導語：如何才能寫好一篇電力電子技術研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：綠色化學；電力電子；化學工業(yè)

化學行業(yè)的發(fā)展對人類的生活，學習，工作乃至國家的發(fā)展來說，影響是非常大的。同時它也是把雙刃劍，化學行業(yè)的發(fā)展是給人類的生活帶來了極大便利與舒適空間，但是也給我們環(huán)境造成了巨大的破壞。通常在污染都很難被看見，只有當它破壞我們周圍的環(huán)境，開始影響到了人類的生活時，我們才會發(fā)現(xiàn)，污染地問題原來如此嚴重。因此，為了避免產生污染，人類必須要懂得如何發(fā)展“綠色化學”，在保證污染問題的條件下發(fā)展國家經(jīng)濟。

1.綠色化學的基本概念

何為綠色化學，通常來講主要是運用化學的技術、原理和方法消除對人體健康，食品安全與生態(tài)環(huán)境有毒有害的化學物質，所以，我們也可以叫它也可以叫做環(huán)境友好化學或潔凈化學。事實上，綠色化學早已不是一門全新的科學綠色化學課，它不但有占有著舉足輕重的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益，同時化學工業(yè)帶來的負面作用可以在一定程度上減到最小，以此來顯現(xiàn)對化學人的能動性。綠色化學結合了化學科學、技術與社會的用，三者之間存在著一定的相互聯(lián)系與相互作用，它也是迄今為止化學科學的高度發(fā)展，以及社會對化學科學發(fā)展的重要產物，這對化學來說是一個新階段。我們作為新世紀的主人，應該要有能力去發(fā)展全新的、對環(huán)境更和諧的化學工業(yè)，以防止化學污染環(huán)境;同時也要讓年輕的一代了解什么是綠色化學，同時也要接受綠色化學，我們一起為綠色化學作出應有的貢獻[1]。

2.將“綠色化學”的概念引入高中課程教學

我國的化學課程教育最早是從初三開始教學的，但是初三的化學教學相對來說比較簡單，只是讓初中學生對化學學科做一個基本的概念了解，當然，這也是為高中的化學教育進行鋪墊。所以說高中的化學才是我國化學課程教育的開始，高中生在剛接觸化學這門課程的時候，在這個時候引入“綠色化學”的概念很容易被高中生所汲取所吸收的，如果在課堂的教學過程中可以進行舉一反三的說明，并且用以往化學物質帶來的環(huán)境污染作為教材，是能高中學生更了解“綠色化學”的重要性。也會讓高中生加深對“綠色化學”的概念更加明確、更加容易被接受，讓高中學生在思考環(huán)境的問題的時候首先就能想到要保護環(huán)境的概念，只有這樣才能將“綠色化學”的思想貫徹落實在高中生的腦海中。

3.綠色化學思想在高中教學過程中的案例分析

3.1酸雨對牧漁業(yè)產生的破壞

不管是怎樣的課程教學，我們都應該貼近結合實際問題進行教育教學。特別是“化學”這門這種到處都是方式，符號的課程，假如不運用實際案例對其進行分析教學，高中學生對化學的了解基本就是抽象的，沒有辦法在生活中運用到在化學課堂上學習到化學的知識，因此，這樣的教學就沒有絲毫的意義了。所以為了能夠讓學生充分理解“綠色化學”的重要性，而且還能將知識運用到生活中去，在課堂上教師們應該多舉例子，讓學生充分了解到化學污染對環(huán)境、對生活的嚴重性[2]。比如我國近些年來頻繁降落的酸雨問題，酸雨是如何產生的呢，就是由于化學工業(yè)的污染導致的。酸雨的產生對于我國的牧漁業(yè)來說是及其重大自然災害，其帶來較大的破壞不言而喻。酸雨不僅影響種子萌發(fā)、還會導致葉植物出現(xiàn)看得見得傷害、同時生物量減少、生長也會受到抑制，一般來說酸雨能夠使葉綠素減少、胞膜透性增、光合作用下降，而且酸雨能夠讓葉綠素減少、葉植物的細胞膜透性增加、它的光合作用下降、而且落花落果的現(xiàn)象增加，從而最終導致農作物減產。而酸雨對漁業(yè)資源的破壞更為嚴重，由于在酸性水體中，魚類的繁殖能力會逐漸衰退甚至說喪失,而酸雨酸化水體與金屬離子濃度增加在酸性水中同樣會導致魚類的性腺發(fā)生變異，所以繁殖能力大大衰退,也是由于在酸性水中魚類的性腺發(fā)生了變異,精卵的產生減少了，從而導致仔稚魚大量死亡于對魚卵孵化的重要破壞,直接影響了魚類群體的數(shù)量。從魚類死亡、繁殖能力衰退水產減少等問題也讓高中生學生認識到化學污染帶來的問題嚴重性。從而引導學生思考酸雨的分子結構于其形成的基本原因，通過相互探討，共同思索，一起尋求一個完美的“綠色化學”的解決方法。

3.2在化學實驗中存在的實際問題

在通?；瘜W的教學過程中，高中生們經(jīng)常有很多的化學實驗要做，我們在實驗過程中的一些東西常常會被高中生們所忽略，其實在實驗的過程中，我們不經(jīng)意間就已經(jīng)制造了化學污染。打個比方，在制取乙烯的實驗過程中會產生化學的副反應物SO2，強烈的氣味會引發(fā)學生咳嗽等問題，進而直接影響了高中學生的身體健康[3]。

3.3應當選取無污染的實驗材料

通常在剛了解化學這門課程時我們就應當做的一個實驗“自燃”，這個實驗其實也是具有污染性的，它實驗材料是白磷和二硫化碳，兩者都具有毒性，在燃燒時所產生的五氧化二磷也會直接對自然環(huán)境進行污染，而為了解決這個實驗帶來的污染問題，通常最為直接了當?shù)霓k法就是更改實驗的材料，比如說采用無毒的鎂粉和石英粉末,可以先制取Mg2Si,然后將其投入水中,Mg2Si水解產生SiH4,與空氣接觸即可自燃，從而進行無毒的自然實驗。

4.結束語

化學行業(yè)的發(fā)展對人類的生活，學習，工作乃至國家的發(fā)展來說，影響是非常大的,同時它也是把雙刃劍。雖然它能給人來的生活帶來許多便利的地方，但卻也給也給人類的生活環(huán)境造成了非常嚴重的破壞，而為了減少化學對環(huán)境的污染，我們應當積極發(fā)展“綠色化學”教育，致力將“綠色化學”這一概念傳達到每一代的高中學生思想中，以這樣的方式讓大家愛護環(huán)境。

作者:周文揚 單位:河南省開封高級中學

參考文獻：

[1]謝秦歡.新能源在高中化學教學中的應用分析[J].中國校外教育,2014(2):232-232.

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論文摘要:介紹了電力電子器件和變頻技術的發(fā)展過程，以及變頻技術在家用電器的應用，分析了變頻技術的應用也帶來了諧波、電磁干擾和電源系統(tǒng)功率因數(shù)下降等問題。提出了相關的諧波抑制方法及提高電源系統(tǒng)功率因數(shù)的措施。

引言

隨著電力電子、計算機技術的迅速發(fā)展，交流調速取代直流調速已成為發(fā)展趨勢。變頻調速以其優(yōu)異的調速和啟、制動性能被國內外公認為是最有發(fā)展前途的調速方式。變頻技術是交流調速的核心技術，電力電子和計算機技術又是變頻技術的核心，而電力電子器件是電力電子技術的基礎。電力電子技術是近幾年迅速發(fā)展的一種高新技術，廣泛應用于機電一體化、電機傳動、航空航天等領域，現(xiàn)已成為各國競相發(fā)展的一種高新技術。專家預言，在21世紀高度發(fā)展的自動控制領域內，計算機技術與電力電子技術是兩項最重要的技術。

一、電力電子器件的發(fā)展過程

上世紀50年代末晶閘管在美國問世，標志著電力電子技術就此誕生。第一代電力電子器件主要是可控硅整流器(SCR)，我國70年代將其列為節(jié)能技術在全國推廣。然而，SCR畢竟是一種只能控制其導通而不能控制關斷的半控型開關器件，在交流傳動和變頻電源的應用中受到限制。70年代以后陸續(xù)發(fā)明的功率晶體管(GTR)、門極可關斷晶閘管(GTO)、功率MOS場效應管(Power MOSFET)、絕緣柵晶體管(IGBT)、靜電感應晶體管(SIT)和靜電感應晶閘管(SITH)等，它們的共同特點是既控制其導通，又能控制其關斷，是全控型開關器件，由于不需要換流電路，故體積、重量較之SCR有大幅度下降。當前，IGBT以其優(yōu)異的特性已成為主流器件，容量大的GTO也有一定地位[1][2][3]。

許多國家都在努力開發(fā)大容量器件，國外已生產6000V的IGBT。IEGT(injection enhanced gate thyristor)是一種將IGBT和GTO的優(yōu)點結合起來的新型器件，已有1000A/4500V的樣品問世。IGCT(integrated gate eommutated thyristor)在GTO基礎上采用緩沖層和透明發(fā)射極，它開通時相當于晶閘管，關斷時相當于晶體管，從而有效地協(xié)調了通態(tài)電壓和阻斷電壓的矛盾，工作頻率可達幾千赫茲[2][3]。瑞士ABB公司已經(jīng)推出的IGCT可達4500一 6000V，3000一 3500A。MCT因進展不大而引退而IGCT的發(fā)展使其在電力電子器件的新格局中占有重要的地位。與發(fā)達國家相比，我國在器件制造方面比在應用方面有更大的差距。高功率溝柵結構IGBT模塊、IEGT、MOS門控晶閘管、高壓砷化稼高頻整流二極管、碳化硅(SIC)等新型功率器件在國外有了最新發(fā)展?？梢韵嘈牛捎肎aAs、SiC等新型半導體材料制成功率器件，實現(xiàn)人們對“理想器件”的追求，將是21世紀電力電子器件發(fā)展的主要趨勢。

