電力法論文范文

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第1篇

當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來(lái),電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來(lái)的、以功率MOSFET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,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。

1.1整流器時(shí)代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機(jī)車、電傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無(wú)軌電車等)和直流傳動(dòng)(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。

1.2逆變器時(shí)代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機(jī),交流電機(jī)變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門(mén)極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時(shí)電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取＿@時(shí)的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時(shí)代

進(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問(wèn)世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門(mén)極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機(jī)變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對(duì)環(huán)境無(wú)害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開(kāi)關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開(kāi)關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開(kāi)關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開(kāi)關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無(wú)級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開(kāi)關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開(kāi)關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開(kāi)關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過(guò)整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)于90年代初期開(kāi)始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源

高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。

逆變焊機(jī)電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開(kāi)路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶最關(guān)心的問(wèn)題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過(guò)對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國(guó)外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源

大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。

自從70年代開(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門(mén)子公司采用功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。

國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開(kāi)關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。

2.9分布式開(kāi)關(guān)電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對(duì)分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)始,這一方向已成為國(guó)際電力電子學(xué)界的研究熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開(kāi)關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動(dòng)控制。高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開(kāi)關(guān)電源(逆變焊機(jī)、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計(jì)的5~l0%。無(wú)論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開(kāi)關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造,成為“開(kāi)關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來(lái)顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見(jiàn)的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開(kāi)關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫(xiě)入該模塊中的微處理器芯片,再把整個(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開(kāi)關(guān)電源裝置。由此可見(jiàn),模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開(kāi)關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬(wàn)一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)間。

3.3數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決,離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)了。

3.4綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會(huì)變成對(duì)電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開(kāi)關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)際需要的推動(dòng)下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開(kāi)關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對(duì)開(kāi)關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(shù),可使功率開(kāi)關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開(kāi)關(guān)電源工作效率,設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。

第2篇

1.1常見(jiàn)的竊電方式

用戶用電的信息全都記錄在了電能表上，一些不法分子的竊電方法也全都是針對(duì)電能表的。比如：對(duì)電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)做一些技術(shù)上的調(diào)整，就能實(shí)現(xiàn)電表轉(zhuǎn)速的減慢、停轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，從而達(dá)到非法竊電的目的。筆者認(rèn)為，現(xiàn)今的竊電措施主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，無(wú)表竊電。這種方式表現(xiàn)為用戶沒(méi)有經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)私自接線或者惡意破壞已裝的電能表，從而達(dá)到竊電的目的。第二，欠壓竊電。這種方式是通過(guò)采用某種手段改變電表內(nèi)部的電壓線路或者造成線路故障使之計(jì)量異常來(lái)實(shí)施竊電的。第三，欠流竊電。這種方式是基于諸如二次開(kāi)路等方法通過(guò)改變電表內(nèi)部的電流回路使之電流異常，最終使電表會(huì)計(jì)量錯(cuò)誤。第四，移相竊電。這種方式是通過(guò)改變電表內(nèi)部的電壓和電流相位或者采用其他方法擾亂正常的電流電壓相位關(guān)系來(lái)實(shí)施竊電的。此外還出現(xiàn)了科技含量比較高的編程器竊電方式，具體是通過(guò)改變電能表的峰、平、谷的比例來(lái)避開(kāi)高價(jià)時(shí)段，從而減低電費(fèi)。

1.2非法竊電的特點(diǎn)探討

現(xiàn)如今，非法竊電呈現(xiàn)出各種各樣的特點(diǎn)。主要體現(xiàn)在：第一，主體多元化。以前的竊電主要是單個(gè)的用戶，分布范圍較小，社會(huì)危害程度低。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，各方各業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，尤其是一些大企業(yè)考慮到采取一些竊電措施可以節(jié)約大量的經(jīng)濟(jì)成本，這種情況下，其危害范圍不斷擴(kuò)大，危害程度逐漸加深。第二，竊電的技術(shù)含量不斷提升。第三，現(xiàn)在的竊電案件涉及的資金數(shù)額越來(lái)越大，動(dòng)輒就上幾萬(wàn)乃至百萬(wàn)。大規(guī)模的竊電不但對(duì)電力基礎(chǔ)設(shè)施有極大損害，而且容易引發(fā)一系列的安全事故，形成竊電基礎(chǔ)上的二次危害。

