電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 一 電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀 概論 我國電力工業(yè)正以 大機(jī)組 大電網(wǎng) 高電壓 高參數(shù) 高度自動 化 等 三大三高 的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的模式超長規(guī)模的建設(shè)與發(fā)展 因此對工 程技術(shù)設(shè)計人員的素質(zhì)和能力提出了更新和更高的要求 未來的幾十年 我國 電力系統(tǒng)和電氣工程會依然保持較快發(fā)展趨勢 光伏發(fā)電和其他可再生資源將 得到快速發(fā)展 新的電力電子技術(shù) 電工材料 計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 控制與管 理手段具有巨大影響潛力 1 電機(jī)的驅(qū)動及控制 逆變器的出現(xiàn)推動了交流電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩控制的發(fā)展 這使得電機(jī)在僅僅 30 年就應(yīng)用到了不可思議的領(lǐng)域 功率半導(dǎo)體元件和數(shù)字控制技術(shù)的進(jìn)步使得 電機(jī)驅(qū)動能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置和速度控制 交流驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用也帶來了能 源節(jié)約和系統(tǒng)效率的提高 電機(jī)本體及其控制技術(shù)在近幾年取得相當(dāng)大的進(jìn)步 這要?dú)w功于半導(dǎo)體技術(shù) 的空前發(fā)展帶來的電力電子學(xué)領(lǐng)域的顯著進(jìn)步 電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利處已經(jīng) 觸及各種各樣的設(shè)備 從大型工業(yè)設(shè)備像鋼鐵制造廠 造紙廠的軋鋼機(jī)等 到 機(jī)床和半導(dǎo)體制造機(jī)中使用的機(jī)電一體化設(shè)備 交流電機(jī)控制器包括異步電機(jī) 控制器和永磁電機(jī)控制器 這兩者在電機(jī)驅(qū)動業(yè)的全過程中起著關(guān)鍵性作用 目前 異步電動機(jī)矢量控制技術(shù) 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)乃至無傳感器的直接轉(zhuǎn) 矩控制技術(shù)已實(shí)用化 2 電力電子技術(shù)的應(yīng)用 半導(dǎo)體的出現(xiàn)成為 20 世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)的一項最重大的突破 標(biāo)志著電子 技術(shù)的誕生 而由于不同領(lǐng)域的實(shí)際需要 促使半導(dǎo)體器件自此分別向兩個分 支快速發(fā)展 其中一個分支即是以集成電路為代表的微電子器件 而另一類就 是電力電子器件 特點(diǎn)是功率大 快速化 自 20 世紀(jì)五十年代末第一只晶閘管 問世以來 電力電子技術(shù)開始登上現(xiàn)代電氣傳動技術(shù)舞臺 以此為基礎(chǔ)開發(fā)的 可控硅整流裝置 是電氣傳動領(lǐng)域的一次革命 使電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)變 流機(jī)組和靜止離子變流器進(jìn)入由電力電子器件構(gòu)成的變流器時代 這標(biāo)志著電 力電子的誕生 電子電力技術(shù)包括電力電子器件 變流電路和控制電路 3 部分 是以電力 為處理對象并集電力 電子 控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的綜合性學(xué)科 電力技術(shù)涉及發(fā)電 輸電 配電及電力應(yīng)用 電子技術(shù)涉及電子器件和由各種 電子電路所組成的電子設(shè)備和系統(tǒng) 控制技術(shù)是指利用外加的設(shè)備或裝置使機(jī) 器設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行 電力電子器件 是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ) 電力電子器件對電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換就是電子電力技 術(shù)的利用 在 21 世紀(jì)已經(jīng)成為一種高新技術(shù) 影響著人們生活的各種領(lǐng)域 因 此對對電子電力技術(shù)的研究具有時代意義 傳統(tǒng)電力電子技術(shù)是以低頻技術(shù)處理的 現(xiàn)代電力電子的發(fā)展向著高頻技 術(shù)處理發(fā)展 以功率 MOS FET 和 IGBT 為代表的 集高頻 高壓和大電流于一身 的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件的出現(xiàn) 表明已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電子電力技術(shù)發(fā)展時代 