高可靠性的電力電子積木(PEBB)和集成電力電子模塊(IPEM)是近期美國電力電子技術發(fā)展新熱點。GTO和IGCT，IGCT和高壓IGBT等電力電子新器件之間的激烈競爭，必將為21世紀世界電力電子新技術和變頻技術的發(fā)展帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)。

二、變頻技術的發(fā)展過程

變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。電力電子器件的更新促使電力變換

技術的不斷發(fā)展。起初，變頻技術只局限于變頻不能變壓。20世紀70年代開始，脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速研究引起了人們的高度重視。20世紀80年代，作為變頻技術核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，如:調制波縱向分割法、同相位載波PWM技術、移相載波PWM技術、載波調制波同時移相PWM技術等。

VVVF變頻器的控制相對簡單，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業(yè)的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較小，受定子電阻壓降的影響比較顯著，故造成輸出最大轉矩減小。

矢量控制變頻調速的做法是:將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic通過三相——二相變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Iml、Itl，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應的坐標反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。

直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機，因而省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模型。

VVVF變頻、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交—直—交變頻中的一種。其共同缺點是輸入功率因數(shù)低，諧波電流大，直流回路需要大的儲能電容，再生能量又不能反饋回電網(wǎng)，即不能進行四象限運行。為此，矩陣式交—交變頻應運而生。

三、變頻技術與家用電器

20世紀70年代，家用電器開始逐步變頻化，出現(xiàn)了電磁烹任器、變頻照明器具、變頻空調、變頻微波爐、變頻電冰箱、IH(感應加熱)飯堡、變頻洗衣機等[4]。

20世紀末期期，家用電器則依托變頻技術，主要瞄準高功能和省電。

首先是電冰箱，由于它處于全天工作，采用變頻制冷后，壓縮機始終處在低速運行狀態(tài)，可以徹底消除因壓縮機起動引的噪聲，節(jié)能效果更加明顯。其次，空調器使用變頻后，擴大了壓縮機的工作范圍，不需要壓縮機在斷續(xù)狀態(tài)下運行就可實現(xiàn)冷、暖控制，達到降低電力消耗，消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來，新式的變頻冷藏庫不但耗電量減少、實現(xiàn)靜音化，而且利用高速運行能實現(xiàn)快速冷凍。

在洗衣機方面，過去使用變頻實現(xiàn)可變速控制，提高洗凈性能，新流行的洗衣機除了節(jié)能和靜音化外，還在確保衣物柔和洗滌等方面推出新的控制內容;電磁烹任器利用高頻感應加熱使鍋子直接發(fā)熱，沒有燃氣和電加熱的熾熱部分，因此不但安全，還大幅度提高加熱效率，其工作頻率高于聽覺之上，從而消除了飯鍋振動引起的噪聲。

轉貼于

四、電力電子裝置帶來的危害及對策

電力電子裝置中的相控整流和不可控二極管整流使輸入電流波形發(fā)生嚴重畸變，不但大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，還引起了嚴重的諧波污染。

另外，硬件電路中電壓和電流的急劇變化，使得電力電子器件承受很大的電應力，并給周圍的電氣設備及電波造成嚴重的電磁干擾(EM1)，而且情況日趨嚴重。許多國家都已制定了限制諧波的國家標準，國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)、國際電工委員會(IEC)和國際大電網(wǎng)會議(CIGRE)紛紛推出了自己的諧波標準。我國政府也制定了限制諧波的有關規(guī)定[5]。

（一）諧波與電磁干擾的對策

1、諧波抑制

為了抑制電力電子裝置產生的諧波，一種方法是進行諧波補償，即設置諧波補償裝置，使輸入電流成為正弦波[3]。

傳統(tǒng)的諧波補償裝置是采用IC調諧濾波器，它既可補償諧波，又可補償無功功率。其缺點是，補償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，效果也不夠理想。

電力電子器件普及應用之后，運用有源電力濾波器進行諧波補償成為重要方向。其原理是，從補償對象中檢測出諧波電流，然后產生一個與該諧波電流大小相等極性相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。

大容量變流器減少諧波的主要方法是采用多重化技術:將多個方波疊加以消除次數(shù)較低的諧波，從而得到接近正弦的階梯波。重數(shù)越多，波形越接近正弦，但電路結構越復雜。小容量變流器為了實現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù)，一般采用二極管整流加PWM斬波，常稱之為功率因數(shù)校正(PEC)。典型的電路有升壓型、降壓型、升降壓型等。

2、電磁干擾抑制

解決EMI的措施是克服開關器件導通和關斷時出現(xiàn)過大的電流上升率di/dt和電壓上升率du/dt，目前比較引入注目的是零電流開關(ZCS)和零電壓開關(ZVS)電路。方法是:

(1)開關器件上串聯(lián)電感，這樣可抑制開關器件導通時的di/dt，使器件上不存在電壓、電流重疊區(qū)，減少了正關損耗;

(2)開關器件上并聯(lián)電容，當器件關斷后抑制du/dt上升，器件上不存在電壓、電流重疊區(qū)，減少了開關損耗;

(3)器件上反并聯(lián)二極管，在二極管導通期間，開關器件呈零電壓、零電流狀態(tài)，此時驅動器件導通或關斷能實現(xiàn)ZVS、ZCS動作。

目前較常用的軟件開關技術有部分諧振PWM和無損耗緩沖電路。

（二）功率因數(shù)補償

早期的方法是采用同步調相機，它是專門用來產生無功功率的同步電機，利用過勵磁和欠勵磁分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。然而，由于它是旋轉電機，噪聲和損耗都較大，運行維護也復雜，響應速度慢。因此，在很多情況下已無法適應快速無功功率補償?shù)囊蟆?/p>

另一種方法是采用飽和電抗器的靜止無功補償裝置。它具有靜止型和響應速度快的優(yōu)點，但由于其鐵心需磁化到飽和狀態(tài)，損耗和噪聲都很大，而且存在非線性電路的一些特殊問題，又不能分相調節(jié)以補償負載的不平衡，所以未能占據(jù)靜止無功補償裝置的主流。

隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，使用SCR、GTO和IGBT等的靜止無功補償裝置得到了長足發(fā)展，其中以靜止無功發(fā)生器最為優(yōu)越。它具有調節(jié)速度快、運行范圍寬的優(yōu)點，而且在采取多重化、多電平或PWM技術等措施后，可大大減少補償電流中諧波含量。更重要的是，靜止無功發(fā)生器使用的抗器和電容元件小，大大縮小裝置的體積和成本。靜止無功發(fā)生器代表著動態(tài)無功補償裝置的發(fā)展方向。

五、結束語

我們相信，電力電子技術將成為21世紀重要的支柱技術之一，變頻技術在電力電子技術領域中占有重要的地位，近年來在中壓變頻調速和電力牽引領域中的發(fā)展引人注目。隨著全球經(jīng)濟一體化及我國加人世界貿易組織，我國電力電子技術及變頻技術產業(yè)將出現(xiàn)前所未有的發(fā)展機遇。

參考文獻:

[1] 周明寶.電力電子技術[M].北京:機制工業(yè)出版社，1985.

[2]陳堅.電力電子學－電力電子變換和控制技術.北京：高等教育出版社，2002.

[3]王兆安 黃俊.電力電子技術[M].北京:機械工業(yè)出版社，2003.

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關鍵詞：電力電子設備；電路故障；智能診斷；研究

中圖分類號：TM921 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01

隨著我國電子產業(yè)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成技術已經(jīng)越來越廣泛的被人們所應用。然而，隨著電力電子技術的發(fā)展越來越先進，其設備本身的復雜性也越來越高，使得對電力電子設備電路故障的診斷與修護、替換等工作也越發(fā)困難。定期對電力電子設備的電路進行診斷與維護，對減少電力電子設備的故障發(fā)生頻率、降低企業(yè)對電力電子設備的維護成本方面都是較為有利的。本文在對電力電子設備電路故障診斷的現(xiàn)狀與存在問題進行具體的了解與分析的基礎上，將對電力電子電路設備的智能診斷技術進行進一步研究。

一、電力電子設備中電路的主要故障模式

電力電子設備的電路故障主要分為結構性故障與參數(shù)性故障兩種。電力電子電路的結構性故障主要指電路中的電容、電阻、電感與各種開關等電路器件的短路與開路，由于功率器件的損壞而導致電力電子設備的主電路的結構發(fā)生改變是這一故障最為主要的表現(xiàn)形式。而電力電子電路的參數(shù)性故障主要是指電阻、電感、電容等器件參數(shù)由于發(fā)生了偏移或者開關的性能較為劣化，而導致了電力電子設備的電路裝置特性與它的正常特性產生了嚴重的偏離[1]。

對于電力電子設備的電器原件來說，主要分為兩種故障模式，即硬故障和軟故障。電器元件的硬故障主要是指電器元件發(fā)生了開路或短路的現(xiàn)象，而電器元件的軟故障則主要是指電器元件雖沒有發(fā)生開路，但是電器元件的大小卻與它的正常范圍，由此導致了電路的特性也發(fā)生偏離。

