電子電工技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用
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摘要:我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)各類科學(xué)技術(shù)呈現(xiàn)暴發(fā)式增長(zhǎng)，而作為工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)技術(shù)，電子電工技術(shù)對(duì)于工業(yè)健康發(fā)展具有重要意義，在電力系統(tǒng)方面表現(xiàn)則集中于穩(wěn)定運(yùn)行、安全生產(chǎn)。本文從電子電工技術(shù)視角出發(fā)，針對(duì)其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，旨在摸索工業(yè)發(fā)展有效渠道，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供有價(jià)值參考內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。
關(guān)鍵詞:電子電工技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用
以傳統(tǒng)電工技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合電子信息技術(shù)形成的電子電工技術(shù)具有智能化特點(diǎn)，可以根據(jù)電力系統(tǒng)不同需求及時(shí)調(diào)節(jié)用電幅度，為人們生產(chǎn)生活創(chuàng)造良好供電條件。同時(shí)，電子電工技術(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行起到基礎(chǔ)性調(diào)整作用，對(duì)于未來經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，對(duì)摸索未來健康經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)方向轉(zhuǎn)變等宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
1電子電工技術(shù)的特點(diǎn)
1．1集成化
借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，整合涉及電子電工應(yīng)用的相關(guān)電力儀器，對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)中以邏輯控制器為技術(shù)核心的一級(jí)設(shè)備，以及將數(shù)學(xué)運(yùn)算模型為應(yīng)用核心的二級(jí)設(shè)備，在常規(guī)電力系統(tǒng)無法起到有效緩存應(yīng)用類型問題，使用集成化方式進(jìn)行高效解決。其應(yīng)用方向?yàn)?使用二級(jí)緩存容納一級(jí)處理器，從而實(shí)現(xiàn)高度集成;將器件作為單位進(jìn)行并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)電壓集成;僅有單元器件的基片獨(dú)立使用［1］。在過去較長(zhǎng)一段時(shí)間，電工技術(shù)對(duì)于器件實(shí)際安裝方式是使用分開安裝，但目前電子電工技術(shù)則利用集成器件完成基片安裝。
1．2高頻化
電子電工技術(shù)擁有集成化特點(diǎn)，同時(shí)其作業(yè)效率較高，呈現(xiàn)高頻化運(yùn)作。較為典型代表當(dāng)屬通過調(diào)節(jié)絕緣柵雙極型晶體管極開關(guān)速度，借助其擁有較強(qiáng)系統(tǒng)承受能力，在變頻器或調(diào)速電路應(yīng)用較為廣泛。而且，也可以為電子器件運(yùn)行建設(shè)良好作業(yè)環(huán)境，推動(dòng)其高效運(yùn)行。在電力系統(tǒng)應(yīng)用方面，則是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)革新的重要研究手段。對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)電力資源高質(zhì)量生產(chǎn)、低損耗運(yùn)輸具有較強(qiáng)研究意義。
1．3全控化
電子電工技術(shù)的全控化集中在借助半控型普通晶閘管，實(shí)現(xiàn)器件自動(dòng)關(guān)斷，提升電力設(shè)備運(yùn)營(yíng)自主判斷能力，提高系統(tǒng)適應(yīng)性。尤其是針對(duì)器件自動(dòng)關(guān)斷，對(duì)于電氣設(shè)備應(yīng)用是一項(xiàng)巨大突破內(nèi)容，也是電子電工技術(shù)全控化重要應(yīng)用條件。電子電工技術(shù)成功解決傳統(tǒng)電子器件復(fù)雜電路問題，將系統(tǒng)大幅度簡(jiǎn)化，并將其全控化特點(diǎn)與電力系統(tǒng)進(jìn)行整合，有效提升電力設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，提高使用效率。
1．4高效化
借助電子電工技術(shù)高效化優(yōu)勢(shì)，可以有效減少器件應(yīng)用時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞問題，也可以有效促進(jìn)電力設(shè)備提升當(dāng)前應(yīng)用效率，典型案例當(dāng)屬利用電阻降壓方式，提升電子器件使用效率，從而降低電流在電阻上額外損耗。借助電子電工技術(shù)的全控化、集成化兩種特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其高效化，提升器件閉合開啟速率，有效降低因頻繁開關(guān)產(chǎn)生器件損壞，進(jìn)而推動(dòng)電力系統(tǒng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，從現(xiàn)象上則是表現(xiàn)工作與運(yùn)行效率有大幅度改善［2］。而且高效運(yùn)行也是社會(huì)發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)最實(shí)際需求，所以無論是電子電工技術(shù)，還是其他實(shí)用型技術(shù)，都要以提升電力系統(tǒng)運(yùn)行高效為主要研究方向，從而提升電力生產(chǎn)質(zhì)量與效率。