2非法竊電的原因和危害分析

2.1非法竊電的原因?qū)е赂`電的原因

是多樣化的，但是主要集中在以下幾個(gè)方面：第一，電力檢查跟不上。近年來(lái)，電力需求不斷增加，電力基礎(chǔ)設(shè)施正在大規(guī)模建設(shè)。盡管電力系統(tǒng)在高速發(fā)展，但是與之配套的電力檢查發(fā)展卻有些滯后，一方面電力檢查的人員隊(duì)伍建設(shè)進(jìn)展較小，另一方面，電力檢查的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有及時(shí)的更新，導(dǎo)致用電檢查的質(zhì)量不斷下降，一些竊電行為難以察覺(jué)。第二，反竊電的技術(shù)相對(duì)比較落后。由于竊電的科技含量不斷增加，反竊電的技術(shù)措施必須及時(shí)跟進(jìn)才能降低損失，但是現(xiàn)實(shí)情況是反竊電的技術(shù)仍然比較落后，甚至一些電力企業(yè)對(duì)有無(wú)竊電都無(wú)法正確的推算出來(lái)，也就難以做到及時(shí)跟蹤、監(jiān)控并采取措施加以治理了。此外，由于法律法規(guī)、電力企業(yè)職能改變、電力檢查程序相對(duì)不完善等因素也造成了竊電問(wèn)題頻頻發(fā)生。

2.2非法竊電的危害

毫無(wú)疑問(wèn)竊電行為無(wú)論是對(duì)供電企業(yè)還是給社會(huì)都會(huì)造成一定的危害。首先，竊電會(huì)給供電企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，隨著現(xiàn)在竊電行為涉及的資金數(shù)額不斷加大，其經(jīng)濟(jì)損失也在逐漸的擴(kuò)大，電能是電力企業(yè)獲取經(jīng)濟(jì)收益的基礎(chǔ)，正確的用電計(jì)量是電力企業(yè)正常收費(fèi)的基本依據(jù)，竊電行為打破了這種關(guān)系，使電力企業(yè)蒙受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。其次，竊電行為對(duì)電力基礎(chǔ)設(shè)施造成了一定的損害，對(duì)供電安全和用電安全都產(chǎn)生了消極的影響，埋下了許多安全隱患。現(xiàn)在，伴隨著竊電行為數(shù)量的不斷上升，電力事故和觸電人員傷亡數(shù)量也在逐漸上升，這必須引起我們的極大關(guān)注。

3電力行業(yè)針對(duì)反竊電采取的有效措施

3.1竊電線索的獲取竊電線索是發(fā)現(xiàn)竊電行為的基本前提

其獲取的主要方法有：第一，抄表員憑借經(jīng)驗(yàn)可以直接獲取，一些比較明顯的竊電行為比如：計(jì)量柜的封印被損壞、表計(jì)封印被開(kāi)啟等直接就可以通過(guò)抄表員的工作經(jīng)驗(yàn)判斷出來(lái)。第二，供電所的工作人員根據(jù)配電線路的損耗報(bào)表仔細(xì)核對(duì)電表的抄表記錄，以發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題的用電清單。比如：用戶的用電量在相鄰兩個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)徒增或者徒減的情況。對(duì)問(wèn)題比較大的，要對(duì)用戶的用電情況仔細(xì)核對(duì)。第三，供電企業(yè)可以嘗試與稅務(wù)部門(mén)合作，通過(guò)計(jì)算企業(yè)產(chǎn)品單耗的平均值確定用戶的用電范圍，再與實(shí)際數(shù)據(jù)相比較，從而發(fā)現(xiàn)可疑的竊電對(duì)象。第四，采用某種獎(jiǎng)勵(lì)的形式鼓勵(lì)廣大的人民群眾對(duì)竊電行為進(jìn)行監(jiān)督、舉報(bào)。第五，供電企業(yè)可以采用定期檢查或者不定期檢查的方式對(duì)用電用戶進(jìn)行檢查，或者各個(gè)供電所采用交互檢查的形式，以便從中發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題。

