謝祿江

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科學技術的不斷進步，電氣自動化在我國已取得了較大的發(fā)展與進步，特別是近年來各種新型電力電子器件、計算機以及網(wǎng)絡通信技術的應用，使得我國的電氣自動化水平不斷提高。文章從我國電氣自動化的現(xiàn)狀、電氣自動化技術新發(fā)展、我國電氣自動化的發(fā)展前景三個方面對電力系統(tǒng)中的電氣自動化應用進行簡單的分析。

關鍵詞：電力系統(tǒng)；電氣自動化；技術

中圖書分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）32-0106-02

從電氣自動化的發(fā)展歷程來看，電力系統(tǒng)中電氣自動化在我國發(fā)展已有50余年的歷史。雖然其引入我國的時間并不短，但是以前在電力系統(tǒng)中并沒有得到良好的發(fā)展，因此與發(fā)達國家相比我國電氣自動化的綜合水平有一定的差距。不過近些年，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科學技術的不斷進步以及電氣自動化逐漸突顯出的巨大的應用優(yōu)勢，其在電力系統(tǒng)中的發(fā)展已開始步入一個全新的歷史階段。在電氣自動化不斷創(chuàng)新和完善的過程中，其優(yōu)勢具體表現(xiàn)為廣泛的適用性以及寬闊的專業(yè)性。在我國大力建設電網(wǎng)以及電力系統(tǒng)良好的發(fā)展趨勢影響下電氣自動化開始蓬勃發(fā)展。

1 我國電氣自動化的現(xiàn)狀

我國電氣自動化的歷史可以追溯到建國初始，由于受當時經(jīng)濟實力及科技水平的限制，電氣自動化在我國并沒有獲得很好的發(fā)展。但是隨著我國經(jīng)濟的不斷騰飛、科學技術的改革創(chuàng)新，我國電氣自動化應用越來越廣。特別是IEC61131的頒布、OPC技術的出現(xiàn)以及計算機和多媒體技術的廣泛應用，更是使電子自動化在我國電力系統(tǒng)中有了極大的發(fā)展。

1.1 電氣自動化系統(tǒng)維護簡易

從當前電氣自動化的系統(tǒng)構成來看，還是以Windows NT、Internet Explore為主要的技術支撐，在電氣自動化的發(fā)展過程中這些技術形成了標準的操作規(guī)范和執(zhí)行語言，建立了標準的平臺。而隨著科技的不斷進步，電氣自動化系統(tǒng)的操作界面也日趨完善，使其更易于被企事業(yè)單位接受，從而使其得到了更廣泛的應用，并且也極大的方便了自動化系統(tǒng)的維護。

1.2 分布式控制應用

分布式控制系統(tǒng)又稱為分散控制系統(tǒng)，其由多臺計算機分別控制生產(chǎn)過程中多個控制回路，同時又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動控制系統(tǒng) 。由于在電氣自動化系統(tǒng)要實現(xiàn)對各個運行組成部分的有效調控和管理，而且還要處理好線路與設備、設備與設備之間的關系，因此分布式控制系統(tǒng)在電氣自動化系統(tǒng)中得到了很好的應用。

1.3 IEC 61131標準使編程接口標準化

在IEC61131標準頒布以前，由于各個生產(chǎn)廠商執(zhí)行的標準不同，導致電氣自動化系統(tǒng)元器件市場較為混亂，可能各種元器件的型號、使用功能甚至定義方式都有著相當大的差別，這樣就使設備不能很好的組合應用和進行統(tǒng)一管理。而在IEC61131標準出現(xiàn)后，使得各種元器件可以更好的組合應用，提升了其使用的效率。

2 電氣自動化技術新發(fā)展

2.1 變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

隨著電力電子技術的快速發(fā)展，極大地加快了電力電子元件更新?lián)Q代的速度，因此變換器電路也隨之變化。由于普通晶閘管有交流變頻的特點，因此以前在使用普通晶閘管時，電力系統(tǒng)中直流電路的運行總是處在交-直-交交替變換的狀態(tài)。然而隨著電力電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了第二代電力電子器件，其中PWM變換器逐漸取代了普通晶閘管，從而使電力系統(tǒng)的功率因素有了顯著的提升以及有效的解決了電動機在低頻區(qū)出現(xiàn)的轉矩脈動現(xiàn)象，但是也隨之帶來了較大的震動噪音。

一段時期內，這一問題困擾著大量相關的技術人員，直到美國威斯康星大學Divan教授研發(fā)出直流環(huán)逆變器，才有效的解決了這一難題。直流環(huán)逆變器實現(xiàn)了電子器件功能的靈活轉換，使其能在零電流或者是零電壓的條件下進行轉換，并且它完全消除了開關損耗。因此使系統(tǒng)運行成本得以降低，同時也減小了逆變器尺寸，有效的提升了逆變器的集成化程度。

2.2 全控型電力電子開關逐步取代半控型晶閘管

在20世紀50年代末出現(xiàn)了以晶閘管為代表的第一代電力電子器件，這種半控型器件標志著自動化控制進入了一個新的時代。然而隨著電力電子技術的發(fā)展，逐漸的出現(xiàn)一系列的全控型電力電子器件，典型的代表是：GTO、GTR、MOSTEFT，這些電子器件的出現(xiàn)標志著電力電子器件進入第二代。而IGBT的出現(xiàn)則是電力電子器件跨入了第三代。由于這些電子器件的額定電流、電壓以及開關時間不同，所以它們的適用范圍也不盡相同。

