簡(jiǎn)析電氣工程設(shè)計(jì)與低壓電器的機(jī)電一體化

冷冰

摘要：隨著科技的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也在不斷取得突破。機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到電氣工程當(dāng)中，可極大提高電力配送的效率和質(zhì)量，為保障供電可靠性和安全性發(fā)揮重要作用。文章論述了機(jī)電一體化技術(shù)在電氣工程中的作用，探討了電氣工程設(shè)計(jì)與低壓電器的機(jī)電一體化未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電氣工程設(shè)計(jì); 低壓電器; 機(jī)電一體化

1 機(jī)電一體化技術(shù)在電氣工程中的作用

1.1 保障自動(dòng)化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行

機(jī)電一體化技術(shù)被廣泛應(yīng)用到電氣工程當(dāng)中，提高了電氣工程的安全性和可靠性，同時(shí)也提高了供電效率和質(zhì)量。將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，可以提高電力系統(tǒng)的監(jiān)控水平，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率和質(zhì)量;可以將各種先進(jìn)的技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，這樣能夠?qū)τ陔娏ο到y(tǒng)中儀器和回路的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行可靠性監(jiān)測(cè)，有效分析系統(tǒng)中可能存在的故障，及時(shí)有針對(duì)性制定相關(guān)解決方案，更好地保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 提高電力制造企業(yè)的效益

隨著智能化技術(shù)發(fā)展，低壓電器設(shè)備的智能化水平越來(lái)越高，而且安全性和穩(wěn)定性得到了很大的提高。這些設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間工作在高壓環(huán)境情況下，能長(zhǎng)時(shí)間抵抗電壓和電流波動(dòng)，使得電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展，電力系統(tǒng)管理變得更加智能化。將信息技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，可以提高電力系統(tǒng)當(dāng)中的管理水平和管理效率。智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用，可提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和無(wú)人化的管理水平，并提高電力系統(tǒng)在運(yùn)行、維護(hù)和管理的效率。此外，電力系統(tǒng)很多工作都具有一定的危險(xiǎn)性，將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，保障了電力人員的安全。

1.3 有效監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)需要人為監(jiān)控，通過(guò)人對(duì)于相關(guān)儀器和參數(shù)的判斷來(lái)觀察系統(tǒng)是否存在問(wèn)題，這種方法對(duì)于電力人員的工作經(jīng)驗(yàn)要求很高。機(jī)電一體化能夠通過(guò)傳感器技術(shù)、智能控制技術(shù)以及可視化技術(shù)來(lái)對(duì)于電力系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行可靠的監(jiān)控，將電力系統(tǒng)中各種電力信號(hào)通過(guò)信息傳遞技術(shù)上傳到終端進(jìn)行可視化顯示，在終端通過(guò)對(duì)于各種參數(shù)指標(biāo)就能夠觀察出系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。另外，可視化技術(shù)發(fā)展對(duì)于電力系統(tǒng)管理發(fā)揮著很大的作用，如工作人員通過(guò)上位機(jī)就能夠有效觀測(cè)到各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，從而制定更加行之有效的管理方案和調(diào)度方案，更好的保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，更好的提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2電氣工程及其自動(dòng)化存在的問(wèn)題

2.1自動(dòng)化程度不夠高

從電網(wǎng)調(diào)度來(lái)看，相比發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的電網(wǎng)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化程度還不夠高。目前我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)不能將電網(wǎng)的各環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起加以控制，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備的控制。因此需要人員來(lái)做協(xié)調(diào)控制，可能會(huì)造成人為誤差，使得需要調(diào)節(jié)的時(shí)候沒能做出正確的抉擇而導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。此外，電力儀表的作用也不容忽視。電力儀表是可以監(jiān)測(cè)、分析電能質(zhì)量和電力故障的重要儀器。如果想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能，則離不開對(duì)電網(wǎng)中各代表性節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，而現(xiàn)有的電力儀表多用來(lái)監(jiān)測(cè)、判斷電力故障并給出相應(yīng)的措施，所以需要進(jìn)一步發(fā)展電力儀表，以監(jiān)測(cè)更多的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

2.2部分線路傳輸損耗較高

在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行中存在著各種各樣的損耗，例如傳輸過(guò)程中的變壓器損耗，電力電纜損耗、無(wú)功損耗等。由于這些損耗是由電流通過(guò)導(dǎo)體，使導(dǎo)體發(fā)熱而產(chǎn)生的，因此此類損耗無(wú)法避免，但可以通過(guò)采取一定的手段使得在保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，將損耗降到最低，讓電能盡可能少的轉(zhuǎn)化成其他能量，從而達(dá)到節(jié)能。

3電氣工程及其自動(dòng)化節(jié)能設(shè)計(jì)方向

3.1提升AVC系統(tǒng)性能

在電網(wǎng)中，AVC系統(tǒng)指的是電網(wǎng)的自動(dòng)電壓無(wú)功控制，其能夠保證電能質(zhì)量、輸電效率，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，使供電系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。因此，如果對(duì)該系統(tǒng)稍加改動(dòng)，即可提升電網(wǎng)的節(jié)能運(yùn)行性能。而目前我國(guó)的AVC系統(tǒng)缺乏全局運(yùn)行的監(jiān)視、系統(tǒng)數(shù)據(jù)太多人工處理麻煩，使得工作效率低等問(wèn)題。所以要想發(fā)展AVC系統(tǒng)則需要改進(jìn)系統(tǒng)的界面，使得數(shù)據(jù)更加直觀;提升AVC系統(tǒng)的分析功能，使其達(dá)到人工智能的水平，能在不斷的分析結(jié)果中不斷學(xué)習(xí)，從而達(dá)到精確的自我分析來(lái)幫助工作人員判斷。