3.2反竊電的技術(shù)措施從技術(shù)原理上講

竊電行為主要分為兩大類：第一種是對(duì)用電計(jì)量設(shè)備動(dòng)手腳，使之計(jì)量錯(cuò)誤或計(jì)量實(shí)效；第二種是繞過(guò)計(jì)量裝置進(jìn)行竊電，比如：在計(jì)量裝置前邊的一次回路上偷接電路，繞過(guò)計(jì)量裝置的計(jì)量，達(dá)到竊電的目的。據(jù)此我們可以針對(duì)性的采取一些技術(shù)措施：第一，對(duì)計(jì)量設(shè)備和計(jì)量柜都實(shí)行加封形式，計(jì)量設(shè)備加封以后安放在計(jì)量柜中。這樣一來(lái)，從根本上杜絕了不法分子對(duì)計(jì)量裝備做手腳的可能性。一旦封印被破壞或者采用偷接線路直接竊電的形式，都容易被電力工作人員直接察覺(jué)，獲取竊電線索。第二，對(duì)一些裝接容量比較大的企業(yè)用電用戶，在此基礎(chǔ)上還要采取附加的針對(duì)措施，比如：在計(jì)量柜門(mén)前再貼一個(gè)具有法律效力的專用封條等，封印條是否完好無(wú)損是判斷是否存在竊電行為的重要依據(jù)。第三，禁止無(wú)表接電。對(duì)于低壓的供電線路來(lái)說(shuō)，采用絕緣化、電纜化的形式能有效的杜絕直接掛在電路上進(jìn)行竊電的行為。第四，在變壓器低壓一側(cè)到計(jì)量柜接入端采用電纜出線形式再加上一些技術(shù)措施，可以防范繞越計(jì)量裝置進(jìn)行竊電的行為。

3.3反竊電的組織措施

反竊電的組織措施主要是建立與電力基礎(chǔ)設(shè)施相配套的檢察隊(duì)伍，主要包含了兩個(gè)方面的考慮：第一，加強(qiáng)專業(yè)人員的引進(jìn)。根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏A(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展的情況，不斷引進(jìn)電力檢查的專業(yè)工作人員，使之在層次結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)上有積極的調(diào)整和轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)電力發(fā)展的人員需求。第二，加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部技術(shù)人員的培訓(xùn)，不斷提升業(yè)務(wù)水平。

4結(jié)語(yǔ)

第3篇

摘要：將概率方法應(yīng)用于電源規(guī)劃，結(jié)合**省“十一五”規(guī)劃進(jìn)行發(fā)電可靠性評(píng)估和分析，對(duì)可靠性指標(biāo)對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，探討2010年**電力系統(tǒng)發(fā)電可靠性指標(biāo)的合理取值范圍。

電力系統(tǒng)可靠性是指電力系統(tǒng)按可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和所需數(shù)量不間斷地向電力用戶供應(yīng)電力和電能量的能力的量度。研究發(fā)電可靠性的主要目標(biāo)是確定電力系統(tǒng)為保證有充足的電力供應(yīng)所需的發(fā)電設(shè)備容量。其分析方法有確定性的和概率性的2種，國(guó)內(nèi)目前通常采用的是確定性方法，而概率性方法能較好地綜合各種因素的影響，其評(píng)估技術(shù)在國(guó)際上已經(jīng)成熟。現(xiàn)階段，我國(guó)發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，處于一種研究探索階段。本文結(jié)合**電網(wǎng)“十一五”規(guī)劃，對(duì)其發(fā)電可靠性進(jìn)行評(píng)估和分析。