20 世紀(jì)以來 電力電子作為自動化 節(jié)材 節(jié)能 機(jī)電一體化 智能化的 基礎(chǔ) 正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化 產(chǎn)品性能綠色化 硬件結(jié)構(gòu)模塊化的現(xiàn)代化方 向發(fā)展 3 電力系統(tǒng)及其自動化控制 電力系統(tǒng)自動化即對電能生產(chǎn) 傳輸和管理實(shí)現(xiàn)自動控制 自動調(diào)度和自 動化管理 電力系統(tǒng)自動化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過程的自動檢測 調(diào)節(jié)和控制 系統(tǒng) 和元件的自動安全保護(hù) 網(wǎng)絡(luò)信息的自動傳輸 系統(tǒng)生產(chǎn)的自動調(diào)度 以及企 業(yè)的自動化經(jīng)濟(jì)管理等 電力系統(tǒng)自動化的主要目標(biāo)是保證供電的電能質(zhì)量 頻率和電壓 保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠 提高經(jīng)濟(jì)效益和管理效能 電力系統(tǒng)自動化是電力系統(tǒng)一直以來力求的發(fā)展方向 它包括 發(fā)電控制的 自動化 電力系統(tǒng)信息傳輸自動化 電力調(diào)度的自動化 電力系統(tǒng)反事故自動 裝置 配電自動化 電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動化 4 工業(yè)電氣控制 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 特別是計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 以及新型控制 策略的出現(xiàn) 使電氣控制系統(tǒng)從控制結(jié)構(gòu)到控制理念均發(fā)生了根本的變化 利 用工業(yè)電氣自動化 我們能夠有效的節(jié)約資源 降低成本 獲得更大的經(jīng)濟(jì)和 社會效益 其未來將向現(xiàn)代分布是式 開放被信息化發(fā)展 5 新能源及發(fā)電技術(shù) 光伏發(fā)電將呈現(xiàn)大規(guī)模集中接入與分散接入并舉的發(fā)展態(tài)勢 一是需要 建設(shè)完備的新能源發(fā)電的資源數(shù)據(jù)平臺和運(yùn)行數(shù)據(jù)平臺 二是要進(jìn)行新能源電 站模型的深化研究 掌握風(fēng)電 光伏等新能源電站的參數(shù)辨識技術(shù) 三是結(jié)合 新能源發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度對仿真分析提出的新要求 研究適用于不同時空尺度 下的時序仿真技術(shù) 四是新能源并網(wǎng)規(guī)劃技術(shù) 開發(fā)相應(yīng)的工具軟件 一是分 布式新能源的配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計技術(shù) 二是分布式新能源接入配電網(wǎng)運(yùn)行控制 技術(shù) 三是在分布式儲能 用戶側(cè)的能源高效利用方面進(jìn)行研究 使得現(xiàn)有配 電網(wǎng)能夠適應(yīng)供電結(jié)構(gòu)變化帶來的運(yùn)行方式差異 逐步實(shí)現(xiàn)分布式新能源的即 插即用 二 針對電氣工程發(fā)展趨勢 本專業(yè)的應(yīng)對及應(yīng)用 1 針對電機(jī)驅(qū)動的發(fā)展趨勢 現(xiàn)在本院在設(shè)計過程中 對有節(jié)能要求的設(shè)備均 采用了電動機(jī)變頻調(diào)速技術(shù) 電氣專業(yè)配合自控專業(yè) 共同實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制 以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo) 如 空調(diào)送風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速控制 冷凍水泵 冷卻水泵的變 頻調(diào)速控制等在工程設(shè)計中大量采用 2 針對電力電子技術(shù)的發(fā)展 有源濾波技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)有 新型補(bǔ)償濾波裝置 SVG 的逐漸采用 均是新技術(shù)發(fā)展的實(shí)際成果 電力諧波對電力網(wǎng) 包括用戶 危害是十分嚴(yán)重的 它是一種電力污染 一 種人們看不見 嗅不到 摸不著的污染 所以往往不被人們注意 諧波的危害 主要表現(xiàn)在 加速電容器老化 甚至使電容器爆炸 導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動作 影響電 動機(jī)效率和正常運(yùn)行 縮短電動機(jī)壽命 增加變壓器和線路損耗 影響和干擾 測量控制儀器 通訊系統(tǒng)工作 靜止無功發(fā)生器 SVG Static Var Generator 的基本原理是指將自換相 橋式電路通過電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上 適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓 的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流 就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足 要求的無功電流 實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?