3.2更換線路傳輸

上文中已提到，線路中的傳輸損耗主要由導(dǎo)體發(fā)熱產(chǎn)生。而導(dǎo)體發(fā)熱的主要原因是由于電阻阻值偏大，導(dǎo)致流過(guò)的電能被轉(zhuǎn)化為了熱能，因此只要合理降低傳輸線路上導(dǎo)體的電阻即可降低損耗。降低導(dǎo)體的電阻，一般可以采用適當(dāng)增大導(dǎo)體截面積的方法。目前在我國(guó)的配電網(wǎng)中，部分線路還存在著導(dǎo)體截面小、線路老化、線損率較大的情況。此外，配電網(wǎng)中的變壓器也存在基本參數(shù)偏大的情況。所以，應(yīng)更換老化的設(shè)備與高能耗的線路和變壓器，還要加強(qiáng)建設(shè)出更加合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

3.3使新能源并網(wǎng)變得可靠

要想讓家家戶戶安全地使用新能源，就必須先解決新能源并網(wǎng)的問(wèn)題。要想實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，就必須滿足四個(gè)基本條件：發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的頻率、相序、相位、電壓均相同。這些條件現(xiàn)可以滿足，但這仍然不夠。由于新能源受天氣影響，發(fā)電的質(zhì)量會(huì)受到影響，比如當(dāng)陽(yáng)光照射強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，發(fā)電過(guò)程中就會(huì)改變輸出功率、產(chǎn)生一定的諧波。由于這種不確定因素均與天氣相關(guān)，所以只要將天氣中的某些可測(cè)得的、有效的數(shù)字參數(shù)與發(fā)電出力聯(lián)系在一起，得到新能源發(fā)電規(guī)律的曲線，并反饋給電網(wǎng)調(diào)度員，即可實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)運(yùn)行。

4電氣工程設(shè)計(jì)與低壓電器的機(jī)電一體化未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，電氣設(shè)備的智能化水平逐漸提高。未來(lái)電氣設(shè)備逐漸朝著智能化和信息化方向發(fā)展，智能化水平提高可以大大提高電氣的安全性和可靠性。電氣設(shè)備對(duì)于異常信號(hào)監(jiān)測(cè)強(qiáng)度更加靈敏，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)中潛在的安全隱患。智能化的技術(shù)在電力系統(tǒng)中通過(guò)將傳感器技術(shù)和通信技術(shù)有機(jī)融合起來(lái)，在系統(tǒng)物理層就能夠?qū)τ跀?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的整合和處理，得出的相關(guān)結(jié)論再通過(guò)通信技術(shù)向終端進(jìn)行傳遞，這樣就大大降低了數(shù)據(jù)的復(fù)雜度，避免了大量數(shù)據(jù)傳遞所需要的時(shí)間，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率。電力系統(tǒng)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中還需要重點(diǎn)考慮調(diào)度方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性，針對(duì)不同地區(qū)不同用戶的用電需求，需要制定最佳的調(diào)度方案。方案在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上需要最大程度提高方案的經(jīng)濟(jì)性。另外，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)電氣系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)于人的依賴性很強(qiáng)，需要工程師根據(jù)客戶的需求結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)置產(chǎn)品，這樣就存在開發(fā)周期長(zhǎng)、效率低下的問(wèn)題，但是隨著EDA設(shè)計(jì)工具的不斷發(fā)展，工程師在設(shè)計(jì)產(chǎn)品過(guò)程中能夠通過(guò)軟件實(shí)時(shí)對(duì)于產(chǎn)品進(jìn)行仿真，這樣就不需通過(guò)電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)物來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)，大大加快了產(chǎn)品開發(fā)的周期，不僅提高了產(chǎn)品開發(fā)效率，而且提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

電力系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)程中還需要重點(diǎn)考慮綠色性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生污染，如何減少對(duì)于環(huán)境的破壞也是電力系統(tǒng)未來(lái)需要考慮的重要問(wèn)題。一方面需要電力企業(yè)不斷將更加先進(jìn)的控制技術(shù)、調(diào)度技術(shù)以及智能系統(tǒng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中去，同時(shí)還需要加強(qiáng)材料和新能源技術(shù)研究，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行更加綠色和環(huán)保。另一方面，為了更好促進(jìn)電力系統(tǒng)綠色發(fā)展，還需要加強(qiáng)管理，通過(guò)管理來(lái)有效調(diào)度系統(tǒng)的有效資源，在滿足用戶需求基礎(chǔ)上，最大程度減少資源的消耗，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于電力系統(tǒng)發(fā)展至關(guān)重要。在促進(jìn)電氣工程與電壓電器機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展過(guò)程中還需要掌握一定的原則和方法，只有這樣才能更好促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展。

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