電力前沿技術的現狀和前景

“電力技術是通向可持續發展的橋梁”，這個論斷已經逐漸成為人們的共識。研究表明，為了實現可持續發展，應盡可能把一次能源轉換為電能使用，提高電力在終端能源中的比例。因為，在保證相同的能源服務水平的前提下, 使用電力這種優質能源最清潔、方便，易于控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉換為電力使用，人們賴以生存的環境和生活質量就會大大改善。因此，電能高效潔凈地生產、傳輸、儲存、 分配和使用的技術將成為下世紀電力技術的重點領域。電力技術屬于傳統技術的范疇，技術創新和出現重大突破的機會要比信息科學、生命科學、材料科學等新興學科少得多。但是，應該看到，電力技術與其他學科的相互交叉和滲透的趨勢越來越明顯。電力研究的一些前沿課題反映了這種趨勢。以下將對若干電力前沿技術的現狀和未來發展前景進行評述。

1 分布式電源

分布式發電裝置（Distributed Generation）是指功率為數千瓦至50 MW小型模塊式的、與環境兼容的獨立電源。這些電源由電力部門、電力用戶或第3方所有，用以滿足電力系統和用戶特定的要求。如調峰、為邊遠用戶或商業區和居民區供電，節省輸變電投資、提高供電可靠性等等。

當今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內燃機(IC)、微型燃氣輪機（Microtur_bines）和各種工程用的燃料電池（Fuel Cell）。因其具有良好的環保性能，分布式電源與“小機組”已不是同一概念。

1.1 應用背景

由于公眾對輸電線路可能產生的電磁影響的憂慮，開辟新的線路走廊越來越困難。例如，北美和西歐許多國家已決定一般不再興建新的輸電線路。于是，直接安置在用戶近旁的分布式發電裝置便成為一種替代方案。其次，與大電網配合，分布式電源可大大地提高供電可靠性，可在電網崩潰和意外災害（例如地震、暴風雪、人為破壞、戰爭）情況下，維持重要用戶的供電。加拿大魁北克省1997年冰雪災造成輸配電線路災難性破壞，引起大面積停電，許多重要用戶長期不能恢復供電。人們認識到，如果能有與電網配合的分布式電源在運轉，供電可靠性將會大大地提高，一些災難性后果是可以避免的。

對供電網難以達到的邊遠分散用戶，分布式電源在技術經濟上具有競爭力。此外，發展電動車電源是研究發展分布式電源的重要推動力。

1.2微型燃氣輪機

微型燃氣輪機（Micro Turbine）,是功率為幾千瓦至幾十千瓦，轉速為96 000 r/min，以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機，工作溫度500 ℃，其發電效率可達30%。目前國外已進入示范階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等。可見，電工技術的突破常常取決于材料科學的進步。

1.3燃料電池

燃料電池是直接把燃料的化學能轉換為電能的裝置。它是一種很有發展前途的潔凈和高效的發電方式，被稱為21世紀的分布式電源。

1.3.1燃料電池的工作原理

燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變為氫離子，空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極)，負氧離子通過2極間離子導電的電解質到達陽極與氫離子結合成水，外電路則形成電流。

通常，完整的燃料電池發電系統由電池堆、燃料供給系統、空氣供給系統、冷卻系統、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統組成。其中，電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質器（又稱為燃料重整器）。高溫燃料電池具有內重整功能，無須配備重整器。

磷酸型燃料電池（PAFC）是目前技術成熟、已商業化的燃料電池。現在已能生產大容量加壓型11 MW的設備及便攜式250 kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池（MCFC），工作在高溫（600～700 ℃）下，重整反應可以在內部進行，可用于規模發電，現在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質燃料電池（SOFC）被稱為第3代燃料電池。由于電解質是氧化鋯等固體電解質，未來可用于煤基燃料發電。質子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。

1.3.2 性能和特點

燃料電池有以下優點：（1）有很高的效率，以氫為燃料的燃料電池，理論發電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池，實際效率可達584%。通過熱電聯產或聯合循環綜合利用熱能，燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發電效率與規模基本無關，小型設備也能得到高效率。（2）處于熱備用狀態，燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強，可以在1 s內跟隨50%的負荷變化。(3)噪音低；可以實現實際上的零排放；省水。（4）安裝周期短，安裝位置靈活，可省去新建輸配電系統。

