电力网络技术开发前沿

Ⅰ 目前电力电子在电力系统应用主要有哪些前沿的研究热点

电力系统的发电环节涉及发电机组的多种设备，电力电子技术的应用以改善 这些设备的运行特性为主要目的。
(一) 大型发电机的静止励磁控制。静止励磁采用晶闸管整流自并励方式， 具有结构简单、可靠性高及造价低等优点，被世界各大电力系统广泛采用。由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。
(二) 水力、风力发电机的变速恒频励磁。水力发电的有效功率取决于水头 压力和流量，当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组)，机组的最佳转 速亦随之发生变化。 风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。 此项应用的技术核心是变频电源。
(三)发电厂风机水泵的变频调速。发电厂的厂用电率平均为 8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的 65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并有完整的系列产品。
(四)太阳能发电控制系统。开发利用无穷尽的洁净新能源———太阳能，是调整未来能源结构的一项重要战略措施。大功率太阳能发电，无论是独立系统 还是并网系统， 通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，所以具有最大功率跟踪功能的逆变器成为系统的核心。日本实施的阳光计划以 3～4kW 的户用并网发电系统为主，我国实施的送电到乡工程则以 10～15kW 的独立系统 居多，而大型系统有在美国加州的西门子太阳能发电厂(7.2MW)等。
在输电环节的运用
(一)柔性交流输电技术(FACTS) 交流输电或电网的运行性能。已应用的 FACTS 控制器有静止无功补偿器(SVC)、静止调相机(STATCON)、静止快速励磁器 (PSS)、串联补偿器(SSSC)等。近年来，柔性交流输电技术已经在美国、日本、瑞典、 巴西等国重要的超高压输电工程中得到应用。国内也对 FACTS 进行了深入 的研究和开发。
(二) 高压直流输电技术(HVDC) 流站可以搬迁，可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力。此外，可关断器件组成的换流器，由于采用了可关断的电力电子器件，可避免换相失败，对受端系统的容量没有要求，故可 用于向孤立小系统(海上石油平台、海岛) 供电，今后还可用于城市配电系统， 并用于接入。
近年来， 直流输电技术又有新的发展，轻型直流输电采用 IGBT 等可关断电力 电子器件组成换流器， 应用脉宽调制技术进行无源逆变，解决了用直流输电向无 交流电源的负荷点送电的问题。同时大幅度简化设备，降低造价。
(三) 静止无功补偿器(SVC) SVC 是用以晶闸管为基本元件的固态开关替代了电气开关， 实现快速、 频繁地以控制电抗器和电容器的方式改变输电系统的导纳。SVC 可以有不同的回路结构，按控制的对象及控制的方式不同分别称之为晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)或晶闸管控制电抗器(TCR)。
在配电环节的运用
配电系统迫切需要解决的问题是如何加强供电可靠性和提高电能质量。电能 质量控制既要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求，还要抑制各种瞬态的波动和干扰。电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用，即用户电力 (CustomPower)技术。用户电力技术(CP)技术和 FACTS 技术是快速发展的姊妹型 新式电力电子技术。 采用 FACTS 的核心是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力;发展 CP 的目的是在配电系统中加强供电的可靠性和提高供电质量。 CP 和 FACTS 的共同基础技术是电力电子技术，各自的控制器在结构和功能上也相同，其差别仅是额定电气值不同，目前二者已逐渐融合于一体，即所谓的 DFACTS 技术。具有代表性的用户电力技术产品有:动态电压恢复器(DVR)，固态 断路器(SSCB)，故障电流限制器(FCL)，统一电能质量调节器(PQC)等。
我国电力电子技术的发展
1. 配电自动化前景
配电网自动化智能电网投资重中之重： 配电网作为输配电系统的最后一个环 节， 其实现自动化的程度与供用电的质量和可靠性密切相关。配电自动化是智能电网的重要基础之一。从投资构成上我们预计，智能电网的投资构成上，配网自动化将占 40%左右，是智能电网投资的重中之重。 我国配网自动化处于初级阶 段：配网自动化在我国处在起步阶段，国内城市配网馈线自动化率不足 10%，目 前国外配网自动化的比例达到 60%-70%，国内仍刚刚开始试点，未来市场空间广阔。
2. 配电自动化简介
