探讨电力系统中电工电子技术的应用

2019-11-29宋慧姝

科技与创新 2019年4期

宋慧姝

（山东科技大学，山东青岛 266590）

电工电子技术作为电力工程的核心技术之一，在电力系统中的应用无处不在。随着计算机技术的快速发展，以及电工技术与电子技术的深度融合，电工电子技术的作用也越来越显著。对电工电子技术在电力系统中的应用进行研究，有利于促进电力系统优化，提升系统运行质量。

1 电工电子技术的应用特点及作用

1.1 电工电子技术的特点

电工电子技术是在计算机技术基础上对传统电工技术作出的创新，综合了计算机自动化控制等方面的优势。电工电子技术在电力系统中的应用，主要具备以下几方面特点：①集成化。电工电子技术的应用是依靠多种类型的单元器件实现的，随着计算机技术的发展，逐渐表现出全控型器件特点。在电工电子技术的应用下，可以实现对以往单一功能的电气元器件进行集成化设计，而且体量轻，方便安装和使用，具有更高的运行效率；②高频化。在实现集成化的基础上，电气器件功能性能得到明显提升，为进一步提高电气器件工作效率，许多高频化器件得到了应用。高频晶体管器件的工作频率可以达到上千赫兹，在其工作过程中，需要采取相应的变换器件，减少导通管和开关损耗，保证器件正常运行；③全控化。这是电工电子技术的一个突出特点，也是其取代传动电工技术的关键。无论传统相电路器件如何复杂，都可以采用新型电工电子器件进行替代，并简化电路设计，实现全控化功能[1]。

1.2 电工电子技术的作用

电工电子技术继承传统电工技术优点，并融入先进的计算机技术，在功能作用上得到明显完善。电工电子技术的应用首先要保证电力系统正常运行，对电能资源进行整合，并减少不必要的电能消耗，优化供电质量。目前电工电子技术已经具备了一定的智能化水平，通过与微电子技术融合发展，推动二次电力系统的革新发展。应用电工电子技术的电力系统机电一体化水平越来越高，可以实现对各种电力信息的快速采集、传输、处理，进而开展电力系统运行监测和控制等工作。通过将电力系统与计算机网络连接起来，利用计算机软硬件系统进行可视化操作，可以有效提升电力系统的运行维护效率。

此外，电工电子技术的应用，也主导着电力系统工频技术的发展方向，在设备微型化、系统高频化的发展过程中，电力系统建设成本将得到进一步下降，而且系统运行稳定性可以得到明显提升。因此，电工电子技术在电力系统中发挥着重要作用，是电力系统优化改进过程中不可缺少的重要技术手段[2]。

2 电工电子技术在电力系统中的具体应用措施

2.1 发电环节的应用措施

电工电子技术在电力系统的各个环节都有重要应用，在发电环节，电工电子技术的应用可以提升发电设备的运行效率，减少发电设备的能源消耗，帮助发电厂实现节能目标。电工电子技术在发电环节的应用主要体现在变频调速技术、静止励磁技术的应用等，比如在火力发电生产过程中，风机水泵的运行能耗非常大，在火电设备总能耗中占比能够达到65%左右。再机上设备日常损耗，风机水泵已经成为阻碍火力发电节能化发展的一个重要因素。

在此方面，变频调速技术的应用可以有效解决风机水泵高能耗问题，通过对风机水泵速率进行动态调节，满足系统实际负荷需求，减少不必要的能源消耗。采用变频调速技术对其进行改造后的风机水泵，运行能耗能够下降35%左右，节能效果非常显著，而且也可以改变风机水泵高负荷的运行状态，减少设备损耗[3]。

静止励磁技术是一种非线性控制技术，其理念先进，配合全数字化计算机控制技术的应用，提高发电厂效益。目前，国内许多大型发电厂已经采用静止励磁技术对发电机组进行了改造，相比于传统励磁功能，静止励磁技术能够明显提升发电机组运行效率。另一方面，电工电子技术的应用与新能源发电技术的发展也有密切联系。太阳能发电是目前较为成熟的新能源发电技术，其核心器件是电流转换器。在电流转换器设计和制造过程中，主要依靠电工电子技术，对大规模集成电路进行转换，实现太阳能向电能的转换及存储。此外，在风力发电、水利发电生产过程中，电工电子技术也有重要应用，比如利用变速恒频励磁技术改变水流量和压力，提升发电机工作效率等。在未来的电力系统发展过程中，新能源发电所占的比重会逐渐增加，电工电子技术也将发挥出更重要的作用。

2.2 输电环节的应用措施

输电环节是整个电力系统中最为重要的一个环节，直接关系着电力系统工作效率和能耗水平。电工电子技术的应用对于提高输电环节系统工作效率、降低无功损耗都有重要作用。特别是在长距离直流输电过程中，电工电子技术的应用，可以为其输电安全性、稳定性提供保障。直流输电技术操作较为简单，在大规模输电过程中，不会出现无功损耗问题，而且适用于多种环境，即使地理条件较为复杂，也可以保证输电过程的稳定性。

目前，晶闸管、交流阀、变换器等都在高压直流输电中得到了应用，可有效提升输电设备自身转化能力。此外，电工电子技术在柔性交流输电过程中也有重要应用，通过将机械控制技术与计算机控制技术结合起来，保证电力输出的稳定性，减少不必要的损失。

在电工电子技术的快速发展下，市场上的设备和器件也逐渐成熟，可以利用电工电子设备取代传统电气开关等设备，强化输电系统控制能力，对输电系统加以完善。通过降低输电环节的电能损失，也可以帮助电力企业挽回大量的成本损失，从而提升电力企业的经营效益。

2.3 配电环节的应用措施

配电环节是整个电力系统的末端环节，也是最为复杂的一个环节。配电系统与用户的电力设备直接相连，电力设备类型众多，连接方式也有所不同，再加上运行操作方面的影响，可能影响系统运行稳定性。如果配电系统出现故障，会导致大范围停电，而且容易对用户的电力设备造成损坏，引发火灾和保障等严重后果。因此，配电系统的运行安全性和稳定性必须得到保障。

在此方面，电工电子技术也发挥着重要作用，通过对电能质量进行控制，抑制系统波动和谐波危害，避免对配电系统的正常运行产生影响。电工电子技术的应用主要可以对系统频率和电压等级进行控制，并根据电力系统的运行状态，及时对配电系统作出调节，确保其各项运行参数在合理范围以内。

此外，在配电系统运行过程中，也会受外界影响因素的干扰，可以通过采用电工电子技术，对环境运行参数进行监测。在电工电子设备的运行过程中，可以采用计算机系统采集运行参数，记录运行过程。根据系统的整体运行状况，对负荷及配网结构等进行调整。在此情况下，能够实现对配电系统的有效优化，提高供电可靠性。