目前燃料電池大規模應用的障礙是造價高，在經濟性上要與常規發電方式競爭尚需時日。

1.3.3 技術關鍵和研究課題

燃料電池的技術關鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業化有關的項目，主要涉及新的電解質材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池（MCFC）在高溫條件下液體電解質的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命，使MCFC的大型化及實用化受到限制。需要解決電池構成材料的腐蝕；電極細孔構造變化使電池性能下降等問題。

固體氧化物燃料電池（SOFC）使用固體電解質且工作溫度很高,對構成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學性穩定和致密性（不通過氣體）的電解質，在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩定氧化鋯。為了降低工作溫度，應盡可能減少電解質薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結法和電化學蒸發涂層法制備電解質薄膜。實用的電解質膜的厚度為0.03～0.05 mm。比較先進的已達到0.01 mm。這樣薄的電解質陶瓷材料除應當有足夠的機械強度外，必須具有高度的氣體致密性，否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷，鎳還用作燃料重整的催化劑，空氣極在運行中處在高溫氧化中，難以使用一般金屬。鉑的穩定性好，但費用昂貴，需要尋找替代材料，可用電子導電陶瓷。為了降低工作溫度，另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質子導電的電解質。工作溫度倘若能降低到700 ℃以下，SOFC的造價就可以大幅度降低。

2 大功率電力電子技術的應用硅片引起的“第二次革命”

2.1 大功率電力電子器件的重大進展

電力電子學（Power Electronics）的應用已經有多年的歷史。

電力電子學器件用于電力拖動、變頻調速、大功率換流已經是比較成熟的技術。大功率電子器件（High Power Electronics）的快速發展也引起了電力系統的重大變革，通常稱為硅片引起的第二次革命。近10多年來，可控整流器(SCR)、可關斷的晶閘管(GTO)、MOS控制的晶閘管(MCT)、絕緣門極雙極性三極管(IGBT)等大功率高壓開關器件的開斷能力不斷提高。目前，已經生產出6 kA、6 kV的GTO，單個元件的開斷功率可達到30 MW左右，這無疑是一個巨大的進步。

近年來，大功率電子器件已經廣泛應用于電力的一次系統。可控硅（晶閘管）用于高壓直流輸電已經有很長的歷史。大功率電子器件應用于靈活的交流輸電（FACTS）、定質電力技術（Custom Power）以及新一代直流輸電技術則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發和應用，將成為下世紀的電力研究前沿。

2.2 靈活交流輸電技術(FACTS)

靈活的交流輸電系統(FACTS)是80年代后期出現的新技術，近年來在世界上發展迅速。專家們預計在未來這項技術將在電力輸送和分配方面將引起重大變革，對于充分利用現有電網資源和實現電能的高效利用，將會發揮重要作用。

靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現代控制技術結合以實現對電力系統電壓、參數(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續調節控制，從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統穩定水平，降低輸電損耗。

FACTS技術的出現和應用的背景是：（1）發展電力市場的需要。原作為公用事業之一的電力面臨著“放松管制”（Deregulation）的改革。一些國家頒布法令規定用戶可以發電并售電給電網，允許電力用戶可自由選擇供電者，允許實行躉售托送（Wholesale Wheeling），某些地區甚至允許實行電力零售托送。發電廠和電力用戶可以根據協議通過電網售受電力。電網作為電力市場的物質載體，即發電廠和電力用戶間電力輸送和分配的通道，需要滿足對電力潮流靈活調節控制的要求，而常規的交流輸電系統卻很難適應這一變化。

（2）發展互聯電網的需要。在發達國家已形成了緊密相連、多電壓等級的復雜互聯電網。由于電路定則使然，電網內部線路及聯絡線在運行中實際的潮流分布與這些線路的設計輸送能力相差甚遠；一部分線路已過載或接近穩定極限，而另一部分線路卻被迫在遠低于線路額定輸送容量下運行。這就提出了靈活調節線路潮流、突破瓶頸限制、增加輸送能力，以充分利用現有電網資源的要求。發達國家由于環保的嚴格限制，新建輸電線路十分困難，使得這一要求更為迫切。

傳統的調節電力潮流的措施，如機械控制的移相器、帶負荷調變壓器抽頭、開關投切電容和電感、固定串聯補償裝置等，只能實現部分穩態潮流的調節功能，而且，由于機械開關動作時間長、響應慢，無法適應在暫態過程中快速靈活連續調節電力潮流、阻尼系統振蕩的要求。因此，電網發展的需求促進了靈活交流輸電這項新技術的發展和應用。近年來，靈活交流輸電技術已經在美國、日本、瑞典、巴西等國重要的超高壓輸電工程中得到應用。