一、可靠性指標(biāo)計(jì)算

預(yù)計(jì)2010年**省統(tǒng)調(diào)最大負(fù)荷為18200MW，用電量為93TW•h；統(tǒng)調(diào)主要電源裝機(jī)容量為20222.7MW(不含三峽電站和恩施州)。可靠性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果如下：2010年**電力系統(tǒng)電力不足期望值HLOLE為33.61h/a，電量不足期望值EENS為26332.8MW•h/a。

二、敏感性分析

為分析各相關(guān)因素對(duì)發(fā)電可靠性指標(biāo)的影響程度，特從以下幾方面進(jìn)行敏感性分析計(jì)算。

2.1負(fù)荷變化在其它各條件不變的情況下，最大負(fù)荷上下浮動(dòng)，2010年**電力系統(tǒng)HLOLE值與負(fù)荷大小關(guān)系見(jiàn)圖1所示。負(fù)荷敏感性分析圖由圖1可見(jiàn)，負(fù)荷變化對(duì)發(fā)電可靠性指標(biāo)有著明顯的作用，當(dāng)最大負(fù)荷從推薦水平的120%減少時(shí)，HLOLE迅速降低，若負(fù)荷達(dá)到推薦負(fù)荷的105%，則HLOLE增加至基準(zhǔn)負(fù)荷水平時(shí)的1.83倍;若負(fù)荷未達(dá)到推薦負(fù)荷水平(95%)，則HLOLE僅為基準(zhǔn)值的56.9%，HLOLE隨負(fù)荷變化趨勢(shì)減緩。由上可知，當(dāng)負(fù)荷越處于高水平時(shí)，其變化對(duì)HLOLE的影響越大。由于負(fù)荷發(fā)展水平受多方面因素的影響，負(fù)荷預(yù)測(cè)不可能與實(shí)際一致。隨著社會(huì)的發(fā)展，負(fù)荷越來(lái)越高，其較小的變化相對(duì)值，也會(huì)導(dǎo)致較大的絕對(duì)值變化，而且電源建設(shè)存在一定的周期。因此，更應(yīng)重視負(fù)荷的中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，使之更接近實(shí)際水平，另一方面也說(shuō)明在電源規(guī)劃中應(yīng)確定合理的HLOLE的取值范圍，使之具有一定的適應(yīng)能力。

2.2電源裝機(jī)由于電源建設(shè)項(xiàng)目受各方面因素影響較多，特別是在電力市場(chǎng)改革正在進(jìn)行的今天，電源項(xiàng)目的投產(chǎn)期存在更多的不確定性。減少電源裝機(jī)對(duì)HLOLE有一定的影響，但略低于負(fù)荷變化的影響；而增加電源裝機(jī)對(duì)降低HLOLE的影響幅度小于因減少電源裝機(jī)導(dǎo)致電力不足期望值增加的幅度，即系統(tǒng)裝機(jī)容量越少，其變化對(duì)HLOLE的影響越大。從這一點(diǎn)也說(shuō)明確定電力不足期望值的合理范圍的重要性。

2.3等效可用系數(shù)通過(guò)提高現(xiàn)有機(jī)組的等效可用系數(shù)，相當(dāng)于增加系統(tǒng)的可用容量，經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于新增機(jī)組方案。2005年**省火電機(jī)組的等效可用系數(shù)為91.90%，還具備一定的提高潛力。通過(guò)機(jī)組等效可用系數(shù)的浮動(dòng)計(jì)算可知，隨著等效可用系數(shù)的提高，HLOLE不斷下降，在基準(zhǔn)值上，可用系數(shù)平均降低4個(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于減少600MW的裝機(jī)容量，而增加1個(gè)百分點(diǎn)，其效果接近于增加300MW的裝機(jī)容量。因此加強(qiáng)技術(shù)水平和提高管理水平，提高機(jī)組的等效可用系數(shù)，在同樣裝機(jī)容量下，能有效地提高發(fā)電可靠性指標(biāo)。

