电气工程新技术参考资料

智能电网（smart power grids），就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

“自愈”指的是把电网中有问题的元件从系统中隔离出来并且在很少或不用人为干预的情况下可以使系统迅速恢复到正常运行状态，从而几乎不中断对用户的供电服务。

智能电网必须更加可靠—智能电网不管用户在何时何地，都能提供可靠的电力供应。

它对电网可能出现的问题提出充分的告警，并能忍受大多数的电网扰动而不会断电。

智能电网必须更加安全—智能电网能够经受物理的和网络的攻击而不会出现大面积停电或者不会付出高昂的恢复费用。

它更不容易受到自然灾害的影响。

智能电网必须更加经济—智能电网运行在供求平衡的基本规律之下，价格公平且供应充足。

孙元章智能电网的研究与发展趋势广域测量系统（Wide Area Measurement System,WAMS)是以同步向量测量技术为基础，以电力系统动态过程检测、分析和控制为目标的实时监控系统。

WAMS具有异地高精度同步向量测量、高速通信和快速反映等技术特点，非常适合大跨度电网，尤其是我国互联电网的动态过程实时监控。

采用PMU技术能方便地实现相量测量、扰动监测，可直接反映系统的各种扰动，检测和记录电力系统的非常运行状态，将现有的监测由静态提高到动态水平。

可实现动态电网安全稳定预警，最早时间内实现预先调整，最大程度地减小事故范围，是加强电网监测、提高安全预警能力和趋势分析的重要手段，同时也可为能量管理系统(EMS)、计算分析软件等提供实时数据，从而提高系统监测的实时性，为电网的安全稳定运行和电力市场服务。

实时监测是广域测量系统应用到调度台上的重要功能。

根据WAMS直接测量母线电压角度的优势，实现与角度相关的静态和动态过程监视、发电机功角监视;根据WAMS数据密度大，实时性强的优势，应重点实现功率、频率、电压等调度常规监测物理量的动态过程监视。

林涛电力系统广域量测系统技术电力系统可靠性评估(Reliability Evaluation of Electric System)是指对电力系统设施或网架结构的静态或动态性能,或各种性能改进措施的效果是否满足规定的可靠性准则进行分析、预计和认定的系列工作。

工作包含基于系统偶发故障的概率分布及其后果分析，对系统持续供电能力进行快速和准确的评价，找出影响系统可靠性水平的薄弱环节以寻求改善可靠性水平的措施，为电力系统规划和运行提供决策支持。

电力系统可靠性评估分为充裕度评估和安全性评估。

充裕度评估可分为以下三个层次：发电设备可靠性评估或电源可靠性评估；发输电系统（大电力系统）可靠性评估；整体可靠性评估，包括发电、输电和配电三个部分。

安全性评估也称动态可靠性评估，即在电力系统承受突然发生扰动的动态条件下（例如发生短路），评估电力系统经受住突然扰动时能否不间断地向用户供电的能力。

丁坚勇电力系统可靠性评估技术及应用物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

智能电网的实现，首先依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控，物联网作为推动智能电网发展的信息感知和“物物互联”重要技术手段，已经在电力设备状态监测、智能巡检、用电信息采集、智能用电等方面得到一定范围的应用。

利用物联网技术在常规机组内部布置传感监测点，可了解机组的运行情况，包括各种技术指标与参数，从而提高常规机组状态监测的水平。

利用物联网技术，可以提高对输电线路、高压电气等电网设备的感知能力，并很好地结合信息通信网络，实现联合处理、数据传输、综合判断等功能，提高电网的技术水平和智能化水平。

利用物联网技术，可以提高电网设备的自动化和数字化水平、设备检修水平及自动诊断水平。

通过物联网可对设备的环境状态信息、机械状态信息、运行状态信息进行实时监测和预警诊断，提前做好故障预判、设备检修等工作。

孙云莲物联网及其在电力系统应用风力发电的原理,简单来说：风力发电原理是把风的动能转换为风轮轴的机械能最后到电能！双馈电机是在大型风电机组应用最为广泛的一种电机，具有其独特的优点。

下面根据讲座的内容简略的介绍一下双馈电机。

现代变速双馈风力发电机的工作原理:就是通过叶轮将风能转变为机械转距（风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。

如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。

在风力发电中，由于风速变幻莫测，使对其的利用存在一定的困难。

所以改善风力发电技术，提高风力发电机组的效率，最充分地利用风能资源，有着十分重要的意义。

任何一个风力发电机组都包括作为原动机的风力机和将机械能转变为电能的发电机。

其中，作为原动机的风力机，其效率在很大程度上决定了整个风力发电机组的效率，而风力机的效率又在很大程度上取决于其负荷是否处于最佳状态。

应黎明机电能量转换(大型风力发电机组及其控制系统）永磁发电机与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的。