配电自动化指：利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设 备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起，改进供电质量， 与用户建立更密切更负责的关系， 以合理的价格满足用户要求的多样性， 力求供电经济性最好， 企业管理更为有效。 配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。 从保证对用户的供电质量， 提高服务水平， 减少运行费用的观点来看，配电自动化是一个统一的整体。
配自动化包含以下配电自动化包含以下 4 个方面：①馈线自动化。馈线自动 化完成馈电线路的监测、 控制、 故障诊断、 故障隔离和网络重构。 其主要功能有： 运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。②变电站自动化。变电站自动化指应用自动控制技术和信息 处理与传输技术， 通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。变电站自动化以信号数字化和计算机通信技 术为标志， 进入传统的变电站二次设备领域，使变电站运行和监控发生了巨大的 变化，取得显著的效益。变电站自动化的基本功能有：数据采集、数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁、与继电保护交换信息、自动控制的协调和配合、 与变电站其他自动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通 信等项功能。变电站自动化技术是配电自动化的重点之一。③配电管理系统。配 电管理系统(DMS)是指用现代计算机、信息处理及通信等技术和相关设备对配电网的运行进行监视、管理和控制。它是配电自动化系统的神经中枢，整个配电自动化系统的监视、控制和管理中心。主要功能有：数据采集和监控(SCADA)、配 电网运行管理、 用户管理和控制、自动绘图/设备管理/地理信息系统(AM/FM/GIS) 等。④需求侧管理。通过一系列经济政策和技术措施，由供需双方共同参与的供用电管理。包含负荷管理、用电管理及需方发电管理等。需求侧管理的几个内容涉及电力供需双方， 甚至与电力管理体制有关， 必须通过立法和制订相应的规则， 并最终由电力市场来调节。可以看到，电力的供需双方不仅仅是一种电力买卖关 系，也是以双方利益为纽带的合作伙伴关系，在电力市场环境下，需求侧管理必将被重视。
3.配电自动化发展趋势
根据对国内外发展动态的研究，配电自动化技术的发展呈现以下特点：
1) 多样化 尽管配电自动化技术的发展经历了三个阶段，但是从日本等国家的应用情况看，各个阶段的技术都在使用，并且各有其适应范围：基于自动化开 关设备相互配合的馈线自动化系统适合于农网等负荷密度低、供电半径长、故 障较多而供电可靠性较差的区域;第二阶段的配电自 动化系统 (DAS)适合于 中小城市和县城;基于人工智能具有丰富高级应 用的第三阶段配电自动化系统 适合于大城市和重要园区; 甚至仅仅具有遥信和遥测功能而不具备遥控功能的配电网信息系统也有其应用前景，主要因为它可以直接采用公用通信资源 (如 GPRS 等)，而不需要建设专用通信网。
2)集成化 配电自动化涉及面很广，它不但有自己实时信息采集的部分，还有相当多的实时、 非实时和准时实时信息需要从其它应用系统中去获取。 比如， 从地调自动化系统中获取主供电网和变电站信息; GIS 系统中获取配电线路拓 从 扑模型和相关图形;从 PMS 系统中获取配电设备参数;从用电营销系统/负荷控 制系统中获取用户信息等。因此， 配电自动化的主站不再是单一的实时监控系统， 而是将多个与配电有关的应用系统集成起来形成综合应用的系统。为了规范应用 系统间集成和接口，国际电工委员会制订了 IEC 61968 系列标准，提出运用信 息交换总线 (即企业集成总线)，可将若干个相对独立的、相互平行的应用系 统整合起来，在实现信息交换的同时，使每个系统继续发挥自己的特色，形成一个有效的应用整体。
3) 智能化 配电系统是智能电网的重要环节，配电系统智能化则是配电自动化的发展方向。因此，配电自动化与实现智能电网密切相关，主要表现在： 自 愈配电技术。这就是配电自动化系统中馈线自动化的故障诊断、定位、隔离以及恢复供电的基本功能，在智能电网的背景下需要进一步升级为适应分布式发电的 双向能量流下的馈线自动化功能。 高效运行技术。这就是配电自动化系统中高 级应用软件功能。在智能电网的背景下需要进一步升级为考虑设备全生命周期的资产优化与智能调度业务功能。 分布式电源和储能系统的接入技术。这是配电 自动化系统面临的新要求， 尤其是涉及到配网潮流计算和分析以及分布式电源对电网的影响。 定制电力技术。根据电能质量的相关标准，以不同的技术和价格提供不同等级的电能质量， 以满足不同用户对电能质量水平的需求。配电自动化 系统是其技术支撑手段之一。用户互动技术。这就是配电自动化系统中停电管 理功能，在智能电网的背景下需要进一步升级为适应用户双向互动的业务功能。
现在我国的电力都在往智能电网这块发展，所以的技术和发展都在一步一步的智能化，相信电力电子技术在电力领域的应用可以加速电力系统的智能化发展。

