始应用晶闸管，这也成为了电力系统高速发展的集中体现。同时，电力输电系统也正步入易控制、易操作的阶段。将电工电子技术融入其中，能够有效扩充该技术应用领域。这样不单单有效的降低了输电过程中直流转换变压器的使用，从而节约了成本，同时使得电流转换设备的移动性更强，进一步提升了设备使用灵活性。

3.2.2静止无功补偿

输电系统当中使用电工电子技术主要体现在静止无功补偿层面。即便是现在我国很多电力系统当中还没有使用这类输变电系统，可是国外的很多国家已经开始使用。把这种技术用于改变传统电气开关，将晶闸管作为一种开关设备。实现对设备的快速以及准确的控制，提升电力输送控制效果，这也集中体现出了电工电技术的重要作用。

3.3　变负荷发动机

在当前世界能源利用不容乐观的背景下，节能成为了一项各领域竞相关注的活动。在这种情况下，电力企业在电能输送的过程中需要注重节省电能。假如电力公司想要更多更好的利用能源，就需要从发电环节就注重能源的节约。电力企业在为人们平时生产生活所提供稳定能源的同时，电力系统本身也会耗费大量能量。不管是使用什么类型的发电形式，都会涉及到自身能源与电能的转换。电力系统在电能输送的进程中，能够从两方面综合考量。其一是降低其他能源消耗，推动能源可以最大限度的转变成电能。其二是电力系统在发电的时候尽量降低自身损耗。节约能源不管从哪个方面入手，都需要在负荷方面调整转动速度。要想更加精准的使用该项技术，就需要将电工电子技术融入其中，从而获得更好的节能效果。

4　电工电子技术发展趋势

4.1　注重与能源领域相结合

电工电子技术发展的过程中需要注重与新能源的结合，随着不可再生能源的不断减少，风能、太阳能与潮汐能等可再生能源开始受到了广泛重视。将电工电子技术和新能源的有效融合，可以解决不可再生能源的消耗问题，确保人们对资源要求。现在，将电工电子技术和能源应用结合的例子很多，其中包含了潮汐发电技术以及水力发电技术等，这种形式不单单可以缓解我国人口用电紧缺的问题，还可以充分利用资源。三峡水电站就是能源领域使用电工电子技术的重要典范，三峡水电站可以满足当地人对于电力资源的需要，此外，风能发电也可以合理的使用当地资源，由此能够发现，电工电子技术与新能源的融合是未来发展的趋势。

4.2　加强与驱动领域融合

我国驱动领域中广泛使用电工电子技术，其中在交通驱动方面的表现最为显著。汽车的动力来源是石油，可是石油本身就是不可再生能源，伴随着这几年能源不断减少的实际情况，汽车驱动形式也开始朝着可再生能源的层面发展。在此背景下，电工电子技术的广泛使用，可以保证资源的合理使用，其中新能源汽车的研发就是典型的代表，新能源汽车主要将电能作为了驱动能源，满足了可持续发展的要求。此外，电工电子技术还在磁悬浮列车以及电力火车当中广泛使用，并且获得了不错的成果。上述几种形式都是电工电子技术与驱动领域相结合的典型实例。由此可见，电工电子技术和交通驱动领域的深度融合，有助于电工电子技术的持续快速稳定发展。