永磁体在电机中既是磁源，又是磁路的组成部分。

永磁体的磁性能不仅与生产厂的制造工艺有关，还与永磁体的形状和尺寸、充磁机的容量和充磁方法有关，具体性能数据的离散性很大。

而且永磁体在电机中所能提供的磁通量和磁动势还随磁路其余部分的材料性能、尺寸和电机运行状态而变化。

永磁发电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。

这些使永磁发电机的应用范围受到了限制。

但是，随着MOSFET、IGBTT等电力电子器件的控制技术的迅猛发展，永磁发电机在应用中无需磁场控制而只进行电机输出控制。

永磁发电机的优点：体积小、重量轻、比功率大；结构简单、可靠性高；中、低速发电性能好；能显著地延长蓄电池寿命，减少蓄电池维护工作。

稀土永磁同步电机的开发与应用扩大了永磁同步电动机在各个行业的应用，稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。

高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。

它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。

樊亚东电磁分析新技术（永磁电机概述）等离子体广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。

等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。

等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间，空间物理，地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。

等离子体是物质的第四态，即电离子的“气体”，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。

高温等离子体只有在温度足够高时发生的。

太阳和恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99％。

低温等离子体是在常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。

低温等离子体可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。

等离子体与气体的性质差异很大，分子之间相互作用力是短程力，局部短程碰撞才有效果，等离子体中起主导作用的是长程的库仑力，库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞效果，而且电子的质量很小，可以自由运动，因此等离子体中存在显著的集体过程，如振荡与波动行为。

脉冲功率技术又称高功率脉冲技术，它是一个研究在相对较长的时间里把能量储存起来，然后经过快速压缩、转换，最后有效释放给负载的新兴科技领域。

脉冲功率技术在技术上的特征是：高脉冲功率，短脉冲持续时间，高电压，大电流。

脉冲功率技术的研究内容主要是能量的储存、高功率脉冲的产生和应用。

一般包括下列内容。

（1能量的储存：电容储能、电感储能、机械储能（脉冲发电机组、单极脉冲发电机等）、化学能储能（蓄电瓶、炸药等）。

如何提高储能密度和高效率地把储存的能量传输给形成线，这是能量储存研究中的重要课题。

（2）高功率脉冲的产生：用传输线方法获得高压纳秒级高功率脉冲，常用的是 Blumlein 传输线和单传输线技术、大容量电容器组并联放电技术、Marx 发生器及 Marx 陡化电容器技术以及如何获得更高功率的脉冲（如1000TW），并高效率地把能量传输给负载。

（3）开关技术：开关是脉冲功率装置中的关键器件之一。

要求开关通流能力大、固有电感小、放电时延及其分散性小等。

开关种类繁多，如：场畸变火花开关、多极多通道开关、激光开关、磁开关、光导半导体开关、水开关和等离子体断路开关等，主要研究开关的放电过程及物理特性。

（4）脉冲功率装置及其相关技术：作为负载的真空二极管、纳秒级高电压脉冲下介质的绝缘特性及相关的测量与诊断技术。

陈仕修等离子体与脉冲功率新技术所谓绝缘就是使用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来，以对触电起保护作用的一种安全措施。

良好的绝缘对于保证电气设备与线路的安全运行，防止人身触电事故的发生是最基本的和最可靠的手段。

绝缘通常可分为气体绝缘、液体绝缘和固体绝缘三类。

在实际应用中，固体绝缘仍是最为广泛使用，且最为可靠的一种绝缘物质。

有强电作用下，绝缘物质可能被击穿而丧失其绝缘性能。

在上述三种绝缘物质中，气体绝缘物质被击穿后，一旦去掉外界因素（强电场）后即可自行恢复其固有的电气绝缘性能；而固体绝缘物质被击穿以后，则不可逆地完全丧失了其电气绝缘性能。

因此，电气线路与设备的绝缘选择必须与电压等级相配合，而且须与使用环境及运行条件相适应，以保证绝缘的安全作用。

内绝缘：设备内部绝缘的固体、液体、气体部分，基本不受大气、污秽、潮湿、异物等外界条件影。

外绝缘：暴露在大气环境中的空气间隙及设备固体绝缘的外露表面(的绝缘)。

其绝缘耐受强度随大气环境条件(如气压、温度、湿度、淋雨、污秽、覆冰等)的变化而变化。

接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。

同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。

随着电子通信和其它数字领域的发展，在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。