2.4強(qiáng)迫停運(yùn)率2005年**省屬機(jī)組等效強(qiáng)迫停運(yùn)率為2.18%。由于各機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率本身不高，因此其變化時(shí)對(duì)可靠性指標(biāo)的影響相對(duì)要小些。機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率在基準(zhǔn)值基礎(chǔ)上，上下浮動(dòng)30%對(duì)HLOLE的影響并不大，僅相差10%左右。即使機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率增加一倍，對(duì)HLOLE的影響界于減少一臺(tái)300MW機(jī)組和減少一臺(tái)600MW機(jī)組之間；機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率為零時(shí)，效果相當(dāng)于增加一臺(tái)300MW機(jī)組和增加一臺(tái)600MW機(jī)組之間。

2.5電源結(jié)構(gòu)**電力系統(tǒng)一個(gè)重要特點(diǎn)就是水電比重大，截止2005年底，**電力系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)水電裝機(jī)比重高達(dá)65.8%，隨著三峽電站的建設(shè)投產(chǎn)以及水布埡等水電的開(kāi)發(fā)建設(shè)，**電力系統(tǒng)水電比重仍將維持較高的比重。下面通過(guò)擬定不同的電源結(jié)構(gòu)方案，其可靠性指標(biāo)計(jì)算結(jié)果。可見(jiàn)，不同的電源構(gòu)成對(duì)電力不足期望值HLOLE有影響，一般來(lái)看，相同裝機(jī)容量下，火電裝機(jī)容量比重高的系統(tǒng)其HLOLE要低一些，主要是因?yàn)樗姶嬖谑茏枞萘俊闹鹪掠?jì)算結(jié)果看，火電裝機(jī)容量比重高的系統(tǒng)枯水期HLOLE明顯低于火電裝機(jī)容量比重少的系統(tǒng)，主要是因?yàn)樗娍菟诳臻e容量的增加，使其可用裝機(jī)減少。水火電的替代容量在0.875左右。當(dāng)然，水電出力受各方面因素影響較多，計(jì)算結(jié)果與各個(gè)水電站有關(guān)，也與水電站的設(shè)計(jì)保證率有關(guān)。

2.6火電機(jī)組檢修**電力系統(tǒng)水電機(jī)組檢修一般安排在枯水季節(jié)，不影響電站出力。通過(guò)縮短火電機(jī)組的檢修時(shí)間，可提高發(fā)電可靠性指標(biāo)。火電機(jī)組檢修周期提高30%，其效果相當(dāng)于減少系統(tǒng)一臺(tái)300MW的裝機(jī);而降低30%，其效果界于增加系統(tǒng)一臺(tái)300MW和600MW的裝機(jī)之間。

2.7與電力電量平衡程序計(jì)算結(jié)果對(duì)照現(xiàn)階段，電源規(guī)劃軟件常用的是華中科技大學(xué)編制的《聯(lián)合電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬軟件(WHPS2000)》，因此，特對(duì)該軟件計(jì)算結(jié)果與發(fā)電可靠性計(jì)算指標(biāo)進(jìn)行對(duì)照。注:表中備用系數(shù)不包含機(jī)組檢修備用。可見(jiàn)，隨著備用系數(shù)的取值不斷下降，發(fā)電可靠性指標(biāo)不斷增大，也就表明系統(tǒng)的發(fā)電可靠性變差，基本上是備用系數(shù)降低0.01，發(fā)電裝機(jī)可減少200MW，發(fā)電可靠性指標(biāo)增加10%左右。由上述各計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，負(fù)荷水平和裝機(jī)容量的變化對(duì)可靠性指標(biāo)影響最大。從電源構(gòu)成看，相同裝機(jī)容量下，水電比重大的系統(tǒng)其可靠性要差些，2010年**省的水電替代容量在0.875左右，從這方面看，水電比重大的區(qū)域備用系數(shù)應(yīng)高一些;從機(jī)組本身看，提高其等效可用系數(shù)比降低機(jī)組的強(qiáng)迫停運(yùn)率的效果明顯;另外，在可靠性指標(biāo)計(jì)算中，檢修是根據(jù)等備用原則安排，實(shí)際生產(chǎn)中，合理安排檢修計(jì)劃，提高機(jī)組的計(jì)劃?rùn)z修水平，逐步開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修方法，也是提高發(fā)電可靠性的措施之一。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較

