電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1、電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)一. 電氣工程的發(fā)展現(xiàn)狀：概論：我國(guó)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(dòng)化” 等“三大三高”的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的模式超長(zhǎng)規(guī)模的建設(shè)與發(fā)展，因此對(duì)工程技術(shù) 設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)和能力提出了更新和更高的要求。未來(lái)的幾十年，我國(guó)電力系統(tǒng)和電氣工程會(huì)依然保持較快發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)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(dòng)及控制：逆變器的出現(xiàn)推動(dòng)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(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)高

2、精度的位置和速度控制。交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用也帶來(lái)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(lái)的電力電子學(xué)領(lǐng)域的顯著進(jìn)步。電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)業(yè)的全過(guò)程中起著關(guān)鍵性作用。：目前，異步電動(dòng)機(jī)矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)乃至無(wú)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(xiàng)最重大的突破，標(biāo)志著電子技

3、 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(gè)分支快 速發(fā)展，其中一個(gè)分支即是以集成電路為代表的微電子器件，而另一類(lèi)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(wèn)世以 來(lái)，電力電子技術(shù)開(kāi)始登上現(xiàn)代電氣傳動(dòng)技術(shù)舞臺(tái)， 以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的可控硅整 流裝置，是電氣傳動(dòng)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(shí)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(duì)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、

4、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(guò)程的某個(gè)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(duì)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(duì)對(duì)電子 電力技術(shù)的研究具有時(shí)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-FE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(shí)代。20

5、 世紀(jì)以來(lái)，電力電子作為自動(dòng)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(dòng)化控制：電力系統(tǒng)自動(dòng)化即對(duì)電能生產(chǎn)、 傳輸和管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、 自動(dòng)調(diào)度和自動(dòng) 化管理。電力系統(tǒng)自動(dòng)化的領(lǐng)域包括生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制 , 系統(tǒng)和 元件的自動(dòng)安全保護(hù)，網(wǎng)絡(luò)信息的自動(dòng)傳輸， 系統(tǒng)生產(chǎn)的自動(dòng)調(diào)度， 以及企業(yè)的 自動(dòng)化經(jīng)濟(jì)管理等。 電力系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)化是電力系統(tǒng)一直以來(lái)力求的發(fā)展方向，它包括：發(fā)電控制的 自

6、動(dòng)化，電力系統(tǒng)信息傳輸自動(dòng)化， 電力調(diào)度的自動(dòng)化， 電力系統(tǒng)反事故自動(dòng)裝 置，配電自動(dòng)化，電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動(dòng)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(jì)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(dòng)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(huì) 效益。其未來(lái)將向現(xiàn)代分布是式，開(kāi)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(shì)。 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(tái)和運(yùn)行數(shù)據(jù)平臺(tái)； 二是要進(jìn)行新能源電站模 型的深化研究，掌握風(fēng)電、

7、 光伏等新能源電站的參數(shù)辨識(shí)技術(shù)； 三是結(jié)合新能源 發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)仿真分析提出的新要求， 研究適用于不同時(shí)空尺度下的時(shí)序 仿真技術(shù)；四是新能源并網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)， 開(kāi)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(jì)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(chǔ)能、 用戶(hù)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(lái)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(duì)電氣工程發(fā)展趨勢(shì)，本專(zhuān)業(yè)的應(yīng)對(duì)及應(yīng)用：1. 針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)在本院在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)有節(jié)能要求的設(shè)備均 采用了電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)。電氣專(zhuān)業(yè)配合自控專(zhuān)業(yè)，共同實(shí)現(xiàn)電機(jī)的

8、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(jì)中大量采用。2. 針對(duì)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(duì)電力網(wǎng)(包括用戶(hù))危害是十分嚴(yán)重的，它是一種電力污染，一 種人們看不見(jiàn)、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(dòng)作 、 影響電動(dòng)機(jī) 效率和正常運(yùn)行，縮短電動(dòng)機(jī)壽命 、增加變壓器和線路損耗 、 影響和干擾測(cè)量控 制儀器，通訊系統(tǒng)工作。靜止無(wú)功發(fā)生器( SVG：Static Var

9、 Generator )的基本原理是指將自換相橋 式電路通過(guò)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(mǎn)足要求的 無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹５蛪弘娏τ性礊V波和無(wú)功綜合補(bǔ)償裝置通過(guò)數(shù)字化控制系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功 電流及諧波電流進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)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(wú)功功率和諧波電流， 達(dá)到同時(shí)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(shí)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(huì)對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染。3. 電力系統(tǒng)

10、及自動(dòng)化的應(yīng)有，現(xiàn)在本專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)化系統(tǒng)，需與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件配套使用。 是全新的面向電力系統(tǒng)對(duì)象設(shè)計(jì)的電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)。它包含從數(shù)據(jù)采集、 數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)所存在的所有瓶頸問(wèn)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(dòng)化測(cè)量、 LCD 顯示

11、、電能累加、數(shù)字通訊、帶模擬量輸出 （ 對(duì) 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(cè)儀表?？梢詫?shí) 現(xiàn)電能管理，對(duì)節(jié)能減排有很大的作用。另外，現(xiàn)在綜合計(jì)量管理也逐漸成為設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，即把水、電、汽、冷 等能源計(jì)量均采用帶網(wǎng)絡(luò)通信的儀表進(jìn)行計(jì)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(jì)中也廣泛應(yīng)有， 電氣專(zhuān)業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常配合自控 專(zhuān)業(yè)完成設(shè)備的自動(dòng)控制。在電氣設(shè)計(jì)中， 通常給自控專(zhuān)業(yè)預(yù)留控制節(jié)點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn) 所有需要自動(dòng)控制的電氣設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)轉(zhuǎn)換。5. 新能源及發(fā)電技術(shù)， 在電氣設(shè)計(jì)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(guó)家對(duì)節(jié)能減排的鼓勵(lì)措

12、施， 越來(lái)越多的企業(yè)在籌建過(guò)程中， 考慮到了 新能源的應(yīng)有?，F(xiàn)在本專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)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(guò)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(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)即發(fā) 即用，并且很多對(duì)方政府對(duì)應(yīng)用光伏發(fā)電的企業(yè)有補(bǔ)貼，造價(jià)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?cè)O(shè)計(jì)的項(xiàng)目中，“珠海麗珠集團(tuán)整體搬遷項(xiàng)目”設(shè)計(jì)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，電氣工程自動(dòng)化取得了良好的發(fā)展成 就，這為我國(guó)工業(yè)發(fā)展奠定了