電力工程中電氣自動化技術探析

姜宣任

摘要：近幾年來，隨著我國電力技術的不斷深入發展，所應用的范圍越來越廣泛，適用性越來越強，而電氣自動化技術作為電力技術中重要的組成部分，成為了目前最活躍、最充滿生機、最富有開發情景的綜合學科，通過多種高科技技術的合成，在國民經濟各個部門中都發揮著十分重要的作用，下面就電氣自動化技術的一些發展趨勢進行綜合探討，為電力技術的更快、更好的發展提高依據。

關鍵詞：電力工程;電氣自動化;自動化技術

一、電氣自動化技術概述

電氣自動化技術是將現代的電子技術、信息的處理技術以及網絡通信技術融為一體的基礎上，發展起來的綜合技術，是在電力工程的電力系統中實現遠程監控以及監視管理的有效地途徑。電氣自動化技術在電力工程中發揮著越來越重要的作用，在新技術的廣泛應用下，傳統的技術正在逐漸的被取代，從而更加促進了電氣自動化技術的發展。電氣自動化技術，為電力系統的平穩運行提供了良好的條件，并且隨著發展，電力系統也得到了更為優質的服務。電力系統自動化技術的要求主要有：①保證電力系統各部分的技術要求，以實現設備的安全以及經濟，并以設備的實際運行為主要的依據，保證操作人員實際的控制和協調;②盡量的利用電氣自動化技術進行安全性能的改善，從而可以減少事故，并能夠節省人力，避免緊急事故的發生和發展;③還要對電力系統的整體數據以及參數進行檢驗、收集并對之進行處理，保證各系統的正常運行;④保證電力系統各部分的安全以及經濟。

二、全控型電力電子開關逐步取代半控型晶閘管

50 年代末出現的晶閘管標志著運動控制的新紀元。它是第一代電子電力器件，在我國至今仍廣泛用于直流和交流傳動控制系統。隨著交流變頻技術的興起，相繼出現了全控式器件 ― CTR、 GTO 、 P - MOSEFT 等。這是第二代電力電子器件。由于目前所能生產的電流/電壓定額和開關時間的不同，各種器件各有其應用范圍。

由于GIR 、GTO 等雙極性全控性器件必須要有較大的控制電流，因而使門極控制電路非常龐大，從而促進廠新一代具有高輸人阻抗的 MOS 結構電力半導體器件的一切。功率 MOSFET 是一種電壓驅動器件，基本上不要求穩定的驅動電流，驅動電路只需要在器件開通時提供容性充電電流，而關斷時提供放電電流即可，因此驅動電路很簡單。它的開關時間很快，安全工作區十分穩定，但是 P - MOSFET 的通態電壓降隨著額定電壓的增加而成倍增大，這就給制造高壓 P - MOSFET 造成了很大困難。

IGBT是 P -MOSFET 工藝技術基礎上的產物，它兼有 MOSFET 高輸人阻抗、高速特性和 GTR 大電流密度特性的混合器件。

MOS 控制晶閘管（ MCT ）是一種在它的單胞內集成了 MOSFET的品閘管，利用M OS 門來控制品閘管的開通和關斷，具有晶閘管的低通態電壓降，但其工作電流密度遠高 IGBT和 GTR ，在理論上可制成幾千伏的阻斷電壓和幾十千赫的開關頻率，且其關斷增益極高。

IGBT和MGT 這一類復合型電力電子器件可以稱為第三代器件。在器件的復合化的同時，模塊即把變換器的雙臂、半橋乃至全橋組合在一起大規模生產的器件也已進入實用。

三、當前電力系統自動化依賴IT技術向前發展的重要熱點技術

1、電力一次設備智能化

常規電力一次設備和二次設備安裝地點一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強信號電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設備智能化是指一次設備結構設計時考慮將常規二次設備的部分或全部功能就地實現，省卻大量電力信號電纜和控制電纜，通常簡述為一次設備自帶測量和保護功能。如常見的“智能化開關”、“智能化開關柜”、“智能化箱式變電站”等。

2、電力一次設備在線狀態檢測

對電力系統一次設備如發電機、汽輪機、變壓器、斷路器、開關等設備的重要運行參數進行長期連續的在線監測，不僅可以監視設備實時運行狀態，而且還能分析各種重要參數的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設備的維修保養周期，提高設備的利用率，為電力設備由定期檢修向狀態檢修過度提供保障。近年來電力部門投入了很大力量與大學、科研單位合作或引進技術，開展在線狀態檢測技術研究和實踐并取得了一些進展，但由于技術難度大，專業性強， 檢測環境條件惡劣，要開發出滿意的產品還需一定時日。

3、光電式電力互感器

電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設備，其作用是按一定比例關系將輸電線路上的高電壓和大電流數值降到可以用儀表直接測量的標準數值，以便用儀表直接測量。其缺點是隨電壓等級的升高絕緣難度越大，設備體積和質量也越大;信號動態范圍小，導致電流互感器會出現飽和現象，或發生信號畸變;互感器的輸出信號不能直接與微機化計量及保護設備接口。因此不少發達國家已經成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協會已發布了電子式電壓、電流互感器的標準。國內也有大專院校和科研單位正在加緊研發并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數的影響而使穩定性不夠理想。另一關鍵技術是，光電互感器輸出的信號比電磁式互感器輸出的信號要小得多，一般是毫安級水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護裝置，需要在就地轉換為數字信號后通過光纖接口送出，模數轉換、光電轉換等電子電路部分在結構上需要與互感器進行一體化設計。在這里，電磁兼容、絕緣、耐環境條件、電子電路的供電電源同樣是技術難點之一。

四、結束語

隨著電力系統的深入發展和應用，電氣自動化技術在電力工程中所起到的作用也越來越突出，電氣自動化技術作為當前最具有發展前景，最活躍，最具研究價值的綜合性學科之一，在電力工程發展和應用中電氣自動化技術起著十分重要的作用。

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（作者單位：遼寧金峽灣建筑工程有限公司）