Ⅱ 当前网络工程技术领域中有什么前沿技术

SDN（软件定义的网络），NFV（网络功能虚拟化）

Ⅲ 电力线网络摄像机的技术前瞻

采用国际最先进的高速电力线网络摄像机（PLC）技术，结合我国国情开发成功的电力线网络摄像机系列产品，使用无处不在的220/380V低压电力乎棚线路作为信息传输通路，采用星型/总线混合网络拓扑架构，在“最后一公里接入网”实现了数据、音视频、电力传输的“三网合一”。侍顷返既减少工程施工、方便终端接入、降低建设成本，网络运维也达到了“电工也会搞”的技术门槛。应用技术优势主要表现在以下几个方面：
1.低压电网无处不在。由于电力线宽带网络是利用各聚居点现已通达家家户户的低压电力线作为信息传输通道，在家里的任意电源插座上，通过网络适配器，就可以实现监控功能。减少了大量施工工程和时间以及铜线消耗，节省了巨额投资，既有很好的经济效益，也同时产生了很好的社会效益；
2.电线使用寿命较长。低压电网的使用年限一般为20年以上，远大于其他弱电线路的寿命。电力线建好后，除非人为破坏，可以长期稳定的使用。无须重复投资。
3.网络维护非常简单。由专业技术人员组网后，有些计算机基础的农村老饥青年电工，经过简单培训，知道判断设备好坏，就可以独立完成日常维护工作。无需专业技术人员驻点守候。
4.技术先进功能强大。电力线网络摄像机可以便捷构建社区视频监控网，更可以组建大型的城市监控网，亦可单极工作使用。
5.具有实用性、可靠性、经济性、先进性以及多功能、可拓展的显著特点 。

Ⅳ 电气前沿技术有哪些

1
、
大功率电力电子技术发展及其应用
电力行业及其它行业对大功率高电压的电子元器件期盼很久，
这方面任何一点突
破都会带来行业新的发展变化，大功率、高电压、可关断、可控、双向可控、价
格这些方面的某一个方面的突破，都可以对电力行业来带很大的变化。
如大功率、高电压；大功率、低价格的突破将带来调、变、配、用电方式很
大的变化，
目前常见的变电站可能不存在，
模块式组合变电站可能会出现。
无触
点开关的大量应用将带来控制、
维修方式方面的极大变化。
目前这方面的发展仅
初步能应用于
10kV
等级设备。

2
、
智能电网
在上悉凯述技术及其它技术的基础上精密控制串联电感或电容达到缩短电气距离从
而增加电网的稳定性，
精密控制节点无功补偿及电压，
从而达到精密控制有睁备唤功无
功潮流分布的目的。

3
、
已在实施的数字化变电站
由于光
PT
、光
CT
的发展，使原来分布式一对一的
PT
、
CT
接入方式变为光纤通
信的总线式，这样带来测量、控制、综自系统的相应变化，甚至带来变电站建设
样式的巨大变化、
如模块组合式、
可变多桥联式，
将使配网智能化和需求侧管理
变得很容易。

4
、
智能的基于云计算的需求侧管理
基于对重要用户需求侧管理逐步实施，
其大量的数据将被发掘，
并提供大量的及
时增殖服务。

5
、
已在实施的调配一体化。
以前，由于传感器、通信及远控技术和设备的制约、电网调度、运行、管理、维
修分得较细，不便管理、对及时快速响应及可靠性、安全性都有影响。真正实现
配调一体化滚仔，将有赖于传感器、通信及远控设备的发展，基本不存在技术制约，
近几年会很快发展，
唯一有点制约的是采用那种合符经济效益的可靠的通信，
及
可靠的远方操作设备，主要是现地可靠的操作电源。