低壓電力有源濾波和無功綜合補(bǔ)償裝置通過數(shù)字化控制系統(tǒng)對電網(wǎng)的無功 電流及諧波電流進(jìn)行實(shí)時計算分析 控制裝置內(nèi)的補(bǔ)償單元準(zhǔn)確輸出系統(tǒng)所需 要的無功功率和諧波電流 達(dá)到同時補(bǔ)償和濾波的目的 該產(chǎn)品補(bǔ)償單元由可 控硅 電容電感元件和 IGBT 智能模塊組成 根據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)時調(diào)節(jié)補(bǔ)償容量 裝置采用優(yōu)化特定消諧技術(shù) 自身不產(chǎn)生諧波 不會對電網(wǎng)造成諧波污染 3 電力系統(tǒng)及自動化的應(yīng)有 現(xiàn)在本專業(yè)設(shè)計工程中 高壓綜合保護(hù)系 統(tǒng)的應(yīng)有 低壓電網(wǎng)絡(luò)綜合保護(hù)儀表的廣泛應(yīng) 微機(jī)保護(hù)監(jiān)控產(chǎn)品是為了適應(yīng)智能化 信息化要求而推出的新產(chǎn)品 微 機(jī)保護(hù)裝置適合用于變電站綜合自動化系統(tǒng) 需與綜合自動化系統(tǒng)軟件配套使 用 是全新的面向電力系統(tǒng)對象設(shè)計的電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)平臺 它包含從數(shù)據(jù) 采集 數(shù)據(jù)庫管理 系統(tǒng)管理到圖形界面在內(nèi)的作為支撐系統(tǒng)的所有功能 產(chǎn) 品配備雙高速工業(yè)以太網(wǎng)通訊接口 徹底解決了信息互聯(lián)時所存在的所有瓶頸 問題 大量故障錄波數(shù)據(jù)瞬間即可傳至上位機(jī) 低壓系統(tǒng)中 多功能網(wǎng)絡(luò)智能儀表得到廣泛應(yīng)有 多功能網(wǎng)絡(luò)智能儀表是一 種集可編程 自動化測量 LCD 顯示 電能累加 數(shù)字通訊 帶模擬量輸出 對 應(yīng)參變量可編程 數(shù)字量輸出等功能為一體的智能綜合電力監(jiān)測儀表 可以實(shí) 現(xiàn)電能管理 對節(jié)能減排有很大的作用 另外 現(xiàn)在綜合計量管理也逐漸成為設(shè)計的發(fā)展方向 即把水 電 汽 冷 等能源計量均采用帶網(wǎng)絡(luò)通信的儀表進(jìn)行計量管理 實(shí)現(xiàn)全方位的節(jié)能管理措 施 4 工業(yè)電氣控制在設(shè)計中也廣泛應(yīng)有 電氣專業(yè)在設(shè)計過程中通常配合自 控專業(yè)完成設(shè)備的自動控制 在電氣設(shè)計中 通常給自控專業(yè)預(yù)留控制節(jié)點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)所有需要自動控制的電氣設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)手自動轉(zhuǎn)換 5 新能源及發(fā)電技術(shù) 在電氣設(shè)計中應(yīng)用不是很廣泛 但是隨著新技術(shù)的 發(fā)展成熟和國家對節(jié)能減排的鼓勵措施 越來越多的企業(yè)在籌建過程中 考慮 到了新能源的應(yīng)有 現(xiàn)在本專業(yè)設(shè)計到的主要是光伏發(fā)電的應(yīng)有 分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)主要由 1 光伏電池組件 2 并網(wǎng)逆變器 3 輸配電系統(tǒng) 4 雙向電表 5 公共電 網(wǎng)等組成 光伏電池組件將光能轉(zhuǎn)化為直流電能 并網(wǎng)逆變器以最有效的 方式 將直流 電轉(zhuǎn)換為與公共電網(wǎng)完全同步的交流電 通過輸配電系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)光伏電能的 并網(wǎng)輸送 由于技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)在光伏發(fā)電可以直接并網(wǎng) 簡化了系統(tǒng)設(shè)計 能夠?qū)崿F(xiàn)即 發(fā)即用 并且很多對方政府對應(yīng)用光伏發(fā)電的企業(yè)有補(bǔ)貼 造價也比最初降低 了很多 所以有很多企業(yè)現(xiàn)在有意愿采用光伏發(fā)電并網(wǎng)應(yīng)有 我們設(shè)計的項目 中 珠海麗珠集團(tuán)整體搬遷項目 設(shè)計了 1000KW 的光伏發(fā)電系統(tǒng) 并且并網(wǎng) 運(yùn)行 實(shí)際運(yùn)行效果很好 三 結(jié)論 隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高 電氣工程自動化取得了良好的發(fā)展成 就 這為我國工業(yè)發(fā)展奠定了良