2電子電工技術(shù)在電力系統(tǒng)作用
改進(jìn)電子電工技術(shù)，使其在應(yīng)用層面產(chǎn)生優(yōu)化，可以有效提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，并讓其安全性獲得實(shí)質(zhì)性保障，對(duì)于用電合理規(guī)范。而且，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入電力系統(tǒng)中，可以對(duì)常規(guī)電子電工技術(shù)有效改進(jìn)，完成電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)全流程實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而穩(wěn)定電力指標(biāo)，使其在標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行上下浮動(dòng)，從而降低過多電力資源消耗，高效利用電力資源，避免造成嚴(yán)重資源浪費(fèi)［3］。也在另一個(gè)層面強(qiáng)力推動(dòng)機(jī)電一體化快速發(fā)展，從而有效提升電力資源生產(chǎn)質(zhì)量，推動(dòng)應(yīng)用水平進(jìn)一步發(fā)展。整合機(jī)械技術(shù)與電子電工技術(shù)的機(jī)電一體化，對(duì)于當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的社會(huì)需求可以有效滿足。無論是電子電工技術(shù)未來發(fā)展方向，還是電力系統(tǒng)研究方向，都將以高度集成形式存在。尤其是在我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要大量電力資源，現(xiàn)有電力系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足人們生產(chǎn)生活需求，無論是行業(yè)轉(zhuǎn)型還是人們需求，電子電工技術(shù)都會(huì)在改進(jìn)中對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而穩(wěn)定國(guó)民經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)健康轉(zhuǎn)型。信息技術(shù)在發(fā)展中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新電子電工技術(shù)，也為自身進(jìn)一步發(fā)展提供優(yōu)良條件，兩者共同進(jìn)步，進(jìn)而全方位推動(dòng)電力系統(tǒng)快速運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展，從而有效降低人力成本支出，節(jié)約財(cái)力消耗，進(jìn)而推動(dòng)電子電工技術(shù)朝實(shí)用化方向穩(wěn)定前進(jìn)。同時(shí)，電子電工技術(shù)應(yīng)用與電力系統(tǒng)，對(duì)于電力系統(tǒng)摸索未來可行性方案也具有較強(qiáng)意義，可以利用電子電工技術(shù)為建設(shè)基礎(chǔ)，整合其他例如大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)，為以電力系統(tǒng)為代表的工業(yè)生產(chǎn)提供研究方向。
3電子電工技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
3．1發(fā)電過程
作為精密但龐大的應(yīng)用性系統(tǒng)，電力系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)過程涉及多種設(shè)備，可以電子電工技術(shù)應(yīng)用層面大幅度提升設(shè)備應(yīng)用效果，主要集中在靜止勵(lì)磁與變頻調(diào)速兩種技術(shù)。大型電廠運(yùn)用多使用靜止勵(lì)磁設(shè)備維持生產(chǎn)，但是在電子電工技術(shù)逐漸成為工業(yè)發(fā)展主要研究方向的當(dāng)下，靜止勵(lì)磁已經(jīng)稍顯落后，無法有效滿足電力系統(tǒng)高效運(yùn)行的實(shí)際需求，所以靜止勵(lì)磁進(jìn)行技術(shù)革新已經(jīng)是大勢(shì)所趨［4］。靜止電磁可以劃分為發(fā)電調(diào)節(jié)與主電路兩條支路，并結(jié)合放大器、整流電路等多種應(yīng)用型設(shè)備維持電力供應(yīng)。因?yàn)槠湫阅芊€(wěn)定，價(jià)格相對(duì)便宜，所以綜合性價(jià)比較高，大型電廠運(yùn)營(yíng)仍以靜止勵(lì)磁技術(shù)為主，而電子電工技術(shù)只是部分取代，全面代替仍需要一段時(shí)間綜合審視。而且應(yīng)用靜止勵(lì)磁技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中去掉勵(lì)磁機(jī)，有效提升運(yùn)行機(jī)制高效協(xié)調(diào);影響水力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率是水頭壓力不穩(wěn)定，以及流量無法滿足生產(chǎn)需求。而使用變頻調(diào)速技術(shù)可以在穩(wěn)定水頭壓力的同時(shí)，提升過水流量，從而全面提升發(fā)電效率。變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)于降低風(fēng)水機(jī)泵能量消耗具有較強(qiáng)效果，尤其是目前發(fā)電廠風(fēng)水機(jī)在系統(tǒng)運(yùn)行具有較強(qiáng)能源消耗特點(diǎn)，所以變頻調(diào)速技術(shù)具有較強(qiáng)實(shí)用性。同樣，風(fēng)電發(fā)電需要較高風(fēng)速驅(qū)動(dòng)扇葉運(yùn)行，所以無法實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍建設(shè)風(fēng)力發(fā)電，造成一定局限性。