節(jié)能設(shè)計在電氣工程自動化系統(tǒng)中的應用

蔡好雨，王賽爽

（華北水利水電大學 電氣工程學院，鄭州 450000）

電氣工程是現(xiàn)代科技領(lǐng)域的關(guān)鍵學科，是人類科技文明的代表，傳統(tǒng)的電氣工程為創(chuàng)造產(chǎn)生電子與電氣系統(tǒng)的學科總和，科技的發(fā)展使得電氣工程概念的范疇更為廣泛。電氣工程是重要的專業(yè)課程，在各大院校中的專業(yè)名稱存在差異，電氣工程和計算機信息之間存在聯(lián)系，電氣技術(shù)的進步改變了人類的工作和生活模式。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，電氣工程中要解放和發(fā)展生產(chǎn)力，在各行各業(yè)中電氣工程自動化的應用，實現(xiàn)了節(jié)能設(shè)計，降低了能源消耗，有利于推動電子信息技術(shù)的發(fā)展。

1 電氣工程的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電氣工程自動化系統(tǒng)這一智能設(shè)備，應用于一次設(shè)備的在線監(jiān)控，在各類技術(shù)發(fā)展中具有廣泛的應用。電氣工程自動化包括電氣工程和信息技術(shù)等知識，技術(shù)人員要了解電氣系統(tǒng)的復雜結(jié)構(gòu)，研究電氣工程自動化的工作原理，才能確保電氣工程自動化工作的有效開展。以下從幾個方面分析電氣工程的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

第一，電氣工程自動化中光纖是主要載體。由于光纖具有較高的傳輸效率，因此信息傳遞效率也會有所提升，有利于控制信息傳輸成本，實現(xiàn)全天候自動化在線監(jiān)控，革新在線監(jiān)測技術(shù)，各類設(shè)備的發(fā)展更加智能化。第二，采集站是在線監(jiān)控的組成部分。在全天候的監(jiān)控中涉及較多的內(nèi)容，需要處理各類元件，并收集各類信息，因此在生產(chǎn)活動中要完善各類監(jiān)測，監(jiān)測環(huán)節(jié)中計算機網(wǎng)絡(luò)的應用較廣，采集數(shù)據(jù)信息要控制參數(shù)，確保采集工作的有效開展。第三，電氣工程自動化技術(shù)的改進。網(wǎng)絡(luò)時代電氣工程利用計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)自身的發(fā)展，從不同角度改進電氣工程自動化，需要投入更多的設(shè)施，電氣自動化的發(fā)展要使用科學措施，創(chuàng)造新材料、新技術(shù)和新產(chǎn)品。第四，促使電氣工程自動化面向開放化方向發(fā)展。依靠網(wǎng)絡(luò)時代背景，與外界快速取得連接，通過網(wǎng)絡(luò)平臺傳播和分享信息，普遍應用于電力系統(tǒng)各個部分設(shè)施，改進電氣工程自動化，使電氣工程技術(shù)更加完善。

2 電氣工程自動化系統(tǒng)的特點

電氣工程自動化系統(tǒng)具有獨特的特點，對其特點的研究，有利于把握特點，更好地進行電氣工程自動化系統(tǒng)的設(shè)計、應用。

2.1 多種技術(shù)的融合

電氣工程自動化系統(tǒng)中，要優(yōu)化設(shè)計工程自動化，融合多項技術(shù)，包括電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和機械自動化技術(shù)的融合，多項技術(shù)的融合、應用，在不同領(lǐng)域發(fā)揮其應用價值。

2.2 具有較強的實用性

電氣工程自動化系統(tǒng)應用于企業(yè)，可以發(fā)揮實用性，有利于控制技術(shù)設(shè)備，對設(shè)備運行中的問題進行調(diào)試，確保設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)，促使企業(yè)達到預期的經(jīng)濟效益。

3 電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計遵循的原則

在我國的節(jié)能理念下，電氣工程自動化的運行，要注重節(jié)能設(shè)計，應堅持科學的原則，保證電力工程自動化系統(tǒng)的安全性、環(huán)保性和先進性。以下從幾個方面分析節(jié)能設(shè)計應該遵循的原則。

3.1 遵循安全性原則

電氣工程自動化的設(shè)計要確保電氣設(shè)備運行的安全性，節(jié)能設(shè)計會使生產(chǎn)活動更加順利，電力設(shè)備的安全運行包括動力資源，電力設(shè)備中的主要能源是電能，電能負荷要遵循相關(guān)規(guī)定，并且要對導線采取安全措施。