作為能夠影響整個電力電子系統(tǒng)性能的電容器，是造成電路發(fā)生故障的最主要因素。開路、短路、硬故障偏小、軟故障偏大這四種情況是致使電容器發(fā)生故障的主要模式。其中開路故障主要發(fā)生在陶瓷或者鋁制電容中，短路故障主要發(fā)生在鉭電容中。

開關器件作為電力電子設備中變化器的基本單元和關鍵部件，具有較強的可靠性，它主要有開路和短路兩種故障模式。

二、電力電子電路故障診斷的難點

由于電力電子產業(yè)發(fā)展較快，電力電子設備的內部構造越來越復雜，這造成了對電力電子設備的電路故障難以進行診斷的現(xiàn)狀。再加上對電路的在線診斷本身就具有較高的要求，而且測試激勵不好選用，使得對電力電子電路故障的診斷難上加難。

首先，電力電子設備的電路存在著非線性故障診斷問題。由于電力電子設備的非線性電路較強，所以很難對其建立起精確的數(shù)學模型。其次，常用的電力電子電路測試節(jié)點只負責輸出負載電壓，而僅靠設備的輸出電壓難以對電路故障做出具體的診斷或是根本不能診斷。而如果增加電力電子電路的測試節(jié)點又會提高電路的復雜性，并對負載輸出的電壓產生交叉影響，進一步加大了故障診斷的難度[2]。第三，由于電力電子電路的故障診斷信息只在故障發(fā)生后與停電前的幾十毫秒內存在，因此對其需要進行在線診斷與動態(tài)監(jiān)聽。而要完成電路的在線診斷就需要在原有的設備基礎上再增加新的部件，而這往往會導致企業(yè)成本的大幅上升。

由于這些難點的存在，使得電子電力電路設備的診斷變得十分困難而復雜。

三、智能技術在電力電子電路故障診斷中的應用

從世界上第一支晶閘管出現(xiàn)開始，電力電子技術已經(jīng)走過了將近五十年的發(fā)展歷程。由于現(xiàn)在的電力電子電路故障診斷技術中存在著許多亟待解決的難題，為電力電子產業(yè)的進一步發(fā)展帶來了十分不利的影響。而將人工智能技術引入到對電力電子電路故障診斷中來已經(jīng)成為了必然的發(fā)展趨勢。

（一）智能神經(jīng)網(wǎng)絡在電力電子電路故障診斷中的應用。由于神經(jīng)網(wǎng)絡擁有非線性、并行性、容錯性和良好的泛化能力的特點，因此它在故障診斷的許多領域中都得到了廣泛的應用。并且由于神經(jīng)網(wǎng)絡能夠對新出現(xiàn)的故障模式進行學習、記憶與儲存，還可以有效的在未來的運行中對發(fā)生過的故障模式進行識別，因此對電力電子電路故障診斷中的符號推理與知識獲取方面的困難具有較好的克服能力[3]。對于在電力電子電路故障診斷中經(jīng)常出現(xiàn)的容差問題，智能神經(jīng)網(wǎng)絡也能夠相應的做出很好的解決，這使得原始的電力電子電路故障診斷水平上升了一個很大的臺階，對推動電力電子產業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。

（二）聚類神經(jīng)網(wǎng)絡在電力電子電路故障診斷中的應用。當電力電子電路的故障模式相對建立的網(wǎng)絡較多、訓練較為頻繁時，原有的電力電子電路的故障診斷模式需要每一次診斷都要輸入全部的小網(wǎng)絡，致使診斷時間過于漫長，并且這種故障模式的網(wǎng)絡收斂性與泛化能力也相對較差，因此大大降低了電力電子電路故障診斷的精確度[4]。

四、結束語

電力電子電路的故障診斷理論發(fā)展了近五十年，但是在如今的電路故障診斷領域還是存在著對強非線性電路與容差電路故障診斷的很多問題。而人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡對電力電子電路故障診斷具有非線性并行性與容差性的特點，因此能夠很好的解決原本的電力電子電路故障診斷中存在的問題。這對進一步推動電力電子產業(yè)的發(fā)展具有重大的意義。

參考文獻：

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[2]張志學，馬皓.電力電子電路拓撲向量的尋求[J].中國電機工程學報，2006（20）：157-163.

[3]吳為麟，朱寧.典型 Buck 變換器故障預測的算法復雜性分析[J].電路與系統(tǒng)學報，2012（04）：176-179.

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一、電力電子技術應用

用電領域中的電力電子技術，電動機的優(yōu)化運行。全世界的用電量中約有60％左右是通過電動機來消耗的。高能量密度的電源應用，電化學電源廣泛應用在作為國民經(jīng)濟的銅、鋁、鋅、鎳等有色金屬以及氯堿等電解產業(yè)中；體積小、重量輕、效率高的各種開關電源應用也是十分廣泛；信息領域中的電力電子技術，電力電子技術為信息技術提供先進的電源和運動控制系統(tǒng)，日益成為信息產品中不可缺少的一部分；發(fā)電領域中的電力電子技術，發(fā)電機的直流勵磁。常規(guī)發(fā)電機中勵磁的建立已經(jīng)由傳統(tǒng)的直流磁勵機轉變?yōu)橛芍蓄l交流勵磁機加電力電子整流的方法，并已取得良好的經(jīng)濟效益，可靠性較高。水輪發(fā)電機的變頻勵磁。發(fā)電頻率取決于發(fā)電機的轉速，采用了電力電子技術后，將水輪發(fā)電機直流勵磁轉變?yōu)榈皖l交流變頻勵磁。當水流量減少時，提高勵磁頻率，可以把發(fā)電頻率補償?shù)筋~定，延長水輪發(fā)電機的發(fā)電周期，解決了水力發(fā)電中發(fā)電機工作時間受季節(jié)性水流量影響而導致的頻率無法調節(jié)、浪費較多水能的問題；環(huán)保型能源發(fā)電，利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等新能源發(fā)電，是解決一次能源危機（煤、石油、天然氣等石化類能源日趨匱乏）的重要途徑，它們是可再生的綠色能源。

二、電力電子器件發(fā)展趨勢

縱觀幾十年的發(fā)展歷史，半導體器件起到了推動電子技術發(fā)展的作用，晶閘管等電力半導體器件扮演了電力電子發(fā)展中的主要角色。電力電子技術的創(chuàng)新與電力電子器件制造工藝，己成為世界各國工業(yè)自動化控制和機電一體化領域競爭最激烈的陣地，各發(fā)達國家均在這一領域注入極大的人力，物力和財力，使之進入高科技行業(yè)，就電力電子技術的理論研究言，目前日本、美國及法國、荷蘭、丹麥等西歐國家可以說是齊頭并進，在這些國家各種先進的電力電子功率量不斷開發(fā)完善，促進電力電子技術向著高頻化邁進，實現(xiàn)用電設備的高效節(jié)能，為真正實現(xiàn)工控設備的小型化，輕量化，智能化奠定了重要的技術基礎，也為21世紀電力電子技術的不斷拓展創(chuàng)新描繪了廣闊的前景。

1.全球范圍內石油儲量、煤儲量逐漸在減少，生態(tài)平衡也嚴重受到破壞，環(huán)境污染越來越嚴重,現(xiàn)在世界各國普遍關注新能源的應用..新能源發(fā)電中的電力電子技術應用特點如下：一次能源供給隨機性大，風能、太陽能都隨天氣情況而有很大變化;并網(wǎng)發(fā)電要求高，電網(wǎng)側要求輸入電能波動小，電能質量高等。

2.電力牽引（electrictraction）是利用電能為動力的一種軌道運輸牽引動力形式。電力機車或動車的牽引電動機將電能轉換為機械能，驅動鐵路列車、電動車組和城市軌道交通電動車輛組運行。因此，在以后的發(fā)展中，要不斷應用先進的技術來扼殺電力牽引的缺點，達到盡量完美。

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關鍵詞：電力電子技術；電路仿真；波形分析法

“電力電子技術”是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，是連接弱電和強電的紐帶，且電力電子技術深入應用到國防軍事、農業(yè)、商業(yè)、工業(yè)及交通各個領域。這門課程的特點是理論性、實踐性、綜合性、應用性較強。電力電子技術的研究對象就是各種電源，主要介紹典型電力電子器件的基本結構，工作原理，主要參數(shù)以及應用特性，重點研究各種電力電子電路，包括四種基本電力電子電路和組合電力電子電路的原理、特性、分析計算以及其應用，使學生掌握典型電力電子器件和典型電力電子電路的基本理論、基本計算方法，具有分析一般運行問題的能力，為學習后續(xù)課程奠定必要的理論基礎。學生除了要具備扎實的高等數(shù)學、電路和模擬、數(shù)字電子技術知識，在學習的過程中，還要面對以下兩個難點：復雜電力電子電路的波形分析（尤其是工程實際中應用較為廣泛的阻感負載，如直流電機、交流電機等）；電力電子電路功能的具體實現(xiàn)（工程實際中如何實現(xiàn)）。

PWM逆變電路是學生公認的“較難學”的內容之一。逆變電路是將直流電能轉化為交流電能的電力電子電路，將PWM控制技術應用于逆變電路中可以有效地減小輸出電能（電壓或電流）的諧波，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了PWM控制技術。分析電路時，學生不僅要掌握逆變電路的工作過程，還要了解PWM控制技術的工作原理；而電力電子電路可以帶不同負載（如電阻性，電感性和電容性或者混合負載），分析的思路和方法也有所區(qū)別。如阻感性負載（典型的如直流電機，交流電機等），其特點就是流過負載的電流滯后于負載兩端的電壓某一個角度（負載阻抗角），另外，一般在講解電路時，只注重工作原理的分析，忽略了電路功能的實現(xiàn)。通過采用不同的教學方法如波形分析法、仿真分析法和試講法等，解決上述難點，希拋磚引玉，達到解決本門課程或者類似課程中其他難點問題的目的。