盡管靈活交流輸電技術已在多個輸電工程中得到應用，并證明了它在提高線路輸送能力、阻尼系統振蕩、快速調節系統無功、提高系統穩定等方面的優越性能，但其推廣應用的進展步伐比預期的要慢。主要原因有：工程造價比常規的解決方案高，因此，只有在常規技術無法解決的情況下，用戶才會求助于FACTS技術；FACTS技術還需要進一步完善。目前FACTS技術的應用還局限于個別工程，如果大規模應用FACTS裝置，還要解決一些全局性的技術問題，例如：多個FACTS裝置控制系統的協調配合問題；FACTS裝置與已有的常規控制、繼電保護的銜接問題；FACTS控制納入現有的電網調度控制系統問題等等。也有專家認為，FACTS技術尚不能更快推廣應用是因為電力部門對新技術持謹慎觀望態度，只有相當成熟的技術才會大規模應用。

隨著電力電子器件的性能提高和造價降低，以電力電子器件為核心部件的FACTS裝置的造價會降低，可能會在不遠的將來比常規的輸配電方案更具競爭力。國際大電網會議展開了有關STATCOM與SVC性能價格比的討論，不少專家認為，由于STATCOM不需要采用大量的電容器就可以實現無功的快速調節，而電容器的價格多年比較穩定，不大可能大幅度下降；相反，電力電子器件的價格會不斷降低，故預計STATCOM會比SVC（靜止無功補償器）更有競爭力。若將超導儲能裝置與STATCOM配合，可以實現系統有功功率的快速調節，這是以往任何的常規設備不能勝任的。

FACTS技術也在不斷改進，一些新的FACTS裝置被開發出來，例如可轉換靜止補償器（Convertible Static Compensator），它由多個同步電壓源逆變器構成，可以同時控制2條以上線路潮流（有功、無功）、電壓、阻抗和相角，并能實現線路之間功率轉換。可轉換靜止補償器具有下列功能：（1）靜止同步補償器的并聯無功補償功能；（2）靜止同步串聯補償器的功能；（3）綜合潮流控制器功能；（4）控制2條線路以上潮流的線間潮流控制（IPFC）功能；CSC被認為是第3代靈活交流輸電裝置。

電力電子器件的發展趨勢是：一方面研制經濟性能好的器件，以便降低設備造價；另一方面，研制開斷功率更大的高性能器件。最近，國外公司宣布研制成功以碳化硅（SiC）為基片的電力電子器件。基片的耐壓和熱容量可大幅度提高，而元件的損耗卻大大降低，從而使元件的斷開功率可望有數量級的飛躍。這預示用電子高壓斷路器取代機械的高壓斷路器（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關等）已成為現實的可能。如果電力系統的高壓機械開關一旦被大功率的電子開關取代，則電力系統完全的靈活調節控制便將成為現實。

2.3 定質電力技術

定質電力（Custom Power）技術是應用現代電力電子技術和控制技術為實現電能質量控制，為用戶提供用戶特定要求的電力供應的技術。

現代工業的發展對提高供電的可靠性、改善電能質量提出了越來越高的要求。在現代企業中，由于變頻調速驅動器、機器人、自動生產線、精密的加工工具、可編程控制器、計算機信息系統的日益廣泛使用，對電能質量的控制提出了日益嚴格的要求。這些設備對電源的波動和各種干擾十分敏感，任何供電質量的惡化可能會造成產品質量的下降，產生重大損失。

重要用戶為保證優質的不間斷供電，往往自己采取措施，如安裝不間斷電源(UPS)，但是這并不是經濟合理的解決辦法。根本的出路在于供電部門能根據用戶的需要，提供可靠和優質的電能供應。因而，便產生了以電力電子技術和現代控制技術為基礎的定質電力技術（Custom Power Technology）。

