吕一凡

（国网吉林省电力有限公司长春供电公司，吉林 长春 130000）

0 引 言

科学技术的突破，为电力发展提供了基础。电力的发展，则给科学技术的进步提供了新挑战和新方向。电力的发展不仅促进了电力工作系统的提高，也让人民的生活越加丰富多彩。如何更好地运用自动化生产促进电力电气的进一步发展，必须着眼于自动化元件，力求不断地突破和改善，促进电力电气不断发展。自动化技术不仅运用在电力电气行业，很多生活领域也都有自动化的身影，如出行的交通工具、农业生产的自动化机械等。人民的生活日益改善，生活结构愈发多样化，也对电力需求提出了更高要求。要使需求得以实现，就要不断加强现阶段对自动化元件技术的研究和运用。要更好地实现电力电气自动化转变，就要着眼于元件技术的突破与运用和电力电气系统的更新与升级两个方面。

1 电力电气自动化技术的发展

1.1 电子开关

开关是电力电气设备的重要组成构件，主要用于控制电力电气设备运行。开关作为一个基本性元件，基本依靠交流变频的动力原理运作。因此，世界上的第一批电子开关就是交流变频型开关。之后，在自动化技术日渐成熟的推动下，技术人员发明了全控制式电子开关。全控制型开关并没有完全满足现今电力电气设备的要求，而是在全控制型开关的基础上研发了复合型电子开关。复合型电子开关的问世，加速了功率集成化电路电子设备。复合型电子开关的优势，被广泛应用于现阶段的电力电气设备设施中[1]。

1.2 电路的发展

电力电气设备的发展中，不单单只有复合式开关应用了自动化技术。实际应用中，电力系统的电路中也逐步采用了自动化技术，电路的频率实现了由低到高的转变。普通晶闸管的应用方式主要利用整流来有效控制直流传动转换器的工作。使直流传送变化器能够恰当地实现同交流变频传动之间的交叉作业工作模式，能够通过由此形成的交流-直流-交流变频传动方式，保证电路高效率运行[2]。几十年来，电力电气设备的零部件不断革新发展，其中PWM转换器逐渐得到了大家的关注。这个变换器可以大幅提高利用率，不仅提高了电力系统运行功效，而且降低了高次谐波对电网的影响，保障了电网的安全运行。此外，它还提供了有效的解决措施用于电动机在低频运作中出现的一些问题。虽然PWM转换器的作用巨大，但是实际运行中也存在一些弊端。针对弊端进行有效处理的过程中，新型的谐振式直流逆变器电路应运而生。

1.3 其他自动化技术的发展

电力电气系统的发展不能单方面发展，必然是整体的共同进步。所以，除了上述的电子开关和电路的自动化发展，其余部分也采用自动化技术得到了实质性的突破发展，如变频器和调速器。自动化的发展离不开现代科技实力的支持。依托于科学技术的突破，电力电气系统不断革新，不断提高自动化水平，实现中国电力企业的进一步发展。

2 电力电气自动化系统的功能作用

在电力电气系统发展中引进自动化建设的主要原因在于，自动化建设具有全面性。从它的发展潜力上看可以发现，它不但可以保证电力电气自动化系统的安全性，还可以在自动化排查中及时检查出运行安全问题。由于电力系统是复杂且浩大的工程系统，往往不能及时检查出问题，而自动化系统有效解决了这个问题，并且能够提出有效的措施给予解决。所以，自动化系统能够帮助电力事业走向国际。此外，从单元机本身的运行特征和电气控制方面的独特性可以得出，电力电气系统的功能在实际运用中主要从三个方面展现。第一，它可以通过对变组的控制措施，有效保障厂高变的安全，进而对磁变压器安全运行进行监视。第二，能够充分保障通过26 kV高压厂对电源实施安全监控，实现厂用电压之间的轻松切换，保证监控装置的有效状态，并可以自己动手实现对系统的启动和紧急关闭。还能够有效操控高压变压器的运行状态，使2台机器联合运行，且220 kV开关和500 kV开关可以联合应用在自动化和手工化之间[3]。第三，变组电压器和隔断开关的完美控制和不出差错的操作，可实现对低压装置的监控。

3 主要的电力电气自动化元件技术

3.1 全控型电力电子开关逐步取代半控型晶闸管

目前，在我国研究电流电压定额的实验中，通过将开关的时间作为变量进行不同组实验，测试每个元件在变量控制下的应有作用。在与之相关的技术推动下，交流变频器得到了广泛关注，并推动了很多全控制型元件的诞生和发展。其中，发展最好的是GTR全控式器件，但它本身容易受到各种因素的诱导，在实际运作中出现了各种问题，且维护困难。因为相关技术人员在设计器件时为了突出它的独特性，将重心放在了设计保护线路上，缺乏对线路的优化设计，导致其线路复杂，技术人员通常很难第一时间发现线路的走向。