而利用電子電工技術(shù)的變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，從而將轉(zhuǎn)子運(yùn)行速度與其自轉(zhuǎn)速度保持相同頻率，以穩(wěn)定輸出電流方式提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，進(jìn)而全方位提升電力系統(tǒng)實(shí)用性。通過調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)高壓低壓轉(zhuǎn)換效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)泵變頻調(diào)速，從而有效降低系統(tǒng)成本消耗，進(jìn)而提升工作效率［5］。但是考慮到當(dāng)前電子電工技術(shù)的變頻應(yīng)用并不成熟，仍需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行應(yīng)用研究。而在清潔能源研究方面，我國(guó)在太陽能系統(tǒng)應(yīng)用理論研究較為成熟，但是使用電子電工構(gòu)建大型設(shè)備集成化管理，仍需要一段時(shí)間摸索。
3．2輸電環(huán)節(jié)
作為電力系統(tǒng)應(yīng)用重要環(huán)節(jié)，輸電環(huán)節(jié)也是電工電子技術(shù)應(yīng)用最為廣泛內(nèi)容，主要集中在提升電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，減少不利因素產(chǎn)生負(fù)面影響等［6］。目前，電工電子技術(shù)集中在輸電環(huán)節(jié)直流與交流輸電技術(shù)方面。直流輸電技術(shù)使用較為安全，具有較強(qiáng)穩(wěn)定性，而且操作簡(jiǎn)單，沒有額外作業(yè)門檻，尤其是對(duì)于跨越多個(gè)地區(qū)的大規(guī)模輸電電網(wǎng)，應(yīng)用直流輸電技術(shù)可以大幅度降低因長(zhǎng)距離輸電導(dǎo)致輸電網(wǎng)電路過大，造成額外能源損耗問題。直流輸電技術(shù)具有較強(qiáng)適應(yīng)能力，各類復(fù)雜地形地貌并不影響輸電質(zhì)量，這也是長(zhǎng)途輸電廣泛應(yīng)用原因之一。尤其是在當(dāng)前社會(huì)對(duì)電力資源需求影響下，直流輸電技術(shù)發(fā)展已經(jīng)逐漸接近瓶頸，需要由電工電子技術(shù)作為助推器，對(duì)其進(jìn)行技術(shù)革新，從而改善當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用無法進(jìn)一步突破實(shí)際問題;而交流輸電技術(shù)主要優(yōu)勢(shì)則集中在可以使用柔性交流方式進(jìn)行輸電，其原理與彈性補(bǔ)償類似，具有較強(qiáng)靈活性，是在原有交流系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化，獲得新型輸電技術(shù)。交流輸電技術(shù)在控制電力系統(tǒng)發(fā)電效率、穩(wěn)定輸電系統(tǒng)電壓具有重要意義，還可以有效控制電力資源運(yùn)輸能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸電。電工電子技術(shù)目前在直流輸電系統(tǒng)方面也有相應(yīng)規(guī)劃，即將其從單一直流輸電改造為混合直流輸電。在這個(gè)過程中，重點(diǎn)關(guān)注柔性直流換流站運(yùn)行質(zhì)量，將會(huì)直接影響混合直流應(yīng)用質(zhì)量是否可以支撐電力系統(tǒng)高效運(yùn)營(yíng)。所以，柔性直流換流站需要擁有可以針對(duì)直流架空線路出現(xiàn)故障，可以及時(shí)重啟相關(guān)功能。目前使用換流器增強(qiáng)換流站綜合性能，或者增設(shè)相應(yīng)設(shè)備，使其獲得直流故障穿越能力，研究學(xué)界主要方向?yàn)楹笳?。借助全橋模塊擁有負(fù)電平輸出性能，所以將全橋與半橋模塊根據(jù)實(shí)際電力系統(tǒng)需求進(jìn)行按比例使用，對(duì)于直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定供電具有較強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值。
3．3配電環(huán)節(jié)
配電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)穩(wěn)定電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全用電，從而提升電力生產(chǎn)質(zhì)量。電工電子技術(shù)可以對(duì)配電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步升級(jí)改造，全面提升性能指標(biāo)，全面推動(dòng)高質(zhì)量電力生產(chǎn)，避免出現(xiàn)多種不利于電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)安全隱患，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高質(zhì)量運(yùn)營(yíng)。為穩(wěn)定電力系統(tǒng)生產(chǎn)，會(huì)使用變壓器進(jìn)行電壓調(diào)控，但是其不僅占據(jù)較大空間，使用不當(dāng)極易造成嚴(yán)重環(huán)境污染［7］。而且變壓器在一定程度上也會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)供電產(chǎn)生負(fù)面效果，無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電目的。