Ⅳ 当前电气技术前沿有哪些

一、电工新技术和电机、电器的发展
20世纪下半叶电工新技术主要向着新原理、新理论、新材料、新技术方向发展。例如，如果常温超导材料研发成功的话，这将使超导电机绕组的电阻损耗降为零，既解决了电枢绕组发热、温升问题，又使电机效率大为提高。更重要的是超导线的临界磁场强度和临界电流密度都很高，使超导电机的气隙磁通密度和绕组的电流密度可比传统常规电机提高数倍乃至数十倍。这就大大提高电机的功率密度，降低电机的重量、体积和材料消耗。
21世纪人类期望进入一个持续发展的新时期，电工技术在20世纪发展的基础上，将会进一步快速发展。除了对传统电力、电机电器、电气控制领域发展起深刻的变化外，还将对能源、交通、和其他工业发展起着重要推动作用。比如在能源、电力方面，我们可以核能发电、磁流体发电、风能发电等等;在交通运输方面，磁浮列车、电动车正在普及，磁流体推进船也正在研究当中。
更重要的是，电机的重要性在机器生产和发电中更加突出。而电机也从从前的单一电机变为了功能各异的专业性电机。在发电领域，如核能发电机，磁流体仿棚发电机，风能发电机，太阳能发电机，潮汐能发电机。而在电动机领域，如高性能永磁电机，交流圆大宏异步电动机，单相异步电动机，罩极式电动机，磁滞同步电动机等。
电机的发展不仅极大的提高了人类的生产力，同时也极大的丰富了人类的生活。在我们的日常生活中，电机无处不在，我们的空调，我们的电冰箱，我们的微波炉，我们的电脑，或多或少都有电机的存在。可见电机在我们生活中的重要性
二、电力系统
电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心，通过各种设备再转橘册换成动力、热、光等不同形式的能量，为地区经济和人民生活服务。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，故其生产、输送、分配和消费都在同一时间内完成，并在同一地域内有机地组成一个整体，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。
建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。
电力系统的出现使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
三、高电压与绝缘技术
以试验研究为基础的应用技术。主要研究在高电压作用下各种绝缘介质的性能和不同类型的放电现象，高电压设备的绝缘结构设计，高电压试验和测量的设备及方法，电力系统的过电压、高电压或大电流产生的强电场、强磁场或电磁波对环境的影响和防护措施，以及高电压、大电流的应用等。高电压技术对电力工业、电工制造业以及近代物理的发展(如X射线装置、粒子加速器、大功率脉冲发生器等)都有重大影响。高电压与绝缘技术的特点是实验性强，理论性强，交叉性强。
60年代后期以来，高电压技术在电工以外的领域得到广泛应用;同时，也不断采用新技术以发展自身。前者主要指高电压技术在粒子加速器、大功率脉冲发生器、受控热核反应研究、航空与航天领域的雷电和静电控制与防护、磁流体发电、激光技术、等离子体切割、电水锤进行海底探油、冲击加工成型、人体内结石的破碎，以及静电除尘、静电喷涂、静电复印等方面的应用。高电压领域中采用的新技术则包括利用电子计算机计算电力系统的暂态过程和变电所的波过程;采用激光技术进行高电压下大电流的测量;采用光纤技术进行高电压的传递和测量;采用信息技术进行数据处理等。这一切构成了高电压技术近年来发展的一个重要方面。
高压输电不仅能输电，而且还具有明显的经济性。就地发电要比运输发电更加节约资源，这也就造就了我国现在的高压运输的电力策略。
四、电力电子与电气传动
电力电子。电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，已成为现代电气 工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养专业人才中占有重要地位。电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术都属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。具体的说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子是研究弱电的学科，其与自动化有着紧密的联系，但其又经常与强电打交道，因此被称为是连接弱电与强电的桥梁。
电力电子技术在电机控制，电流控制，整流，自动化和仿真方面有着重要的应用。因此，电力电子以成为信息产业和传统产业之间的重要接口。电力电子技术的应用已深入到工业生产社会活动的各个方面。
电气传动。电气传动，是指用电动机把电能转换成机械能，去带动各种类型的生产机械、交通车辆以及生活中需要运动的物品。自从人类发明并掌握各种机械帮助自己劳动以来，就需要有推动机械的原动力，除人力本身外，最初使用的是畜力、水力和风力，后来又发明了蒸汽机、柴油机、汽油机，19世纪才发明电动机。
电机的效率高，运转比较经济，电能的传输和分配比较方便，电能容易控制，因此现在电气传动已经成为绝大部分机械的传动方式，成为工业化的重要基础。传动方式的一种，有机械式如摇臂之类，有压力如液压传动，而通过控制电机来传动的方式就是电气传动。大至一个国家，小至一个工厂，它所具有的电气传动自动化技术水平直接反应出了其现代化水平。