一、波形分析法

單相電壓型橋式PWM逆變電路如圖1所示，信號波和載波經(jīng)調制電路，采用雙極性SPWM控制方式，輸出4個觸發(fā)脈沖信號。由4個IGBT管V1～V4構成H橋，反并聯(lián)電力二極管VD1～VD4，負載為阻感性負載。

針對上述兩個難點，首先采用波形分析法。波形分析法就是對照電路原理圖，根據(jù)電路給定條件，繪制出電路中的參考點，特別是流過負載的電流和負載兩端電壓隨時間變化的波形和規(guī)律的一種方法，波形分析法不僅可以分析電路的工作原理，還可進行定量計算。圖2是雙極性SPWM控制方式驅動信號生成電路，可讓學生自己分析驅動信號的工作過程。通過這個電路，學生就可以了解雙極性SPWM控制方式下，開關器件的脈沖信號是如何產生的。雖然這個電路比較簡單，但實際觸發(fā)電路就是按照這種思路設計的。

圖3是在給出正弦波（調制波）和三角波（載波）后，通過SPWM控制負載側的電壓波形。講解時，對照電路原理圖、驅動信號生成電路，給定正弦波和三角波，按照時間節(jié)點，分析出輸出電壓波形。特別注意分析回路中電流的流通路徑（由阻感負載的性質決定），比如說，給V1和V4施加觸發(fā)信號，究竟是V1和V4導通，還是VD1和VD4導通？這兩對開關器件能不能同時導通？導通后，加在負載上的電壓是否有所不同？先讓學生有感性認識。

可見，雙極性SPWM控制方式時，三角波載波有正極性，有負極性，所得到的電壓PWM波也是有正有負。

二、仿真分析法

圖2畢竟只是一種簡單的信號生成電路，工程實際中又是如何按照此種思路實現(xiàn)功能的呢？用波形分析法分析電路的工作原理后，可采用仿真分析法繼續(xù)深入研究電路的工作過程。另外，電氣工程專業(yè)的學生日后不管是走向相應的工作崗位，還是繼續(xù)深造，都必須掌握一些應用軟件。因此，在授課過程中，引入仿真分析法，從實用的角度考慮，用仿真軟件將理論分析直觀化，還可為學生日后逐步走向研究領域奠定扎實的基礎，實現(xiàn)從理想電路到真實電路的順利過渡，學生的學習能力從理論學習到仿真實踐的順利提升。

Simulink是美國MathWorks公司推出的Matlab軟件包中最重要的功能模塊之一，是交互式、模塊化的建模和仿真的動態(tài)分析系統(tǒng)。在電力電子領域，通常利用專用模塊集SimPowerSystems，該模塊集包含電氣網(wǎng)絡中常見的元器件和設備，直觀易用的圖形方式對電氣系統(tǒng)進行模型描述。模型可與其他Simulink模塊相連接，包含電源、電流回路元器件、電力機械、電子元器件、控制和測量模塊和三相網(wǎng)絡元器件等6個子模塊庫，同標準的Simulink模塊一起使用建立包含電氣系統(tǒng)和控制回路的模型。用戶可以修改系統(tǒng)的初始狀態(tài)以便從任意的初始條件進行仿真，圖形用戶界面能夠顯示測量的電流值和電壓值以及所有的狀態(tài)變量（電感電流和電容電壓）。

為此，建立單相電壓型橋式PWM逆變電路的仿真模型，帶阻感負載，如圖4所示。仿真模型由直流電源，通用橋模塊（選擇橋臂數(shù)為2），雙極性SPWM封裝模塊，負載，電壓、電流測量模塊和示波器6個部分組成。圖5是雙極性SPWM信號生成電路封裝模塊，模塊由正弦函數(shù)、三角波函數(shù)、增益模塊、常數(shù)模塊、乘法模塊和邏輯模塊等6個部分組成，輸出信號是給逆變電路中的4個開關管V1～V4所施加得觸發(fā)脈沖。

電路參數(shù)如下：直流電壓300V；負載電阻r=1Ω，負載電感L=2mH；m為調制深度，正弦波頻率為50Hz，fc為載波頻率。設置好各個模塊的參數(shù)后，仿真結果分別如圖6所示。

從圖中可見，負載電流連續(xù)，輸出電壓是SPWM電壓波，脈沖寬度符合正弦變化規(guī)律。m=0.5，fc=750Hz與m=1，fc=1500Hz相比，m=1時輸出電壓的中心部分明顯變寬，而fc=1500Hz時輸出交流電流的正弦度更好。若進一步提高載波頻率，則輸出電流會更加接近正弦波（講到此處，可以讓學生分析原因）。講解時，不僅注重電路功能的實現(xiàn)，還要強調負載電流的變化規(guī)律和流通路徑，深化在波形分析法中已有的感性認識。學生還可自己建模（如單極性SPWM控制）、仿真，觀察電路更為詳細的工作過程，進而對比兩種控制方式的優(yōu)劣，從而更加牢固掌握電路工作原理。通過波形分析法和仿真分析法，學生不僅可以了解電路的工作過程，而且可以更深刻的掌握電路的具體工程實現(xiàn)過程，可為以后從事類似設計和工作奠定扎實的理論基礎。

三、試講法

為了檢驗學生是否已經(jīng)掌握了電路的工作過程，講解完后，將學生分組，每組派出一個代表。試講內容是雙極性和單極性SPWM逆變電路工作過程，不僅將雙極性SPWM逆變電路的工作過程進行分析，而且將自學的單極性SPWM逆變電路進行講解。最后，通過學生自己組織的評審團打分，分出名次。試講法不僅可以促使學生深入領會教學內容，考查學生對于知識的掌握程度，還可以培養(yǎng)其自學能力、口頭表達能力和應變能力，促進學生綜合素質的提高。

四、總結

綜上所述，“電力電子技術”這門課有很多的難點，學生掌握起來比較困難，只要把握好課程的難點和教學關鍵，在課堂教學中采用適當?shù)慕虒W方法，如波形分析法、仿真分析法和試講法等，并及時發(fā)現(xiàn)學生在學習中的問題，設法加以解決，實踐證明會使廣大學生取得較好的學習效果。

參考文獻：

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]劉桂英，粟時平.“電力電子技術”的Matlab/Simulink教學仿真實踐[J].電氣電子教學學報，2011，2（1）：87-88.

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【關鍵詞】電力系統(tǒng)；電氣自動化；監(jiān)控

【中圖分類號】TM 【文獻標識碼】A

【文章編號】1007-4309（2013）01-0133-1.5

一、電氣自動化控制系統(tǒng)

1.集中監(jiān)控方式這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。

2.遠程監(jiān)控方式最早研發(fā)的自動化系統(tǒng)主要是遠程控制裝置，主要采用模擬電路，由電話繼電器、電子管等分立元件組成。這一階段的自動控制系統(tǒng)不涉及軟件。主要由硬件來完成數(shù)據(jù)收集和判斷，無法完成自動控制和遠程調解。它們對提高變電站的自動化水平，保證系統(tǒng)安全運行，發(fā)揮了一定的作用，但是由于這些裝置，相互之間獨立運行，沒有故障診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至會影響電網(wǎng)安全。

3.現(xiàn)場總線監(jiān)控方式現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡連接，網(wǎng)絡組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

二、綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)應用

1.集中模式。集中模式也就是傳統(tǒng)的硬接線方式，將強電信號轉變?yōu)槿蹼娦盘?，采用空接點方式和4mA-20mA標準直流信號，通過電纜硬接線將電氣模擬量和開關量信號一對一接至DCS的I/O模件柜，進入DCS進行組態(tài)，實現(xiàn)對電氣設備的監(jiān)控。這種模式又分為直接I/O接入方式和遠程I/0接入方式兩種，前者是將電纜接至電子間集中組屏，后者是在數(shù)據(jù)較集中且離主控室較遠的電氣設備現(xiàn)場設立遠程I/0采集柜，然后通過通信方式與DCS控制主機相連，兩者具有相同的實現(xiàn)技術，本質上沒有區(qū)別。電氣量的采集集中組屏，便于管理，設備運行環(huán)境好；硬接線方式成熟，響應速度快。缺點主要有：電纜數(shù)量大，電纜安裝工程量大，長距離電纜引進的干擾也可能影響DCS的可靠性；DCS系統(tǒng)按“點”收費，不僅投資大，而且只有重要的電氣量才能進入DCS，系統(tǒng)監(jiān)測的電氣信息不完整；所有信息量均要集中匯總至DCS系統(tǒng)，風險集中，影響系統(tǒng)可靠性；由于DCS調試一般是最后進行，采用集中模式通常難以滿足倒送廠用電的要求；沒有獨立的電氣監(jiān)控主站系統(tǒng)，無法完成較復雜的電氣運行管理工作（如防誤、事故追憶、繼電保護運行與故障信息自動化管理、錄波分析等高級應用功能），不能實現(xiàn)電氣的“綜合自動化”。