3.2 遵循環(huán)保性原則

電氣工程自動化系統(tǒng)要合理設(shè)計電力系統(tǒng)的能源損耗，提升能源利用率，合理選擇節(jié)能材料，排查電氣工程自動化系統(tǒng)的運行程序，改進污染環(huán)境的環(huán)節(jié)，不僅能夠節(jié)約能源，而且不會破壞環(huán)境，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

順便再說一句，那天火車沒有停運，卻晚點了整整一個半小時；本來應在晚上十一點鐘發(fā)車，卻一直等到了后半夜十二點半才正式發(fā)車。

3.3 遵循先進性原則

科技時代，各項技術(shù)都要增強先進程度，技術(shù)和內(nèi)容要更新?lián)Q代，先進的電氣自動化技術(shù)在各個領(lǐng)域的應用，有利于保障工作效率，降低資源浪費。節(jié)能設(shè)計要根據(jù)國家的規(guī)定，科學規(guī)劃污染排放和能源消耗，從長遠角度部署，引進先進節(jié)能技術(shù)，確保先進的節(jié)能設(shè)計。

4 電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計的應用策略

電氣工程自動化技術(shù)在發(fā)展中與各個學科領(lǐng)域結(jié)合，在不斷滲透各門學科理論知識的同時，在各行業(yè)、各領(lǐng)域都有較廣的應用。在我國科技不斷發(fā)展的背景下，電力系統(tǒng)日益豐富，設(shè)計原則較為人性化，呈現(xiàn)出多元化的設(shè)計，應用節(jié)能設(shè)計，降低了能源消耗，使得電氣工程自動化具有較廣的應用，推動了我國企業(yè)的發(fā)展及經(jīng)濟建設(shè)的步伐。以下具體分析電氣工程自動化系統(tǒng)中節(jié)能設(shè)計的應用策略。

4.1 優(yōu)化設(shè)計配電系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的整體運作，需要電力能源供應電氣系統(tǒng)的用電設(shè)備，因此考慮電力系統(tǒng)的適用性，配電系統(tǒng)要進行優(yōu)化設(shè)計，保障電氣設(shè)備的控制，使電氣設(shè)備符合負荷容量和用電設(shè)備的要求。同時要保證電力系統(tǒng)運行具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。配電系統(tǒng)的設(shè)計要符合要求，電氣設(shè)備具有適用性，保障設(shè)備控制，具備充足的電力。

第一，確保電力系統(tǒng)的適用性。在設(shè)計中要考慮到電力系統(tǒng)的適用性問題，對各個環(huán)節(jié)的電氣設(shè)備范圍進行控制，電氣設(shè)備滿足供電設(shè)備和負荷容量的基本要求，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高效性、易控性和靈活性等。

第二，確保電氣系統(tǒng)具有安全性。在電氣工程的自動化設(shè)計中，要確保電氣系統(tǒng)運行的安全性，接地工作促進配電系統(tǒng)的可靠性和安全性，電氣系統(tǒng)運行的安全性可以確保實現(xiàn)預期的節(jié)能效果。

第三，設(shè)計配電系統(tǒng)要考慮到電氣系統(tǒng)的絕緣性。設(shè)計時考慮各個電氣設(shè)備的導線具有一定的絕緣性能，確保導線之間具有合理的間距，根據(jù)要求，確保導線的負荷能力、熱穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性達到預期的標準，確保導線具有良好的絕緣性能。

第五，防止電能負荷超標。通過嚴格要求，負荷量達到要求，有利于發(fā)揮節(jié)能減排的作用，避免電能負荷的超標，嚴格檢驗和控制電氣設(shè)備，確保供電設(shè)備負荷容量的可靠性，符合用電設(shè)備和電氣設(shè)備的要求，促進電力系統(tǒng)運行的正?；?。