為提高配電網無功調節的質量，已開發出用于配電網的靜止無功發生器(DSTATCOM)。它由儲能電路、GTO或IGBT變換電路和變壓器組成。它的功能是快速調節電壓，發生和吸收電網的無功功率，同時可以抑制電壓閃變。這是“定質電力”的關鍵設備之一。此外，靜止無功發生器和固態開關配合，可在電網發生故障的暫態過程中保持電壓恒定。另一關鍵設備是動態電壓恢復器(Dynamic Voltage Restorer)，它由直流儲能電路、變換器和級次串聯在供電線路中的變壓器構成。變換器根據檢測到的線路電壓波形情況，產生補償電壓，使合成的電壓動態保持恒定。無論是短時的電壓低落或過電壓，通過DVR均可以使負載上的電壓保持動態恒定。

2.4 新型直流輸電技術

直流輸電已是成熟技術。造價較高是其與交流送電競爭的不利因素。新一代的直流輸電是指進一步改善性能、大幅度簡化設備、減少換流站的占地、降低造價的技術。直流輸電性能創新的典型例子是輕型直流輸電系統（Light HVDC），它采用GTO、IGBT等可關斷的器件組成換流器，省去了換流變壓器，整個換流站可以搬遷，可以使中型的直流輸電工程在較短的輸送距離也具有競爭力，從而使中等容量的輸電在較短的輸送距離也能與交流輸電競爭。此外，可關斷的器件組成換流器，由于采用可關斷的電力電子器件，可以免除換相失敗之虞，對受端系統的容量沒有要求，故可用于向孤立小系統（海上石油平臺、海島）的供電，今后還可用于城市配電系統，并用于接入燃料電池、光伏發電等分布式電源。

2.5 同步開斷技術

同步開斷(Synchronized Switching)是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。在理論上應用同步開斷技術可完全避免電力系統的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設備（包括斷路器本身）的損壞也可大大減少。目前，高壓開關都是屬于機械開關，開斷的時間長、分散性大，難以實現準確的定相開斷。目前的同步開斷設備是應用一套復雜的電子控制裝置，實時測量各種影響開斷時間分散性的參量變化，對開斷時刻的提前量進行修正。即便采取了這種代價昂貴的措施，由于機械開關特性決定，還不能做到準確的定相開斷，設計人員還不敢貿然降低電氣設備的絕緣水平，以防同步開斷失敗造成設備損毀。因此，同步開斷的優勢沒有發揮出來。

實現同步開斷的根本出路在于用電子開關取代機械開關。美國西屋公司已制造出13 kV、600A、由GTO元件組成的固態開關，安裝在新澤西州的變電站中使用。GTO開斷時間可縮短到1/3 ms，這是一般機械開關無法比擬的。現在，由固態開關構成的電容器組的配電系統“軟開關”已問世。

2.6 未來全可控的電力系統

現在的電力系統由于還依賴高壓機械開關（油斷路器、六氟化硫斷路器、真空開關等）實現線路、設備、負荷的投切，尚不能做到完全可控。這是因為機械的慢過程不可能控制電的快過程。“電網控制”目前只能做到部分控制，本質上仍然是一個調度員的決策支持系統。如果電力系統的高壓機械開關一旦被大功率的電子開關取代，則電力系統真正的靈活調節控制便將成為現實。

3 狀態維修技術

狀態維修技術（Condition Based Maintenance）可以包涵可靠性為中心的維修技術（RCM）和預測維修技術（PDM）。

3.1應用背景

這2項技術最初是應用于航空航天系統，后來移植應用于核電站的維修，近年已成功地用于發電廠設備的維修，并正在用于輸變電設備的檢修。

電力系統的可靠性在很大程度上取決于電力設施的可靠性。隨著電網容量的增大和用戶對供電可靠性要求的提高，維修管理的重要性日益顯現出來。維修費用占電力成本的比例也不斷提高。一座現代化核電站的運行維修費用已超過燃料費用。如何采取合理的維修策略和正確決定維修計劃，以保證在不降低可靠性的前提下節省維修費用，便成為電力部門或負責設備維修的公司面臨的重要課題。

近年來，由于電力體制的改革，電力設備的維修也開始進入市場，過去電力部門獨家負責設備維修的局面已被打破，電力設備制造部門也開始介入維修這一領域。由于設備制造商對設備的設計和薄弱環節了如指掌，加上備品備件來源有保證，往往在承接維修合同的競爭中處于有利地位。

電力部門對于設備的運行狀況十分熟悉，對系統中可能出現的各種電氣、熱、機械應力和氣象影響因素十分了解，承擔維修任務也具有優勢。競爭促進了技術的發展。過去電力設備維修常用的定時檢修（Timebased Maintenance）和以定時檢修為基礎，根據經驗決定延長或縮短維修周期的做法已不能滿足需要，需要發展新技術。