任何可靠性水平總是與經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，當(dāng)電力系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜、電力用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求不斷提高時(shí)，就需要用科學(xué)的可靠性理論來(lái)進(jìn)行定量的研究。我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，受到多種因素包括經(jīng)濟(jì)以及政治、社會(huì)因素的影響，一般認(rèn)為可靠性指標(biāo)的取值宜在1～2d/a之間。

停電損失與裝機(jī)成本計(jì)算與發(fā)電可靠性有關(guān)的指標(biāo)是由電能價(jià)格來(lái)維持的，發(fā)電可靠性并非越高越好，需綜合考慮投資、停電損失及用戶的電價(jià)承受能力。發(fā)電可靠性成本就是電源建設(shè)的投資成本以及運(yùn)行成本，而可靠性效益計(jì)算卻比較難，在進(jìn)行成本-效益分析時(shí)，一般將可靠性效益計(jì)算轉(zhuǎn)化為對(duì)用戶的缺電成本計(jì)算。缺電成本計(jì)算與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、國(guó)情、電力系統(tǒng)發(fā)展水平等多種因素有關(guān)，目前采用的有以下幾種簡(jiǎn)單的估算方法。(1)按GDP計(jì)算，即按每缺1kW•h電量而減少的國(guó)民生產(chǎn)總值計(jì)算平均缺電成本。(2)按電價(jià)倍數(shù)計(jì)算，根據(jù)對(duì)各類用戶進(jìn)行缺電損失的調(diào)查和分析，用平均電價(jià)的倍數(shù)來(lái)估算缺電成本。如英國(guó)、法國(guó)、瑞典等。(3)按缺電功率、缺電量、缺電持續(xù)時(shí)間及缺電頻率計(jì)算，如美國(guó)等。以下分析僅考慮上述第一和第二種方法。2005年**省每kW•h電量對(duì)應(yīng)的GDP為9.62元，預(yù)計(jì)2010年停電損失費(fèi)可達(dá)到12.3～15.5元/(kW•h);另一方面，目前，**省綜合電價(jià)水平在0.4元/(kW•h)左右，按50倍電價(jià)水平計(jì)算得到停電損失費(fèi)用約為20元/(kW•h)。根據(jù)國(guó)產(chǎn)2×600MW機(jī)組的造價(jià)水平，折算到每年的發(fā)電成本約為900元/kW•a-1。據(jù)此，我們可以算出裝機(jī)變化成本與停電損失費(fèi)用，進(jìn)行成本-效益分析。可見(jiàn)，當(dāng)停電損失費(fèi)用取15元/(kW•h)，裝機(jī)成本始終超過(guò)停電損失;當(dāng)停電損失費(fèi)用取20元/(kW•h)，按成本-效益分析，可減少裝機(jī)容量在1800～2400MW之間；當(dāng)停電損失費(fèi)用取25元/(kW•h)，可減少裝機(jī)容量在1200～1800MW之間;當(dāng)停電損失費(fèi)用取30元/(kW•h)，可減少裝機(jī)容量在600～900MW之間;當(dāng)停電損失費(fèi)用取40元/(kW•h)，可減少裝機(jī)容量在0～300MW之間。