2.分層分布式模式。分層分布式模式從邏輯上將ECS劃分為三層，即站級監(jiān)控層、通信層和間隔層（間隔單元）。間隔層由終端保護測控單元組成，利用面向電氣一次回路或電氣間隔的方法進行設計，將測控單元和保護單元就地分布安裝在各個開關柜或其他一次設備附近。網(wǎng)絡層由通信管理機、光纖或電纜網(wǎng)絡構成，利用現(xiàn)場總線技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總、規(guī)約轉換、轉送數(shù)據(jù)和傳控制命令的功能。站級監(jiān)控層通過通信網(wǎng)絡，對間隔層進行管理和交換信息。間隔層測控終端就地安裝，減少占用面積，各裝置功能獨立，組態(tài)靈活，可靠性高。模擬量采用交流采樣，節(jié)省二次電纜，降低了成本，抗干擾能力增強，系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)精度大大提高。系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量提高，監(jiān)控信息完整，能實現(xiàn)在遠方對保護定值的修改及信號復歸，運行維護方便。分布式結構方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊（部件）正常運行。設置獨立的電氣監(jiān)控主站，便于分步調試和投運，滿足倒送電的要求。同時有利于廠用電系統(tǒng)的運行、維護和檢修。

三、綜合自動化技術發(fā)展趨勢

由于我國電力系統(tǒng)綜合自動化技術起步較晚，在很多方面與國外技術水平還有很大差距，所以需要我們在學習和借鑒國外先進技術的同時，結合我國的實際情況，研究和開發(fā)更加符合我國國情的綜合自動化系統(tǒng)。

1.保護、控制、測量一體化鑒于目前的運行體制、人員配備、專業(yè)分工，我國的自動化系統(tǒng)主要采用站內監(jiān)控采集數(shù)據(jù)而保護相對獨立的模式，以提供較清晰的事故分析和處理的界面。但是從技術合理性、減少設備重復配置、簡化維護工作量以及發(fā)展趨勢等方面考慮，將保護與控制、測量結合在一起會更有優(yōu)勢。

2.國際標準的應用近年來，IED電力自動化方面有了廣泛應用。為了實現(xiàn)不同廠家IED設備的信息共享和互操作性，使廠站電氣綜合自動化系統(tǒng)成為開發(fā)系統(tǒng)，國際電工委員會制定了IEC61850國際標準。為了與國際接軌，國內已經(jīng)開始了基于IEC61850標準的電氣綜合自動化系統(tǒng)的產品研發(fā)，相信這將是未來自動化系統(tǒng)的一個發(fā)展方向。

3.以太網(wǎng)技術的興起隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，綜合自動化系統(tǒng)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越來越多，對通訊的實時性要求越來越高，以速度快、傳輸數(shù)據(jù)量大為特點的以太網(wǎng)滿足了這一要求。以太網(wǎng)最典型的應用形式是Ethernet+TCP/IP。未來的發(fā)展應該是在繼承了以太網(wǎng)技術的基礎上，結合工業(yè)過程應用，產生新一代以以太網(wǎng)為核心的現(xiàn)場總線技術。

四、結語

自動化技術在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛而深入，這也使電網(wǎng)管理方式產生翻天覆地的變化。新技術、新理論的應用使一些概念不斷被更新和修正，傳統(tǒng)的技術界線逐漸模糊，各種原來看似不相關聯(lián)的技術會彼此融合和滲透，這些推動著電力自動化系統(tǒng)的不斷發(fā)展和變化。

【參考文獻】

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【關鍵詞】電站；等離子點火；技術；應用

中圖分類號：O463+.2 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

目前，國內的等離子點火技術有了很大的發(fā)展，其運用的領域也越來越廣，與此同時，如何更好的使用等離子點火技術，使得其在電站鍋爐中的使用可以更加的科學，已經(jīng)成為了一個急需解決的問題。因此，本文研究電站鍋爐等離子點火技術，旨在為國內使用等離子點火技術提供更好的技術支持。

二、等離子點火技術原理

等離子點火技術的基本原理是以大功率電弧直接點燃煤粉。利用直流電流（大于200A）在介質氣壓大于0.01MPa的條件下通過陰極和陽極接觸引弧，并在強磁場下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體。其連續(xù)可調功率范圍為50～150kW，中心溫度可達6000℃。一次風粉送入等離子點火煤粉燃燒器經(jīng)濃淡分離后，使?jié)庀嗝悍圻M入等離子火炬中心區(qū)，在約0.1s內迅速著火，并為淡相煤粉提供高溫熱源，使淡相煤粉也迅速著火，最終形成穩(wěn)定的燃燒火炬。燃燒器壁面采用氣膜冷卻技術，可冷卻燃燒器壁面，防燒損、防結渣，用除鹽水對電極及線圈進行冷卻。

三、等離子點火的燃燒機理 由于高溫等離子體的能量有限,它不可能與無限量的風速及煤粉相匹配,所以等離子燃燒器按多級放大的原理,設計成為四級燃燒區(qū)域。實驗證明:設計運用多級放大燃燒,可使單個燃燒器的出力由2t/h擴大到10t/h。

等離子拉弧引燃揮發(fā)物區(qū)稱為第一區(qū),該區(qū)的引弧點火性能,決定了整個多級燃燒器運行的成敗。煤粉首先在中心筒中點燃,根據(jù)燃燒器的不同進入中心筒的粉量一般在500～800kg/h之間,這部分煤粉在中心筒中穩(wěn)定燃燒,并在中心筒的出口處形成穩(wěn)定的二級煤粉的點火源,依次逐級放大。另外在該區(qū)金屬壁面加設了第一級氣膜冷卻技術,避免了煤粉的貼壁流動及掛焦,同時又解決了燃燒器的燒蝕問題。第二區(qū)為混合燃燒區(qū),在該區(qū)內一般采用“濃點濃”的原則,環(huán)形濃淡燃燒器的應用將淡粉流貼壁而濃粉摻入主點火燃燒器燃燒。這樣做的結果既利于混合段的點火,又冷卻了混合段的壁面。第三區(qū)為強化燃燒區(qū),在一、二區(qū)內揮發(fā)分基本燃盡,為提高疏松炭的燃盡率采用提前補氧強化燃燒措施,提前補氧的作用在于提高該區(qū)的熱焓進而提高噴管的初速度,達到加大火焰長度提高燃盡度的目的,所采用的氣膜冷卻技術亦達到了避免結焦的目的。第四區(qū)為燃盡區(qū),為了擴大燃燒器對一次風速的適應范圍,等離子燃燒器的最后一級煤粉可不在燃燒室內燃燒而直接進入爐膛,疏松碳的燃盡率決定于火焰的長度,隨煙氣的溫升燃盡率逐漸加大。

四、鍋爐等離子點火系統(tǒng)組成

1等離子發(fā)生器 這部分主要包括電磁線圈和陰和陽極板，用于產生電功率為50至150 kW的空氣等離子體。

2供電系統(tǒng) 這系統(tǒng)將三相380 V交流動力電源經(jīng)過可控全波整流變?yōu)榭烧{電弧電壓為250至400 V的直流電源，負載工作電流可在200至375 A范圍內調節(jié)。在系統(tǒng)改造中分別從本廠4個400 V工作段中取一路電源變送至相應的整流柜，達到合格的直流電送給等離子發(fā)生器產出等離子電弧。

3點火燃燒器 點火燃燒器分一級燃燒室及二級燃燒室。等離子引弧裝置的陰陽極板裝在一級燃燒室內產生高溫電弧，通過內置濃淡相將煤粉分離，使?jié)庀嗝悍叟c高溫電弧發(fā)生強烈的電化學反應，致煤粉裂解，產生大量的揮發(fā)分并在高溫電弧中被點燃。二級燃燒室放在一級燃燒室之后用于燃燒煤與粉揮發(fā)分，并通以二次風，使二級燃燒室冷卻，補充爐膛內燃燒所需要的空氣。

4控制系統(tǒng) 系統(tǒng)由CRT、PLC、角圖像火檢、通訊接口及數(shù)據(jù)總線構成，遠程協(xié)調控制主機DCS控制系統(tǒng)。西門子S7-300可編程控制器是該系統(tǒng)的主機核心，與各電源柜之間為數(shù)據(jù)通訊。集控室的操作系統(tǒng)控制界面采用獨立的工業(yè)液晶顯示屏，配有觸摸式面板實時顯示操作功能，為操作人員提供了簡捷的操作方式。

5輔助系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)由包括冷卻水和壓縮空氣系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)提供合格的冷卻水，用于冷卻等離子裝置的陰極、陽極及勵磁線圈。為保證冷卻水質的需要，采用了擴容機組閉式冷卻水系統(tǒng)來提供冷卻用水。壓縮空氣系統(tǒng)提供了合格的空氣。

五、等離子點火靜態(tài)調試

1等離子點火器與整流柜控制接口的調試 整流柜控制采用西門子S7-200系列可編程控制器，等離子上位機采用了西門子S7-300系列可編程控制器，兩者為同一系列并通過接口模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡連接。設計滿足了生產過程控制的需求，調試比較順利。在網(wǎng)絡中進行地址碼賦值對調檢測，數(shù)據(jù)交換都正常。

2等離子點火系統(tǒng)與主機熱控系統(tǒng)接口的調試 等離子上位機和鍋爐BMS系統(tǒng)之間原設計的接口信號有6對，其中BMS系統(tǒng)送給上位機的只有MFT信號。在具體調試中擴充了邏輯功能和通訊接口，進一步確保了鍋爐安全穩(wěn)定運行和方式靈活切換。在機組DCS控制系統(tǒng)中，制粉系統(tǒng)“正常運行模式”和“等離子運行模式”進行邏輯切換，實現(xiàn)了等離子點火穩(wěn)燃的快捷切換，達到了安全穩(wěn)燃與高效節(jié)能的目的。