3.2 主要技術內容

以可靠性為中心的維修（RCM）和預測性維修是互相緊密聯系而又不同的2個技術領域。

以可靠性為中心的維修（Reliabilitycentered Maintenance）是在對元件的可能故障對整個系統可靠性影響評估的基礎上決定維修計劃的一種維修策略。RCM技術在60年代末開始發展起來。當時由于寬體客機的投運，系統變得十分復雜，航空系統沿用定時大修的傳統方法在經濟上變得不可接受。根據元件故障后果的嚴重程度確定維修計劃的RCM收到了良好效果，使航空系統可靠性提高。現在RCM已成為全世界幾乎所有航空公司采用的方法。 80年代美國EPRI將RCM引入核電站的維修，后來又應用于火電廠，取得了提高可靠性和降低維修費用的目的。現在正在研究變電站設備的RCM技術。

預測性維修（Predictive Maintenance）是根據對潛伏故障進行在線或離線測量的結果和其他信息來安排維修的技術。其關鍵是依靠先進的故障診斷技術對潛伏故障進行分類和嚴重性分析（Criticality Analysis）,以決定設備（部件）是否需要立即退出運行和應及時采取的措施。

綜上所述，電力設備狀態維修技術涉及復雜大系統可靠性評價、先進的傳感技術、信息采集處理技術、干擾抑制技術、模式識別技術、故障嚴重性分析、壽命估計等領域。

3.3 先進傳感器

先進的傳感器(Advanced Sensor)是實現預測性維修的重要手段,是一個長盛不衰的研究熱點。這是因為,故障診斷技術的發展首先決定于能否獲取盡可能多的有用信息，這是數據處理和診斷決策的基礎。為了提高故障診斷水平，研究各種新型傳感器便成為電力界的研究熱點。原來用于軍事的傳感技術，也有一部分移植到電力設備的狀態監測上來。例如，用于鍋爐管道高溫應變測量的光纖傳感器，是帶有內部諧振腔的光導纖維，它可直接貼在被測管道上。用于測量鍋爐燃燒室中溫度的傳感器，是用氧化鋁保護的鉑電阻，其測量精度優于1%。

美國電力研究院已開發出一種直接測量分析油中氣體的金屬*.絕緣子*.半導體傳感器，它可在線直接測量和分析油中的4種氣體并監視其變化趨勢，現已用于一些電力部門的變壓器。下一步工作是把測量微水的傳感器和它集成起來，并配合負荷電流測量，弄清油中氣體、水分隨負荷的變化關系。

對紫外光下發螢光的一些傳感器，可能會用于測量發電廠中的高溫和應變。研究人員還在研究利用偏振光遙測電場和磁場的技術，研究用壓電材料的薄膜來測量腐蝕和積塵，傳感器測得數據的無線傳輸也是需要解決的一個重要問題。

3.4 故障診斷的信息處理技術

對采集到的信號加工處理，要比采集信號本身更為困難，信號加工和處理的目標有3：從現場中大量的背景干擾信號中提取有用的信號；根據測得的信號進行故障分類；判斷故障的嚴重程度，以便決定設備是否需要退出運行。

為抑制現場測量中不可避免的干擾，除了應用硬件濾波器和數字濾波技術以外，近年的研究發現小波變換技術可有效地濾除穩態信號（如現場測試中經常遇到的載波信號干擾和噪雜聲干擾)，可以把有用信號從比信號強幾個數量級的干擾中提取出來。

故障信號的分類則是更為困難的研究課題。過去用頻譜來區分故障類型的方法有很大的局限性。因為許多不同類型的故障信號頻譜往往有一部分甚至大部分是重疊的，在頻域內很難加以區分。研究故障的“指紋特征”以及提取和識別指紋特征的方法便成為故障診斷研究的一個重要的分支。在研究的故障分類方法有：神經網絡、專家系統、小波分析、分形維分析等。

4 電磁兼容技術

電磁兼容（EMC）是指設備或系統在所處的電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何其他事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容技術是一門迅速發展的交叉學科，涉及電子、計算機、通信、航空航天、鐵路交通、電力、軍事以至人民生活各個方面。在當今信息社會，隨著電子技術、計算機技術的發展，一個系統中采用的電氣及電子設備數量大大增加，而且電子設備的頻帶日益加寬，功率逐漸增大，靈敏度提高，聯接各種設備的電纜網絡也越來越復雜，因此，電磁兼容問題日顯重要。