電工電子技術(shù)從實(shí)際問題出發(fā)，對(duì)該為進(jìn)行有效改善，從而對(duì)以往配電系統(tǒng)存在缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，通過對(duì)電力運(yùn)行進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行全方位無死角的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從根本上提高輸電質(zhì)量，有效提升配電系統(tǒng)提供電力能源質(zhì)量，進(jìn)而推動(dòng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，電工電子技術(shù)也可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，針對(duì)配電設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況，選擇合適處理方案，進(jìn)而對(duì)配電設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，通知相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行處理，避免對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)配電設(shè)備及系統(tǒng)產(chǎn)生各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一處理，分析數(shù)據(jù)內(nèi)容與未來發(fā)展趨勢(shì)，深層次挖掘數(shù)據(jù)潛在內(nèi)容，提升數(shù)據(jù)收集價(jià)值，尋找電力系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈波動(dòng)原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為提升電力生產(chǎn)質(zhì)量提供技術(shù)支撐。
3．4節(jié)能降損
為降低電力系統(tǒng)運(yùn)行損耗，電工電子技術(shù)使用對(duì)原有電動(dòng)機(jī)進(jìn)行更換，使用變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行調(diào)速，或者對(duì)無功損耗進(jìn)行全面掌控，對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)具有較強(qiáng)節(jié)能降損效果。借助降低電動(dòng)機(jī)能量損耗，可以有效控制電力系統(tǒng)能源消耗，目前多使用電工電子技術(shù)對(duì)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在能源損耗控制方面具有較強(qiáng)效果。在一些風(fēng)力或水力發(fā)電，廣泛使用電工電子技術(shù)調(diào)節(jié)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)，例如風(fēng)力發(fā)電與水力發(fā)電，從本質(zhì)上提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，提高適用性，在無極調(diào)速方面也有較強(qiáng)意義［8］。但是，這種方法雖然在一定程度上降低能源損耗，但是需要前期投入較大應(yīng)用成本，使用不當(dāng)極易引起嚴(yán)重污染，所以仍需要對(duì)變負(fù)荷電動(dòng)機(jī)開展進(jìn)一步研究;而使用電工電子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效無功補(bǔ)償，降低電力系統(tǒng)應(yīng)用損耗。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，部分電能會(huì)直接產(chǎn)生消耗，將其轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能等有功功率，而無功功率則是電氣設(shè)備持續(xù)做功必要條件，即電能發(fā)生轉(zhuǎn)換，但是其本質(zhì)并不是消耗，可以實(shí)現(xiàn)電能產(chǎn)生周期性轉(zhuǎn)換。例如將磁場(chǎng)建立在電磁元件中，從而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)部分電能。目前電工電子技術(shù)對(duì)于無功補(bǔ)償主要有以下幾種方式:將電容器組并聯(lián)，并將其安裝在高低壓配電線路，實(shí)現(xiàn)集中補(bǔ)償;將補(bǔ)償電容器并聯(lián)，將其安裝在配電變壓器低壓一側(cè)的分組補(bǔ)償;僅將電容器并聯(lián)后，將其安裝在獨(dú)立電動(dòng)機(jī)位置的就地補(bǔ)償。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用無功補(bǔ)償設(shè)備，可以有效降低電力系統(tǒng)消耗功率，在提升功率因數(shù)的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行電力運(yùn)輸潛力進(jìn)一步挖掘。但是在使用電工電子技術(shù)對(duì)無功補(bǔ)償應(yīng)用容量進(jìn)行確定時(shí)，需要注意電力系統(tǒng)如果自身荷載較小，要盡可能降低過量補(bǔ)償可能性，避免因使用無功補(bǔ)償，造成電力系統(tǒng)線路損耗發(fā)生不正常上升，難以有效提升實(shí)際應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效率的。而且在功率因數(shù)不斷提升，反而會(huì)讓無功補(bǔ)償出現(xiàn)邊際效應(yīng)，即進(jìn)一步提升降低損耗效果，需要投入額外成本，所以僅需要將功率因數(shù)控制在0．95即可滿足無功補(bǔ)償需求。
4結(jié)語
電子電工技術(shù)作為工業(yè)發(fā)展技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)于各個(gè)行業(yè)都具有基礎(chǔ)參考價(jià)值，尤其是在我國(guó)積極摸索未來工業(yè)發(fā)展道路的當(dāng)下，未來一段時(shí)間將會(huì)集中力量，重點(diǎn)研究電子電工技術(shù)理論內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也會(huì)迎來新一輪經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。所以，從事包括電力行業(yè)在內(nèi)的工業(yè)技術(shù)型人才，應(yīng)該對(duì)電子電工技術(shù)有充分了解，積極學(xué)習(xí)理論內(nèi)容，使其成為未來工作重要工具，進(jìn)而提升個(gè)人綜合能力與專業(yè)素質(zhì)。
作者:鄭學(xué)騰 單位:寧德技師學(xué)院