六、等離子點火動態(tài)調試

1等離子體的空載動態(tài)調試 使用冷卻水和壓縮空氣等輔助系統(tǒng)，參數(shù)調節(jié)到引弧條件，上電發(fā)啟弧指令，就地觀察等離子體陰陽極板間拉弧情況。首次空載試驗成功，得到空載引弧參數(shù)值為：電流300 A，直流電壓300 V。

2離子體帶制粉系統(tǒng)的空載調試 放入等離子體，調試制粉系統(tǒng)一次配風，發(fā)現(xiàn)即使最大限度投入暖風器系統(tǒng)，入口最高風溫也只能達到104℃，達不到設計要求180℃。且暖風器阻力過大，差壓達到5.8 kPa，設計要求要小于1.73 kPa。為了解決通風阻力問題，決定拆除暖風器。

3第一次投粉引弧試驗調試

投入等離子體引弧，鍋爐投油點火提高風溫至150攝氏度，啟動B層制粉系統(tǒng)，磨入口風量定為45 t/h，給煤量由14 t/h逐漸加到20 t/h。磨出口溫度由63℃降到53℃，煤熱值為5 000 k，揮發(fā)分為20 %，調試25分鐘后煤粉仍沒有點著。停運系統(tǒng)并檢查，發(fā)現(xiàn)磨石子煤滿，干燥出力不夠。

4第二次投粉引弧試驗調試 維持一次風溫150攝氏度，投入等離子體引弧，啟動B層制粉系統(tǒng)，風量先控制在50 t/h，煤量為20 t/h。幾分鐘后爐膛出口煙溫上升，調量到55 t/h，再升至65 t/h，爐膛出口煙溫從328℃升到520℃。由于爐膛出口煙溫過高，汽輪機暖機蒸汽參數(shù)適應不了，試投了20 分鐘后退出等離子裝置和制粉系統(tǒng)運行。

5第三次投粉引弧試驗調試 投入等離子體引弧后啟動B層制粉系統(tǒng)，控制煤量26 t/h，風量55 t/h，一次風溫200℃以上，磨出口溫度達70攝氏度。檢查等離子裝置點著煤粉，控制輸出電流為320 A，運行較穩(wěn)定。后因汽機解列做試驗而退出該系統(tǒng)。第二天機組啟動，重投該系統(tǒng)，調試煤粉著火正常，測四角一次風速為：24.8/23.2/20.4/23.1m/s，基本均衡。隨著加負荷投入相鄰制粉系統(tǒng)后，鍋爐燃燒也穩(wěn)定。在機組220 MW高負荷狀態(tài)下，試投了該系統(tǒng)，引弧著火也正常，退出該系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)爐膛燃燒穩(wěn)定無擾動。

七、采用等離子點火技術需注意的問題等離子點火系統(tǒng)在設計、運行時需注意的問題：

1等離子點火裝置在鍋爐冷態(tài)點火初期投運、直接點燃煤粉，點火裝置應進行細致調試方可得到較高得燃燒效率；2等離子發(fā)生器用壓縮空氣的品質應較高，若壓縮空氣含水、含油，容易導致等離子發(fā)生器陽極的污染，引拉弧失敗、斷弧等情況，影響點火裝置的可靠性；

3等離子燃燒器運行中存在電弧熄火的隱患，未燃盡的煤粉將直接噴入爐膛，對爐膛安全造成威脅，設計中應通過熱工保護避免上述現(xiàn)象的發(fā)生；

八、結束語

通過本文的研究，分析得出的結論是我國電站鍋爐使用等離子點火技術的時候仍然存在一些的技術問題，但是，總體上，我國電站鍋爐使用等離子點火技術還是取得了很大的成效，在今后，需要進一步的開發(fā)等離子點火技術的應用范圍。

參考文獻

[1] 郭賚佳. 四角切圓超臨界直流鍋爐等離子點火技術應用[J]. 華東電力,2008，36(2)

[2] 葛偉峰,史珂. 鍋爐等離子點火燃燒器的應用及效果分析[J]. 華中電力，2010，23(1)

篇8

關鍵詞：電力電子：技術：智能電網(wǎng)：應用：研究：

中圖分類號： F407 文獻標識碼： A

引言：在我國現(xiàn)代化發(fā)展的進程中，社會經(jīng)濟發(fā)展對用電的需求越來越大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送電能是保障我國經(jīng)濟發(fā)展的重要條件，這對我國電力企業(yè)的發(fā)展提出了很高的要求。因此，電力企業(yè)要逐漸采用先進的電力電子技術，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，保障我國電力事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

一、 我國智能電網(wǎng)的發(fā)展狀況分析

智能電網(wǎng)研究概念各國的研究不一樣，沒有統(tǒng)一的概念，簡而言之，智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，即信息技術、通訊技術、計算機技術和原有的輸、配電基礎設施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，具有提高能源效率、減少對環(huán)境影響、提高供電安全和可靠性、減少輸電網(wǎng)電能損耗等特點。在新世紀，隨著經(jīng)濟與科技的發(fā)展，美國電網(wǎng)是世界最為成熟的體系，但也不能滿足本國生產與使用。日本和歐洲聯(lián)盟也在將光纖技術和可再生能源運用到智能電網(wǎng)中。相較于國外智能電網(wǎng)的研究，我國的智能電網(wǎng)體系研究稍晚，但是在智能電網(wǎng)相關技術領域開展了大量的研究和實踐。國家電網(wǎng)在數(shù)字化變電站、大電網(wǎng)運行控制、電網(wǎng)環(huán)保與節(jié)能等方面的研究，培育出了一批具有國際先進水平、引領電網(wǎng)發(fā)展的科技成果。例如靈活交流輸電技術、高壓直流輸電技術、定制電力技術和能量轉換技術等先進的電力電子技術廣泛應用于我國的智能電網(wǎng)中。這些先進的電力電子技術組成建設統(tǒng)一智能化電網(wǎng)的重要基礎和手段。

二、我國智能電網(wǎng)的特點和技術要求

根據(jù)經(jīng)濟和社會在未來對電網(wǎng)需求的發(fā)展，我們國家的智能電網(wǎng)應該具備以下基本特點： 第一，低污染性，大規(guī)模的可再生資源可被用于電網(wǎng)中，以減少對環(huán)境的潛在影響； 堅固性，可以經(jīng)受各種氣候情況和電網(wǎng)中的干擾。第二，自愈性，能自動診斷，自動調節(jié)的，自動故障隔離，自動恢復。第三，優(yōu)化性，優(yōu)化資源，提高

資源利用率和電網(wǎng)的運營效率。第四，交互性，對能源市場和用戶

實現(xiàn)相互交流和實時響應，通過這些提高服務水平。第五，經(jīng)濟性，在最佳的成本前提下，為社會提供最高質量的能源。為了獲得跨區(qū)域的電訊，優(yōu)化資源配置，有強大的反干擾能力和快速的自愈能力，保證多變的供給和有不同特點的電力用戶之間的交流的可靠性，滿足發(fā)電用戶和電力用戶持續(xù)增長的多樣化的服務要求，智能網(wǎng)的核心技術。與其對應設備需要進一步的探索與發(fā)展。各項技術，例

如，網(wǎng)絡和網(wǎng)絡單元之間的雙面交互式自動控制技術，可再生資源

的網(wǎng)絡連接運營技術，能源供給通路和能源儲備設備技術，和充電

站技術將成為對智能電網(wǎng)而言很重要的工程項目。

三、電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用研究

（一）、 電力電子技術主要研究的內容

先進電力電子技術主要是分為電力器件裝備的制造技術和電力電子電路的變流技術。研發(fā)的電力電子器件主要是用在變換電能和控制電路，一般分為不可控制性、半控制性和全控制性三種類型。半控制性器件優(yōu)勢在于承受電壓和電流容量最高，全控型器件在可靠性比較高；電力電子電路的控制用電力電子器件來變換和控制，利用信號發(fā)送來調節(jié)，運用在工業(yè)電能，能夠最大限度的提高能源的使用率。變換器主電路對不同電路拓撲結構采用不同控制方式運用的是電力電子變換器技術，實現(xiàn)對電能的變換和控制，提高了整個電網(wǎng)頻率、功率，降低變換過程中的損耗。

（二）、 電力電子技術在智能電網(wǎng)發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用

隨著經(jīng)濟發(fā)展、社會進步、科技信息化水平提高，全球日益突出的問題之一就是能源和資源可持續(xù)利用，也帶了我國電網(wǎng)發(fā)展中需要解決的新問題和新挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)的發(fā)電環(huán)節(jié)就要利用像是風能、水能、太陽能等清潔能源發(fā)電。為使提高能源的利用率就要不斷地改進發(fā)電技術，比如可再生能源能量轉換設備，安全、可靠