電力系統中，在電網容量增大、輸電電壓增高的同時，以計算機和微處理器為基礎的繼電保護、電網控制、通信設備得到廣泛采用。因此，電力系統電磁兼容問題也變得十分突出。例如，集繼電保護、通信、SCADA功能于一體的變電站綜合自動化設備，通常安裝在變電站高壓設備的附近，該設備能正常工作的先決條件就是它能夠承受變電站中在正常操作或事故情況下產生的極強的電磁干擾。此外，由于現代的高壓開關常常與電子控制和保護設備集成于一體，因此，對這種強電與弱電設備組合的設備不僅需要進行高電壓、大電流的試驗，同時還要通過電磁兼容的試驗。GIS的隔離開關操作時，可以產生頻率高達數兆赫的快速暫態電壓。這種快速暫態過電壓不僅會危及變壓器等設備的絕緣，而且會通過接地網向外傳播，干擾變電站繼電保護、控制設備的正常工作。隨著電力系統自動化水平的提高，電磁兼容技術的重要性日益顯現出來。

4.1 電磁兼容技術的主要內容和發展趨勢

電力系統電磁兼容的主要內容包括：

（1）電磁環境評價。即通過實測或數字仿真等手段，對設備在運行時可能受到的電磁干擾水平（幅值、頻率、波形等）進行估計。例如，利用可移動的電磁兼容測試車對高壓輸電線路或變電站產生的各種干擾進行實測，或通過電磁暫態計算程序對可能產生的瞬變電磁場進行數字仿真。電磁環境評價是電磁兼容技術的重要組成部分，是抗干擾設計的基礎。

（2）電磁干擾耦合路徑。弄清干擾源產生的電磁搔擾通過何種路徑到達被干擾的對象。一般來說，干擾可分為傳導型干擾和輻射型干擾2大類。傳導干擾是指電磁搔擾通過電源線路，接地線和信號線傳播到達對象所造成的干擾，例如，通過電源線傳入的雷電沖擊源產生的干擾；輻射干擾是指通過電磁源空間傳播到達敏感設備的干擾。例如，輸電線路電暈產生的無線電干擾或電視干擾即屬于輻射型的干擾。研究干擾的耦合途徑，對制定抗干擾的措施，消除或抑制干擾有重要的意義。

（3）電磁抗擾性評價。研究電力系統中各種敏感的設備儀表，如繼電保護、自動裝置、計算機系統、電能計量儀表等耐受電磁干擾的能力。一般是采用試驗來模擬運行中可能出現的干擾并在設備盡可能接近工作條件下，試驗被試設備是否會產生誤動或永久性損壞。設備的抗擾性決定于該設備的工作原理，電子線路布置、工作信號電平，以及所采取的抗干擾措施。隨著電力系統中各種自動化系統和通信系統的廣泛采用，隨著強電設備與強電設備集成為一體的趨向，如何評價這些設備耐受干擾的能力、研究實用和有效的試驗方法，制定評價標準將成為電力系統電磁兼容技術的重要課題。

（4）抗干擾措施，電磁干擾的產生和耦合。敏感設備是不可能完全避免電磁搔擾的。因此，往往比較經濟合理的解決辦法是在敏感設備上應用抗干擾措施。例如，電力調度大樓遭受雷擊是不可避免的。但通往系統和調度自動化系統的安全運行可通過正確的接地、屏蔽、隔離措施加以保證。研究有效經濟和適用的抗干擾措施也是未來電磁兼容領域的重要任務。

（5）電能質量。國際大電網會議36學術委員會（電力系統電磁兼容）把電能質量控制也列入電磁兼容的范疇，研究頻率變化、諧波、電壓閃變、電壓驟降等對用戶設備性能的影響。

4.2 電磁場生態影響

公眾對工頻電磁場對人體健康可能產生有害影響的疑慮，已成為一些國家高壓輸電發展的重要制約因素。致游離輻射，如X射線、伽馬射線對人體健康產生有害的影響已經為人所熟悉。非致游離輻射（Nonionizing Radiation）,包括低頻電磁場是否對生物系統，特別是對人類的健康產生有害影響，始終是一個懸而未決的問題。

盡管全球的科學家對此進行了大量的研究，由于此問題極其復雜，至今尚難以得出結論。預測未來需要開展更多的研究課題。