3.2 交流调速控制理论日渐成熟

交流调速理论日趋成熟，现今主要运用的是高静动态性能的交流调速方法。它的主要优势是控制思想独一无二，控制结构清晰明了，手段控制容易上手，接收信号处理清楚明白。具有上述优势，主要在于它运用了直接转矩控制和空间向量分析法。

4 电力电气自动化元件技术的运用

追本溯源，电力电气自动化设备是由功能不同、互相合作的自动化元件组成。要发展自动化元件技术，深入了解目前的自动化元件组成原理是必不可少的基础性工作。当前，人民的出行方式、生活方式的提高，很大程度上得益于形形色色的自动化元件技术的运用。电力电气系统本质上属于高新技术工程，因此对自动化技术提出了更高要求。技术人员的科学素质也应该达到同样的程度，才能满足目前电气电力工程的发展。目前，主要的研究方向为如何更好地完善控制元件，是否能够在变换器方面实现频率优化，进一步发展调速控制技术，还有电路集成化和计算机网络技术的优化。

4.1 半控制晶匣管被全控型电力元件取代

半控制晶匣管在世界电器领域大放异彩时，我国正处于发展起步阶段的电力产品也运用的此技术。现在，半控制晶匣管仍在部分电器产品中使用。但是，随着科学技术的进步，电子领域不断实现突破，能够实现全控制的GTO、GTB等新时代电子开关设备，为新的电器发展注入了一剂强心剂。因为电子产品需要的开关电流额度在不同时期有所不同，所以需要根据电器的具体运用领域设计不同的控制程序。GTO是一种使用门极进行断开的高压性质元件，但是由于它增加的效益略低，要充分运用它的优势，目前的技术还不成熟，所以给它的发展带来了限制。此外，GTP的主要特点是参数影响对各种电器的控件表现得比较明显。为了使它能够更好地发挥优势，设计人员主要将重心放在了电路和驱动的保护机制上，导致电路比较复杂且加大了电路压力。

4.2 变换器的电路由低频向高频方向改变

在现在科技的助推力下，电器研发中的电子元件技术不断发展、完善，在元件组成中占据重要地位的变换器也得到了革新，更加能够适应目前的发展形势。以往的主要使用形式中，晶匣管主要用控制支流的传动变化器实现对电流的控制。对功率需求的提高，促使了新一代电子元件的诞生。不仅降低了不利电波对电路的威胁，还完成了频率由低到高的转变。在PWM变换器中，主要通过改变电流电压来降低电波可能会对电路产生的不良影响。但是，还存在一些瑕疵，如电机绕组的存在会在工作时产生不小的噪音。高压环境下，电器元件可能会出现电流突然中断甚至关闭的情况，这为此技术的运用带来了机会与挑战。

4.3 交流调速控制技术日益成熟

目前的设计方式主要是改善改良支流电动机的运行与控制方式，通过空间矢量的控制对定子电流的转矩分量和磁场分量进行研究。在支流电动机研究模式中，可利用空间坐标原理优化电子元件的物理原型。及时检测元件产生的磁链方向，之后利用磁场定向使其对PWM信号产生反应，从而实现对电子开关的有效控制和提高效率[4]。虽然这种方式简化了空间矢量和电子数学的复杂度，但也会因为转子回路时间常数的变化而在性能方面产生很大影响。

5 结 论

随着越来越多的高新技术引进电力电气行业自动化领域，将会再一次在电子产品市场中掀起一番大变革，将会为电器企业的高新技术发展指明方向并注入动力。如何在当今种类数不胜数、功能各不相同的电子产品市场中占领市场先机，将自动化技术运用于新产品，提高产品的使用率成为必然的趋势和潮流。如何更好地将全控制技术与实际电器相结合，离不开诸多科研人员的默默奉献。只有不断努力、不断革新技术，才能不断推动电力企业不断向前发展。

[1] 孙 鑫.电力电气自动化系统及元件技术的运用[J].中国高新区，2017，（23）：110.

[2] 谢龙伟.电力电气自动化在电力工程中的应用[J].南方农机，2017，48（18）：85.

[3] 齐秀锋.浅谈电力电气自动化系统及元件技术的运用[J].中国新技术新产品，2016，（6）：7.

[4] 赖佩坤.论电气自动化控制技术在电力系统中的应用[J].通讯世界，2014，（14）：53-54.