GTO（Gate-Turn-Off Thyristor）是可關斷晶閘管的簡稱，又稱門控晶閘管。其主要特點為：當門極加負向觸發(fā)信號時晶閘管能自行關斷；但由于其關斷的增益較低，所以GTO的主要缺陷是：需要一個大功率的關斷驅動電路。

GTR（Giant Transistor）是電力晶體管的簡稱，其是一種雙極型大功率高反壓晶體管，由于其功率非常大，所以它又被稱作為巨型晶體管。由于其過流能力較低、熱容量小，而且安全工作區(qū)以及二次擊穿現(xiàn)象受到外界影響較大，所以根據(jù)不同的特性需要配備相應的驅動電路和保護電路。

P-MOSTEFT是電力場效應晶體管的簡稱，其是用柵極電壓來控制漏極電流，它的顯著特點是驅動電路簡單，驅動功率小，開關速度快，工作頻率高。但是其電流容量小，耐壓低，通態(tài)電壓會隨著額定電壓的增加而急劇的增加

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是絕緣柵雙極晶體管的簡稱，其是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件。IGBT作為第三代電力電子器件的典型代表，其綜合了GTR的低導通壓降和MOSFET的高輸入阻抗兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，從而使驅動功率小而飽和壓降低。

2.3 交流調速控制理論日漸成熟

矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉矩的目的。

2.4 智能保護與綜合自動化技術

根據(jù)電氣自動化的需要，我國從事該方向的研究人員加大了對電力系統(tǒng)繼電保護新理論的研究力度，并結合我國實際情況將國內外最新的技術和理論應用于電力系統(tǒng)繼電保護裝置中，例如：人工智能、綜合自動控制理論、模糊理論、自適應理論以及網(wǎng)絡通信、微機技術等。從而使新型保護裝置進入了智能化時代，也極大地提高了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。同時，我國科技工作者結合我國實情對自動化系統(tǒng)也進行了多年的研究，其中研制的分層分布式綜合自動化裝置能夠適用于我國35～500kV的各種電壓等級的變電站。

2.5 電力系統(tǒng)自動化實時仿真系統(tǒng)

在軟件仿真方面，研究人員則對電力系統(tǒng)實時仿真建模以及電力系統(tǒng)負荷動態(tài)特性監(jiān)測等進行了深入的研究分析，并且還引進了加拿大TEQSIM公司研發(fā)的電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實時仿真系統(tǒng)，從而建成了我國具備混合實時仿真環(huán)境能力的實驗室。這套仿真系統(tǒng)可以模擬進行電力系統(tǒng)在不同環(huán)境下的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)實驗，為科學研究提供大量的試驗數(shù)據(jù)，同時其還可以與多種不同的控制裝置構成閉環(huán)系統(tǒng)，從而可以對新裝置進行測試，為智能保護、靈活輸電系統(tǒng)的研究提供一定的實驗條件。

2.6 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動化技術

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電三部分組成。配電自動化技術是服務于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造建設的重要技術，其主要是利用電力電子技術、網(wǎng)絡通信技術等與電力設備相結合， 并采用配電網(wǎng)遞歸虛擬流算法進行潮流計算以及應用現(xiàn)代人工智能灰色神經(jīng)元算法進行負荷預測。

2.7 人工智能在電力系統(tǒng)中的應用

根據(jù)我國電力系統(tǒng)的實際情況以及我國電力工業(yè)的發(fā)展需要，研究人員開始了將模糊邏輯、專家系統(tǒng)以及進化理論等應用到電力系統(tǒng)的故障診斷、運行分析以及系統(tǒng)的規(guī)劃設計等方面的研究分析，從而使電力系統(tǒng)運行和控制逐步實現(xiàn)智能化成為可能。

3 我國電氣自動化的發(fā)展前景

隨著第三次科技革命各種新技術的應用，電氣自動化開始散發(fā)出巨大的活力，并為其帶來了廣闊的前景，電氣自動化不僅可以與新興的科技成果相結合應用于科技創(chuàng)新的實踐中，而且還可以運用于工業(yè)生產(chǎn)。另外，伴隨我國電網(wǎng)的大力建設，也為其帶來了巨大的發(fā)展空間。

雖然電氣自動化在我國已有50余年的發(fā)展歷史，但是我國的電力系統(tǒng)綜合自動化技術起步卻相對較晚，因此在某些技術方面與國外存在著一定的差距。所以在電氣自動化應用越來越普遍的今天，我們不僅要學習和借鑒國外的先進技術，而且需要根據(jù)我國電力系統(tǒng)的實際情況以及科學技術的發(fā)展水平，自主研發(fā)出更適用于我國電力系統(tǒng)的綜合自動化系統(tǒng)。

4 結 語

隨著科學技術的不斷進步，電力電子技術也快速發(fā)展，從而促進了電氣自動化應用的普遍化，也使其越來越廣泛并深入的應用于電力系統(tǒng)之中。這些都使得電力系統(tǒng)的運行及管理方式有了極大地改變，各種新技術、新理論在電氣自動化中的應用也促進了各專業(yè)知識、技術的融合和滲透，而這些反過來又推動著電力系統(tǒng)電氣自動化的不斷發(fā)展和進步。相信隨著科技的日新月異，電力系統(tǒng)的科技含量將越來越高。

參考文獻：

[1] 張俊.電力系統(tǒng)中電氣自動化技術的探索[J].中國新技術新產(chǎn)品，2011，（3）.

[2] 董小震.我國電氣自動化技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢探討[J].科技風，2011，（13）.

[3] 劉海龍.淺談電氣自動化的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].黑龍江科技信息，2010，（6）.