本文選自省級(jí)期刊《機(jī)電信息》，《機(jī)電信息》雜志由江蘇省設(shè)備成套有限公司(原江蘇省成套局)主辦，是公開發(fā)行的專業(yè)科技期刊，是機(jī)電行業(yè)展示科技成果、專家學(xué)者開展學(xué)術(shù)交流的平臺(tái)，也是宣傳企業(yè)形象、展示企業(yè)文化的一個(gè)重要窗口。《機(jī)電信息》雜志創(chuàng)刊于2001年7月，主管單位：中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)，主辦單位：《機(jī)電信息》雜志社，協(xié)辦單位：中國(guó)機(jī)械設(shè)備成套工程協(xié)會(huì)，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN32-1628/TM，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào)：ISSN1671-0797，郵發(fā)代號(hào)：28-285，旬刊，正刊，全國(guó)公開發(fā)行。本著“面向行業(yè)、面向應(yīng)用、面向市場(chǎng)為機(jī)電技術(shù)進(jìn)步服務(wù)”的辦刊宗旨，雜志社與行業(yè)協(xié)會(huì)、學(xué)會(huì)等單位合作，竭誠(chéng)為讀者提供專業(yè)的技術(shù)及學(xué)術(shù)服務(wù)，傳播先進(jìn)管理理念，在行業(yè)內(nèi)受到專家學(xué)者及讀者的一致好評(píng)。

　　摘要：電力電氣的自動(dòng)化程度是體現(xiàn)電力電子行業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要核心，也是各個(gè)行業(yè)正常運(yùn)行不可缺少的技術(shù)方法。提高企業(yè)的電力電氣化程度，可以從改善電力電氣自動(dòng)化元件的技術(shù)方面著手，這是一個(gè)最基本的手段。

　　關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化,技術(shù),原件

　　前言：只有提高企業(yè)的電力電氣自動(dòng)化程度，才能滿足市場(chǎng)對(duì)企業(yè)需求，提高企業(yè)的市場(chǎng)份額。企業(yè)提高企業(yè)生產(chǎn)的電力電氣自動(dòng)化，可以有效的提高工作的可靠性，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)勞動(dòng)的條件。同時(shí)能夠減少設(shè)備的故障發(fā)生和產(chǎn)品次品的產(chǎn)生，提高生產(chǎn)的安全性。

　　1電氣自動(dòng)化的發(fā)展

　　1.1全空型的電力電子開關(guān)。隨著交流變頻技術(shù)出現(xiàn)后,相繼又出現(xiàn)了全控制式器件如GTR等。這是電力電子器件的第二代;接下來是IGBT和MGT這一類復(fù)合型電力電子器件可以稱為第三代器件。最后是功率集成電路,PIC即第四代電力電子器件。

　　1.2由低頻向高頻方向發(fā)展的電路。當(dāng)應(yīng)用于普通晶閘管時(shí),直流傳動(dòng)的變換器主要是整流相互控制,交流變頻傳動(dòng)則是交—直—交變頻器。當(dāng)電力電子器件轉(zhuǎn)換到第二代的時(shí)候,PWM變換器采用的相應(yīng)也要多些。因?yàn)椴捎昧薖WM變換器之后不僅提高了功效,并且能夠減少高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響,合理解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題。隨著應(yīng)用的深入,PWM也存在著諸多缺陷,因此也就有了諧振式直流逆變器電路的發(fā)展。

　　1.3交流調(diào)速控制理論。交流電機(jī)磁場(chǎng)定向遠(yuǎn)離理論的提出，為交流傳動(dòng)高性能控制奠定了深刻的理論基礎(chǔ)。這一控制思想新穎,控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了,信號(hào)處理的物理概念明確,是一種高靜動(dòng)態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。

　　1.4通用變頻器的投入使用。通用變頻器:系列化、批量化、占市場(chǎng)量最大的中小功率變頻器。先后變頻器經(jīng)歷了第一代:普通功能型U/F控制型;第二代:高功能型U/F型;第三代:高動(dòng)態(tài)性能適量控制型。

　　1.5單片機(jī)的發(fā)展。占主導(dǎo)地位的MCS-51的8位機(jī)雖占主導(dǎo)地位,但是它的功能還比較簡(jiǎn)單,指令集短小,因此就有了適合大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)的推廣使用,它不僅具有很高的可靠性,而且保密性高。

　　2電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

　　根據(jù)單元機(jī)組的運(yùn)行和電氣控制的特點(diǎn)，應(yīng)將發(fā)電機(jī)一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為：

　　2.1變組保護(hù)、廠高變保護(hù)、勵(lì)磁變壓器保護(hù)控制。

　　2.26kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動(dòng)啟動(dòng)等。

　　2.3高壓?jiǎn)?備變壓器控制和操作(2臺(tái)機(jī)共用)。

　　2.4220kV/500kV開關(guān)自動(dòng)同期并網(wǎng)及手動(dòng)同期并網(wǎng)。

　　2.5發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作。

　　2.6380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。

　　2.7發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，包括啟勵(lì)、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)。

　　2.8柴油發(fā)電機(jī)組和保安電源控制和操作。

　　對(duì)于發(fā)變組保護(hù)等主保護(hù)和安全自動(dòng)裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實(shí)現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費(fèi)用，故可以保留。但是它們與DCS間要口求接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動(dòng)裝置信息，并可以通過DCS進(jìn)行事故追憶。