并網(wǎng)接入設備以及儲能設備。例如，在風力發(fā)電中，為使風電機組變速運行，要將雙饋風電機組的定子直接并入電網(wǎng)，控制

蓄電池組雙向充放電，使系統(tǒng)平穩(wěn)供電。

（三）風能、光電能、存儲混合的應用。

根據(jù)智能電網(wǎng)在我國的發(fā)展新藍圖，風能和光電能一代的系統(tǒng)應該滿足大型的存取在自適應的需求。由于風能和電能的不穩(wěn)定性，所以生產電力與電力負載之間的協(xié)調是很重要的?？稍偕Y源一代的系統(tǒng)是（ 那些由風能和太陽能再生產的能量） 連接電力系統(tǒng)的大功率變換器。雖然，變換器可以實現(xiàn)能量的轉化，能源質量改進，無功功率解耦控制，并且可以與電網(wǎng)完美連接，但是，它們不能保持斷斷續(xù)續(xù)的電力波動平穩(wěn)或者提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能量的存儲可以扮演減少峰值功率和補償谷值功率的角色，如此增長對風能和光電能的利用。在高功率電壓源和大容量存儲設備建立連接，不僅使斷斷續(xù)續(xù)的電力保持平穩(wěn)，而且滿足能量存儲的要求。同時提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和加強電力資源的質量，而且實現(xiàn)了可再生資源與電力系統(tǒng)的靈活連接。

（三）、 電力電子技術在智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)中的應用

輸電環(huán)節(jié)主要是有高壓直流輸電、柔性直流輸電和柔流輸電。直流輸電的輸電量大、穩(wěn)性高，使得在智能電網(wǎng)中廣泛應用，目前的柔流輸電是現(xiàn)代電力電子技術與電力系統(tǒng)結合的產物，能夠靈活的適時控制電力系統(tǒng)的主要參數(shù)。將電子技術、電力技術、控制技術、通訊技術融合在一起，在高壓輸變電的過程中，大量的清潔能源應用在電力系統(tǒng)中，完成對能源的隔離等過程，電力技術

和控制技術結合在一起調控智能電網(wǎng)，增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性，輸電中降低電力損耗，提升輸送電力能力。

（四）、電力電子技術在智能電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)中的應用

隨著傳統(tǒng)變電站的到數(shù)字變電站的發(fā)展，實現(xiàn)信息互用、建立大的交流信息平臺是未來變電站要實現(xiàn)的，逐漸實現(xiàn)智能電網(wǎng)的諸多強大功能，智能化變電站在數(shù)字變電站基礎上發(fā)展而來，不僅僅是簡單數(shù)字采集和展示，更具有一定智能意義的分析功能。用微處理器和光電技術設計一次設備被檢信號回路和操控驅動，變電

站二次回路中可編程序代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器及其邏輯回路，光電數(shù)字和光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的強電模擬信號和控制電纜。標準化、模塊化的微處理機設計制造二次設備，高速網(wǎng)絡通信連接不同設備，使二次設備中常規(guī)的功能裝置具有邏輯功能模塊。

（五）、電力電子技術在智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)中的應用

實現(xiàn)用戶互動是在用電部分環(huán)節(jié)重要的目標并促進電力市場的完全競爭。供電方和用戶方各自獲取所需信息，這部分主要用到的智能電力設備包括：智能表計、高度自動化、即插即用式智能電力設備、智能保護裝置、測量監(jiān)視設備、儲能電池、家庭自動化設備、海量數(shù)據(jù)處理設備和可視化設備等。首先是智能表計，其次是數(shù)據(jù)量測設備，再者是通訊設備，各類通訊設備更廣范圍的實現(xiàn)數(shù)據(jù)在發(fā)電、輸電、配電和用戶之間的高速傳遞。

（六）、電力電子技術在智能電網(wǎng)配電環(huán)節(jié)中的應用

智能電網(wǎng)中，提出了“用戶電力技術”的概念，是以用戶對電力可靠性和電能質量要求為依據(jù)，將大功率電力電子技術和配電自動化技術綜合起來，為用戶提供其特定要求的電力供應技術，解決即時發(fā)生的需要馬上解決的重要問題。智能配電網(wǎng)要依賴于先進的傳感測量技術對數(shù)據(jù)的采集，通過通訊網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)融合傳輸，實

現(xiàn)對配電的監(jiān)視和協(xié)調控制，目前光纖傳感測量技術是我國配電網(wǎng)的傳感測量運用較多的技術，預計智能電網(wǎng)未來的構建也將在此基礎上進行延伸。提高電能質量是配電過程中重要的目標，一般是有有源電力濾波器、動力電壓調節(jié)器、配電網(wǎng)靜止同步補償器等，建立電能質量評估方法和等級劃分體系，保障用戶用電質量。

結語

在我國現(xiàn)代化發(fā)展的進程中，社會經(jīng)濟發(fā)展對用電的需求越來越大，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送電能是保障我國經(jīng)濟發(fā)展的重要條件，這對我國電力企業(yè)的發(fā)展提出了很高的要求。因此，電力企業(yè)要逐漸采用先進的電力電子技術，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化，保障我國電力事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

[1]張文亮，湯廣福，查鯤鵬，賀之淵. 先進電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用[J]. 中國電機工程學報，2010，04

[2]周海波. 電力電子技術在智能電網(wǎng)中的應用研究[J]. 電子制作，2014，16

篇9

[關鍵詞]應用探討 資產管理 輸變電

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）30-0049-01

全壽命周期管理是當前我國電力企業(yè)針對輸變電資產管理工作的主要管理方式。全壽命周期管理主要指的是對特定資產的運維檢修、采購建設以及規(guī)劃設計等幾個階段進行專門的管理。其根本目的在于對處于壽命周期內的資產項目進行最佳的排列與組合，以期現(xiàn)實最大的經(jīng)濟效益。

一、電力企業(yè)輸變電資產管理工作的主要內容

隨著我國電力企業(yè)的不斷發(fā)展，電力企業(yè)內部普遍設有負責輸變電資產管理的職能部門，部門人才的組織結構相對比較合理，每一位管理人員都有著十分明確的分工與責任，電網(wǎng)設備的采集數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)已經(jīng)實現(xiàn)全面分享。在物資管理部門方面，該部門對電網(wǎng)設備以及線路進行統(tǒng)一的出入庫管理，同時也負責采購工作，對電網(wǎng)設備的庫存占有率和物資采購時間進行分析統(tǒng)計與分析。在項目建設部門方面，該部門主要負責設備安裝、投資控制以及項目建設等方面的工作，對電力企業(yè)所投入運行的各種設備進行現(xiàn)場記錄。在基建財務部門方面，該部門主要管理竣工決算等方面的問題，處理各項服務合同并對所購入的物資進行跟蹤管理。

輸變電資產全壽命周期管理從業(yè)務流程方面來看主要包含4個階段，在對業(yè)務流程進行設計時，設計人員要確保各業(yè)務流程具有清晰、明確的總體流轉關系，無重復并且盡量做到完整。然而，當前我國部分電力企業(yè)在全壽命周期資產管理方面仍存在著口徑不一致以及管理對象不一致等方面的問題，在業(yè)務流程的設計方面存在業(yè)務斷點，使企業(yè)資產在退出環(huán)節(jié)出現(xiàn)資源浪費現(xiàn)象。另外，電力企業(yè)自身沒有做好輸變電資產的規(guī)劃與設計工作，資產退役信息沒有得到充分的利用。這就電力企業(yè)內部的管理部門根據(jù)日常工作經(jīng)驗對輸變電資產的維護與檢修工作進行規(guī)范化管理，提高輸變電資產的使用效率。

二、電網(wǎng)企業(yè)資產全壽命周期協(xié)同管理模式

（一）資產管理目標

對輸變電資產進行管理，其根本目的是提高交通、降低成本并且延長資產壽命周期，在完成局部任務的基礎上，更要對整體目標進行統(tǒng)籌與兼顧。

（二）資產管理理論

從全壽命周期的基本理論出發(fā)，管理人員需要對全壽命周期管理的有關理論進行深入的研究與分析，樹立協(xié)同管理和目標信念兩方面的意識。

（三）資產管理流程

從資產管理的根本目的出發(fā)，結合流程優(yōu)化以及自動化控制等方面的技術，通過對輸變電資產進行全面的計劃，對傳統(tǒng)的管理方式進行改良與創(chuàng)新。

（四）標準管理

輸變電資產在全壽命資產管理的各個階段，不同階段的管理工作既要保證有廣泛的適用性也要確保具有充分的針對性，最大程度上使各個資產交通得到發(fā)揮。以整體管理框架的運行標準為最高標準，對管理工作進行規(guī)劃，根據(jù)業(yè)務流程實現(xiàn)標準化管理，管理工作的標準化主要體現(xiàn)在映射規(guī)則、編碼體系以及分解結構等方面。

（五）協(xié)同管理

協(xié)同管理是輸變電資產管理的核心思想，協(xié)同管理的特點主要體現(xiàn)在目標集成管理、全過程管理以及組織協(xié)同管理等三個方面。

組織協(xié)同指的是將對管理工作中涉及到的有關管理人員根據(jù)特定的人員安排結構進行組織與管理，對管理工作中的中期采購與前期規(guī)劃等方面工作進行加強。采用動態(tài)管理以及統(tǒng)籌規(guī)劃的方式提高管理工作的有效性。

全過程管理主要指的是利用協(xié)同管理的有關理論對業(yè)務流程進行約束與規(guī)范，綜合運用各種手段對現(xiàn)有業(yè)務進行深層次的完善與優(yōu)化。協(xié)同管理要求管理人員從全局出發(fā)對電力企業(yè)的經(jīng)營流程進行審視，提高電力企業(yè)運行的效率與質量并實現(xiàn)對成本的控制。

集成管理指的是對關聯(lián)性較強的各項業(yè)務進行排列與組合，形成信息創(chuàng)造與價值創(chuàng)造的動態(tài)過程。比較對輸變電資產管理工作中的信息管理、價值管理以及實物管理有機結合起來，在提高管理效率的同時也能夠提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效率。