Ⅵ 电力通信的发展展望

传统的电力线载波通信（PLC）主要利用高压输电线路作为高频信号的传输通道，仅仅局限于传输话音、远动控制信号等，应用范围窄，传输速率较低，不能满足宽带化发展的要求。PLC正在向大容量、高速率方向发展，同时转向采用低压配电网进行载波通信，实现家庭用户利用电力线打电话、上网等多种业务。国外如美国、日本、以色列等国家正在开展低压配电网通信的研究和试验。由美国3COM，Intel，Cisco，日本松下等13家公司联合组建使用电力线作为传送媒介的家庭网络推进团体--Homeplug PowerlineAlliance，已经提出家庭插座（Home Plug）计划，旨在推动以电力线为传输媒介的数字化家庭（DigitalHome）。我国也正在进行利用电力线上网的试验研究。可以预见，在将来人们可以使用电力线实现计算机联网及Internet接入、小区安全监控、智能自动抄表、家庭智能网络管理等业务，以低压电力线为传输媒介的载波通信技术必将得到更为广泛的关注和研究。未来的PLC应该能实现通信业务的综合化、传输能力的宽带化和网络管理的智能化，并能实现与远程网的无缝连接。
还存在以下两个方面的问题有待进一步研究：
（1）硬件平台：主要包括通信方式的合理选择、通信网络结构的优化选择等。扩频方式、OFDM技术和多维网格编码方式各有优点，哪一种适合低压网还有待研究，或者也可以采用软件无线电的思想为这三种方式提供一个统一的平台。电力网结构非常复杂，网络拓扑千变万化，如何优化通信网结构也是值得研究的问题。
（2）软件平台：主要包括进一步研究PLC通信理论，改进信号处理技术和编码技术以适应PLC特殊的环境。除了研究适合电力线通信的调制技术、编码技术外，还需要研究自适应信道均衡、回波抵消技术、自适应增益调整等，这些技术在低压PLC对保障通信尤为重要。
（3）网络管理问题：除了上网、打电话外，低压电力线还可以完成远程自动读出水、电、气表数据；永久在线连接，构建的防火、防盗、防有毒气体泄漏等的保安监控系统；构建的医疗急救系统等等。因此利用电力线可以传输数据、语音、视频和电力，实现四网合一，也就是说家中的任何电器都可以接入到网络中，和骨干网连接。但是如何实现四种网络的无缝连接，以及由此带来的非常复杂、庞大的网络管理问题需要进一步的研究。
电力猫是电力通信技术的最新应用和发展。所谓电力猫，即“电力网络桥接器”，是一种把网络信号调制到电线上，利用现有的电线来解决网络布线问题的设备。作为科技催生的第三代网络传输设备，电力猫正在以其独特优势风靡全球。其工作原理就是利用电线传送高频信号，把载有信息的高频信号加载于电流上，然后利用电力传输。接受信息的电力网络桥接器再把高频信号从电流中分解出来，从而在不需要重新布线的基础上实现上网、打电话、观看IPTV和使用监控设备等多种应用。 GNU Radio 是免费的软件开发工具套件。它提供信号运行和处理模块，用它可以在易制作的低成本的射频（RF）硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。这套套件广泛用于业余爱好者，学术机构和商业机构用来研究和构建无线通信系统。GNU Radio 的应用主要是用 Python 编程语言来编写的。但是其核心信号处理模块是C++在带浮点运算的微处理器上构建的。因此，开发者能够简单快速的构建一个实时、高容量的无线通信系统。尽管其主要功用不是仿真器，GNU Radio 在没有射频 RF 硬件部件的境况下支持对预先存储和（信号发生器）生成的数据进行信号处理的算法的研究。