　　3主要的電力電氣自動(dòng)化元件技術(shù)

　　目前電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)溝迅猛發(fā)展，原有的電力傳動(dòng)（電子拖動(dòng)）控制的概念已經(jīng)不能充分概抓現(xiàn)代生產(chǎn)自動(dòng)化系流中承擔(dān)第一線任務(wù)的全部控制設(shè)備。它的研究對(duì)象已經(jīng)發(fā)展為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，下面僅對(duì)有關(guān)電氣自動(dòng)化技術(shù)的新發(fā)展作一些介紹。

　　3.1全控型電力電子開關(guān)逐步取代半控型晶閘管

　　由于目前所能生產(chǎn)的電流/電壓定額和開關(guān)時(shí)間的不同，各種器件各有其應(yīng)用范圍。隨著交流變頻技術(shù)的興起，全控式器件———GTR、GTO、P-MOSEFT等相繼出現(xiàn)了，這是第二代電力電子器件。

　　GTR的二次擊穿現(xiàn)象以及其安全工作區(qū)受各項(xiàng)參數(shù)影響而變化和熱容量小、過流能力低等問題，使得人們把主要精力放在根據(jù)不同的特性設(shè)計(jì)出合適的保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路上，這也使得電路比較復(fù)雜，難以掌握。

　　GTO是一種用門極可關(guān)斷的高壓器件，它的主要缺點(diǎn)是關(guān)斷增益低，一般為4.5，這就需要一個(gè)十分龐大的關(guān)斷驅(qū)動(dòng)電路。

　　3.2變換器電路從低頻向高頻方向發(fā)展

　　電力電子器件的更新使得由它組成的變換器電路也相應(yīng)的更新?lián)Q代。電力電子器件的第二代，很多的是采用PWM變換器。采用PWM方式后，提高了功率因數(shù)，減少了高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題。

　　由于PWM逆變器中的電壓、電流的諧波分量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)作用在定轉(zhuǎn)子上，使電機(jī)繞組產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出噪聲。開關(guān)損耗的存在限制了逆變器工作頻率的提高。傳統(tǒng)的逆變器是掛在穩(wěn)定的直流母線上，電力電子器件是在高電壓下進(jìn)行轉(zhuǎn)換的‘硬開關(guān)’，其開關(guān)損耗較大，限制了開關(guān)在頻率上的提高。因此，諧振式直流逆變器電路極有發(fā)展前途。

　　3.3交流調(diào)速控制理論日漸成熟

　　矢量控制的基本思想是仿照直流電動(dòng)機(jī)的控制方式，把定子電流的磁場(chǎng)分量和轉(zhuǎn)矩分量分解開來，分別加以控制。實(shí)際上就是把異步電動(dòng)機(jī)的物理模型設(shè)法等效地變換成類似于直流電動(dòng)機(jī)的模式，這種等效變換是借助于坐標(biāo)變換完成的。

　　大致來說，直接轉(zhuǎn)矩控制，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下分析計(jì)算與控制電流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。采用定子磁場(chǎng)定向，借助于離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)（Band-Band控制）產(chǎn)生PwM信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。它省掉了復(fù)雜的矢量變換與電動(dòng)數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化處理，大大減少了矢量控制中控制性能參數(shù)易受參數(shù)變化影響的問題。其控制思想新穎，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制手段直接，信號(hào)處理物理概念明確，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速，限制在一拍之內(nèi)，且無超調(diào)，是一種具有高靜動(dòng)態(tài)性能的新型交流調(diào)速方法。

　　3.4通用變頻器開始大量投入實(shí)用

　　一般把系列化、批量化、占市場(chǎng)量最大的中小功率如400KVA以下的變頻器稱為通用變頻器。從技術(shù)發(fā)展看，電力半導(dǎo)體器件有GTO、GTR、IGBT，但以后兩種為主，尤以IGBT為發(fā)展趨勢(shì)：支頻器的可靠性、可維修性、可操作性即所謂的RAS功能也由于采用單片機(jī)控制動(dòng)技術(shù)而得以提高。

　　3.5單片機(jī)、集成電路及工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展

　　以MCS-51代表的8位機(jī)雖然仍占主導(dǎo)地位，但功能簡(jiǎn)單，指令集短小，可靠性高，保密性高，適于大批量生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)及GMS97C。另外單片機(jī)的開發(fā)手段也更加豐富，除用匯編語言外，更多地是采用模塊化的C語言、PL/M語言。

　　4結(jié)論

　　全控型的電力電子開關(guān)已經(jīng)逐漸取代了半控型的晶閘管，高頻的變換器得到發(fā)展，交流調(diào)速的控制理論日益成熟。這些技術(shù)的不斷提高，必將使得企業(yè)的生產(chǎn)更加自動(dòng)化，快速化，安全化，現(xiàn)代化。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]李燕馨.電力電氣自動(dòng)化元件技術(shù)的運(yùn)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010（22）

　　[2]沙倩.電氣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中圖形編輯器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2008

　　[3]陳炯宇.淺談電氣自動(dòng)化在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].大科技·科技天地，2011（1）

　　[4]陳堅(jiān).電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用專輯———特邀主編評(píng)述[J].電力電子技術(shù)，2009，43（10）