电力系统前沿技术

• 预测性维修（Predictive Maintenance）是 根据对潜伏故障进行在线或离线测量的结 果和其他信息来安排维修的技术。其关键 是依靠先进的故障诊断技术对潜伏故障进 行分类和严重性分析（Criticality Analysis）,以决定设备（部件）是否需要 立即退出运行和应及时采取的措施。
1.2燃料电池
• 燃料电池是直接把燃料的化学能转换为电 能的装置。它是一种很有发展前途的洁净 和高效的发电方式，被称为21世纪的分布 式电源 。
二、大功率电力电子技术的应用
电力电子学器件用于电力拖动、变频调速、 大功率换流已经是比较成熟的技术。大功 率电子器件（HighPowerElectronics）的快 速发展也引起了电力系统的重大变革，通 常称为硅片引起的第二次革命。
3.2 主要技术内容
以可靠性为中心的维修（RCM）和预测性 维修是互相紧密联系而又不同的2个技术领 域。 以可靠性为中心的维修（Reliability centered Maintenance）是在对元件的可能 故障对整个系统可靠性影响评估的基础上 决定维修计划的一种维修策略。
• 80年代美国EPRI将RCM引入核电站的维 修，后来又应用于火电厂，取得了提高可 靠性和降低维修费用的目的。现在正在研 究变电站设备的RCM
同步开断(Synchronized Switching)是在电 压或电流的指定相位完成电路的断开或闭 合。在理论上应用同步开断技术可完全避 免电力系统的操作过电压。这样，由操作 过电压决定的电力设备绝缘水平可大幅度 降低，由于操作引起设备（包括断路器本 身）的损坏也可大大减少。
实现同步开断的根本出路在于用电子开关
电力系统前沿技术
“电力技术是通向可持续发展的桥梁”，这 个论断已经逐渐成为人们的共识。研究表 明，为了实现可持续发展，应尽可能把一 次能源转换为电能使用，提高电力在终端 能源中的比例。
电力技术属于传统技术的范畴，技术创新 和出现重大突破的机会要比信息科学、生 命科学、材料科学等新兴学科少得多。但 是，应该看到，电力技术与其他学科的相 互交叉和渗透的趋势越来越明显。电力研 究的一些前沿课题反映了这种趋势。以下 将对若干电力前沿技术的现状和未来发展 前景进行评述。
三、状态维修技术
状态维修技术（Condition Based Maintenance）可以包涵可靠性为中心的维 修技术（RCM）和预测维修技术（PDM）。
3.1应用背景
这2项技术最初是应用于航空航天系统，后 来移植应用于核电站的维修，近年已成功 地用于发电厂设备的维修，并正在用于输 变电设备的检修。
为提高配电网无功调节的质量，已开发出 用于配电网的静止无功发生器(D STATCOM)。它由储能电路、GTO或IGBT 变换电路和变压器组成。它的功能是快速 调节电压，发生和吸收电网的无功功率， 同时可以抑制电压闪变。
2.3新型直流输电技术
直流输电已是成熟技术。造价较高是其与 交流送电竞争的不利因素。新一代的直流 输电是指进一步改善性能、大幅度简化设 备、减少换流站的占地、降低造价的技术。
一、分布式电源
• 分布式发电装置（DistributedGeneration） 是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、 与环境兼容的独立电源。
• 这些电源由电力部门、电力用户或第3方所 有，用以满足电力系统和用户特定的要求。 如调峰、为边远用户或商业区和居民区供 电，节省输变电投资、提高供电可靠性等 等。
近年来，大功率电子器件已经广泛应用于
电力的一次系统。可控硅（晶闸管）用于 高压直流输电已经有很长的历史。大功率 电子器件应用于灵活的交流输电 （FACTS）、定质电力技术 （CustomPower）以及新一代直流输电技 术则是近10年的事。新的大功率电力电子 器件的研究开发和应用，将成为下世纪的 电力研究前沿 。
2.1灵活交流输电技术(FACTS)
灵活的交流输电系统(FACTS)是80年代后 期出现的新技术，近年来在世界上发展迅 速。专家们预计在未来这项技术将在电力 输送和分配方面将引起重大变革，对于充 分利用现有电网资源和实现电能的高效利 用，将会发挥重要作用。
Baidu Nhomakorabea
灵活交流输电技术是指电力电子技术与现
代控制技术结合以实现对电力系统电压、 参数(如线路阻抗)、相位角、功率潮流的连 续调节控制，从而大幅度提高输电线路输 送能力和提高电力系统稳定水平，降低输 电损耗。
1.1微型燃气轮机
微型燃气轮机（MicroTurbine）,是功率为 几千瓦至几十千瓦，转速为96000r/min， 以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超 小型燃气轮机，工作温度500℃，其发电效 率可达30。目前国外已进入示范阶段。其 技术关键是高速轴承、高温材料、部件加 工等。可见，电工技术的突破常常取决于 材料科学的进步。
直流输电性能创新的典型例子是轻型直流 输电系统（Light HVDC），它采用GTO、 IGBT等可关断的器件组成换流器，省去了 换流变压器，整个换流站可以搬迁，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，从而使中等容量的输电在 较短的输送距离也能与交流输电竞争。
2.4 同步开断技术
取代机械开关。美国西屋公司已制造出13 kV、600A、由GTO元件组成的固态开关， 安装在新泽西州的变电站中使用。GTO开 断时间可缩短到1/3 ms，这是一般机械开 关无法比拟的。现在，由固态开关构成的 电容器组的配电系统“软开关”已问世。
2.5 未来全可控的电力系统
现在的电力系统由于还依赖高压机械开关 （油断路器、六氟化硫断路器、真空开关 等）实现线路、设备、负荷的投切，尚不 能做到完全可控。这是因为机械的慢过程 不可能控制电的快过程。如果电力系统的 高压机械开关一旦被大功率的电子开关取 代，则电力系统真正的灵活调节控制便将 成为现实。
FACTS技术也在不断改进，一些新的 FACTS装置被开发出来，例如可转换静止 补偿器（Convertible Static Compensator），它由多个同步电压源逆 变器构成，可以同时控制2条以上线路潮流
（有功、无功）、电压、阻抗和相角，并 能实现线路之间功率转换
2.2定质电力技术
定质电力（Custom Power）技术是应用现 代电力电子技术和控制技术为实现电能质 量控制，为用户提供用户特定要求的电力 供应的技术。