三、當前我國電力企業(yè)廣泛應用的輸變電資產管理模式

（一）變壓器管理的全壽命周期管理

對變壓器進行系統(tǒng)性的管理與維護是變壓器管理工作的重要組成部分，在變壓器使用的全壽命周期內，維護人員需要對不同壽命階段，變壓器設備的狀態(tài)特點，通過紅外溫度檢測的方法對變壓器自身的溫度進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器自身溫度在60℃以上則對變壓器地進行檢修處理。另外，維護人員還需要對變壓器進行絕緣油試驗，通過試驗獲取溶性氣體色譜，對于不同電壓等級的變壓器，相關的絕緣油試驗所進行的周期也各不相同。

在變壓器狀態(tài)檢修方面，維護人員需要根據(jù)高壓試驗以及設備油務試驗等分析結果對變壓器進行檢修。相關的檢測項目主要包含套管檢測、避雷器檢測以及互感器檢測等，所得到的檢測結果則需要包含液壓機構壓力、溫度油色譜以及油色譜等。通過維護人員的實地檢測對設備狀態(tài)進行分析，一旦發(fā)現(xiàn)變壓器設備存在缺陷則需要對檢修類型以及檢修方式進行決策，對變壓器設備進行更換或檢測處理。

（二）斷路器管理

斷路器的檢修工作需要由變電運行方面的專門人員以主供電公司負責。在對斷路器進行缺陷分類的過程中，需要根據(jù)斷路器缺陷影響電網(wǎng)運行的嚴重程度，劃分為一般、嚴重以及危急三類。當前我國電網(wǎng)行業(yè)下處于快速發(fā)展的階段，無論在數(shù)量上還是在規(guī)模上都得到了較快的發(fā)展，電網(wǎng)短路容量也出現(xiàn)了比較大的變化，管理人員需要定期對斷路器的熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定情況進行調整，在最小運行狀態(tài)下，若斷路器自身的穩(wěn)定性與電網(wǎng)知足容量不一致則需要地斷路器進行更換處理。

四、建立資產風險管理模型和風險管理體系

電力企業(yè)部門需要綜合運用各種管理手段ζ笠底什風險進行嚴格的控制，實現(xiàn)損失風險與資產收益的動態(tài)平衡，通過相關的風險管理模型和風險管理體系，對電力企業(yè)各資源進行更換與維護。常規(guī)的風險管理流程主要包含風險控制、風險評估、風險分析以及風險識別等方面的內容。

在風險識別方面；管理人員需要對企業(yè)內外部環(huán)境以及發(fā)展戰(zhàn)略進行評估，了解企業(yè)在長期發(fā)展的過程中可以會遇到的問題與風險類型，比如安保風險、環(huán)境風險以及財務風險等。

在風險分析方面，管理人員可以通過風險矩陣對潛在風險可能會產生的后果進行預測分析，了解電力企業(yè)當前的風險等級。不同電力企業(yè)所采用測量方法基本相同，然而為對風險種類以及不同風險所造成的后果進行預測則十分困難。因此，電力企業(yè)需要根據(jù)當?shù)氐纳鐣?jīng)濟特點對分值設置進行有針對性的調整。

在風險評估方面，電力企業(yè)需要重點比較不同風險種類的有關特點，按照風險防范順序。從社會聲譽、社會環(huán)境以及生產安全性待角度出現(xiàn)制定風險控制方案。

結束語

輸變電資產管理是維持電力企業(yè)正常運營的重要工作內容，本文對電力設備資產管理了重要意義進行了詳細的闡述，對資產管理的有關手段和實施方法進行了深入的分析，梳理了相關的實踐經(jīng)驗和研究典型。電力企業(yè)自身需要對各種電力設備有一個深入的了解，提高資產管理工作的有效性。

參考文獻

篇10

關鍵詞：光電子技術基礎；理論教學；實驗教學；

一、引言

2013年安慶師范學院物理與電氣工程學院為適應學校籌建多科性大學的需要，開設了光電信息科學與技術專業(yè)。針對光電專業(yè)特點，安慶師范學院在2015年新開設了光電子技術基礎課程。光電子技術是研究光與物質中的電子相互作用及能量相互轉換的相關技術，主要應用于信息領域包括光通信系統(tǒng)、光纖傳感、光電顯示以及光存儲，醫(yī)療，生物科學，激光加工和軍事等領域。我國已經(jīng)形成了發(fā)展?jié)摿薮蟮墓怆娮赢a業(yè)，掌握光電子技術有助于提升光電專業(yè)學生的專業(yè)素質和就業(yè)競爭力。針對課程特點，我們對該課程的理論課教學做了初步的研究并根據(jù)課程特點開設了配套實驗課，取得了良好的教學效果。

二、理論教學

第一，課程設置。根據(jù)學校對專業(yè)的定位，為了能夠培養(yǎng)出社會應用型人才，我們選擇安毓英主編的《光電子技術》作為主要參考教材，主要介紹光電子領域中光源、光輻射的傳播、光束的調制和光探測等關鍵技術的基本原理和應用實例。針對課程特點重點介紹光電子技術的實際應用，有必要跟蹤反映國內外的一些新技術和新設備的動態(tài)，充分拓展學生的視野和知識面[1]。對于基礎原理的把握需要學生學習一些先修課程，包括激光原理與技術、電磁場與電磁波、半導體物理學以及物理光學等。有了這些基礎知識儲備，在教學過程中可以將更多的課時放在光電子器件及其發(fā)展的介紹上，通過這一門課程的學習真正培養(yǎng)學生的職業(yè)能力和專業(yè)素質。

第二，教學方法多樣性。我們在教學中采取多種教學方法并存的教學模式。結合傳統(tǒng)板書教學，充分利用多媒體教學的優(yōu)勢[2]。首先，內容引入。在每一章內容的開始，通過剪輯一段與章節(jié)內容相關的視頻或者圖片集播放展示，用比較直觀的方式讓學生了解接下來這一章他們將要學習的內容，給學生留下思考題，讓他們帶著問題開始接下來的學習，激發(fā)學生的學習興趣。其次，建立聯(lián)系。根據(jù)“光電子技術基礎”課程偏應用型的特點，通過聯(lián)想法將課本學習內容與現(xiàn)實生活聯(lián)系起來，使教學內容深入淺出。比如介紹光通信系統(tǒng)，就可以聯(lián)想到學生常用的手機，通過介紹手機實現(xiàn)通話的過程：包括信號調制、信號傳輸、信號接收和信號解調等，涵蓋了光電子技術在通信領域應用的多個模塊；在講光敏電阻時可以聯(lián)系城市里根據(jù)亮度自動開關的路燈。通過這些生活中的實例，激發(fā)學生的求知欲。最后，反轉課堂。加強學生的課堂互動，開設學生講堂。將學生分成若干小組，3-5人一組。老師講授基本原理后，布置課后任務，每組分別就一個課題準備10分鐘左右的PPT。每一次課最后留15分鐘時間讓學生展示他們搜集到的資料以及對學習內容的理解。并采取學生互評和老師評價相結合的模式打分，成績計入平時成績。

三、配套實驗教學

第一，基礎實驗。針對課程特點，我們引入了配套實驗，使所學理論知識與實驗有機結合，提高教學效果[3]。光電子技術基礎課程教學中，關于光調制和光探測技術的內容介紹了多種調制原理以及探測器件，在學習完相關理論知識后，我們開設相應的配套實驗課程。包括電光調制、聲光調制和磁光調制的原理演示實驗。以及包含多種探測原件的光電探測器特性測試實驗平臺，該平臺涉及的光電探測器包括光敏電阻、光電二極管、APD光電二極管、PIN光電二極管、光電三級管、硅光電池等，涵蓋了幾乎所有類型的光電探測器。學生可以測試這些探測器的短路電流、開路電壓、伏安特性、光電特性、頻率響應特性、光譜特性和靈敏度等相關特性，并綜合對比不同類別的探測器性能，幫助學生理解如何根據(jù)不同場合選用不同的探測器。理論與實驗的結合使學生既可以根據(jù)所學原理知識自己動手做實驗增強動手能力，又可以通過觀察實驗現(xiàn)象對所學理論知識有更直觀的理解，加深對基本原理的掌握。

第二，創(chuàng)新實驗。除了傳統(tǒng)的驗證式本科實驗教學，我院還引進了光電技術創(chuàng)新實訓平臺。提供多種光電器件的應用模塊、設計模塊、各種數(shù)字表頭以及設計中所需要的電子元器件，并配備有各種電源接口。學生可以根據(jù)提供的實驗模塊開展各種實驗，充分展示自己的創(chuàng)新思維，將所掌握的光電器件真正應用到實際生活中。包括光敏電阻光控開關、熱釋電報警器和硅光電池光照度計等二十余種光電儀器的設計，都可以通過該實訓平成。通過實驗教學，極大地提高了學生的動手能力及創(chuàng)新意識，為社會培養(yǎng)出具備實際應用能力的高素質人才，最終達到服務社會的目的。

四、考核方式

根據(jù)課程安排特點，學生的最終考核成績以平時成績、實驗成績和期末考試成績相結合。其中，平時成績占20%（包括考勤、作業(yè)和學生講堂），考試卷面成績占50%，實驗成績占30%，綜合考察學生的學習態(tài)度、自學能力、接受新知識的能力和實驗創(chuàng)新能力。通過實際教學驗證，這種理論與實驗相結合的教學方式取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]羅敏.“光電子技術基礎原理”教學方法探討[J].求知導刊2014(10)

[2]于雪蓮，顧國華.《光電子技術》教學方法的探討[J].高教論壇2009(9)