4.2 科學選擇變壓器

變壓器是電氣工程自動化的重要設(shè)備，利用變壓器可以控制電流功率、對電壓進行轉(zhuǎn)換，由于作用較多，導致其具有較大的能耗?？萍嫉陌l(fā)展使得電力市場具有多種節(jié)能變壓器，工程設(shè)計中要綜合考慮選擇節(jié)能高效的變壓器，可以達到高效的節(jié)能效果。由于能源消耗的主體是變壓器，變壓器的運行中，設(shè)備的負荷會影響設(shè)備的運行，因此對變壓器要進行節(jié)能設(shè)計，節(jié)能設(shè)計中要考慮變壓器的型號，根據(jù)實際情況改進變壓器，減少變壓器的能量消耗，從而實現(xiàn)節(jié)能的目標。

第一，科學選擇變壓器材料。對變壓器材料的選擇，要考慮材料是否具有節(jié)能性能，確保選擇的變壓器材料具有良好的性能。配電系統(tǒng)中變壓器的材質(zhì)會影響電力的使用。相對于鐵質(zhì)的變壓器，銅制的變壓器效果更好，配電系統(tǒng)運行中銅制的變壓器，通過變壓器的電流會造成較小的電力損耗，因此在選擇變壓器材質(zhì)時，要考慮工業(yè)電量功率的消耗，確保變壓器具有優(yōu)質(zhì)的材料，硅鋼片材料、銅片材料和絕緣材料，有利于實現(xiàn)節(jié)能。由于電力系統(tǒng)的運行中，配電柜和電線會產(chǎn)生較多的能量損失，銅材料會降低空載運行中的能源消耗，實現(xiàn)電氣工程的自動化節(jié)能設(shè)計。

第二，選擇良好的變壓器配置。根據(jù)用電需求、設(shè)備擴容等情況確定變壓器臺數(shù)，可以選擇2臺以上的變壓器，并聯(lián)的方式可以確保變壓器的安全可靠性。變壓器的容量確定是很重要的環(huán)節(jié)，變壓器的選擇要留出一定的容量空間，大容量的變壓器在運行中輕載，小容量的變壓器在運行中處于過載，會影響變壓器的使用壽命。

第三，變壓線的型號選擇及接線方式。電氣工程自動化節(jié)能設(shè)計中，節(jié)能變壓器是具有節(jié)能功能的變壓器。隨著我國科技的發(fā)展，不斷創(chuàng)造出了新型的節(jié)能變壓器，要選擇適合的節(jié)能變壓器型號種類，選擇的接線方式要合理，才有利于展現(xiàn)出節(jié)能變壓器的節(jié)能功能，避免節(jié)能變壓器在超負荷的狀態(tài)下運行，避免浪費電能資源及對變壓器造成磨損。接線方式要按照要求，科學合理地選擇，確保變壓器運行的高效性和安全性，防止變壓器磨損造成電能浪費，有利于提升能源利用率。

4.3 有源濾波器的應用

電氣行業(yè)的設(shè)備會對諧波造成影響，受電壓波動的影響，電氣工作人員的操作會出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)在具體操作中采用濾波器可以防止誤操作，會使諧波的影響降到最低，防止電氣設(shè)備受到不良影響，從而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的節(jié)能，使電力系統(tǒng)的出錯率降到最低，電氣工程系統(tǒng)效率的提升，有利于實現(xiàn)節(jié)能減排。

4.4 無功率補償技術(shù)的應用

整體配電系統(tǒng)中的多個部位包括輸配電線路、升降變壓器和變配電變壓器等，會輸送電力資源給系統(tǒng)終端的客戶使用，這中間會存在能量浪費，無功功率占據(jù)浪費的比重較大，電路中電壓的降低，對電網(wǎng)的輸送質(zhì)量和運行效果會產(chǎn)生不利影響。降低功率因數(shù)，會增加用電用戶成本，利用無功補償設(shè)備，有助于增加功率因數(shù)，功率的平衡會使電力系統(tǒng)更加穩(wěn)定，輸送電能質(zhì)量要符合節(jié)能設(shè)計的要求，有利于實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

4.5 降低用電損耗

工業(yè)生產(chǎn)中電氣工程自動化設(shè)備具有較大的用電消耗，為了降低資源消耗和用電損耗，節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)成本，要不斷改進自動化設(shè)備的配電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)的完善優(yōu)化，要注重變壓器和導線的優(yōu)化，從而降低電力消耗。

第一，采用減少導線阻力的方法降低用電損耗。對電阻的大小會產(chǎn)生影響的重要因素是橫截面的長度和大小，電阻對電力輸送效率會產(chǎn)生影響，構(gòu)建電氣工程自動化設(shè)備的配電系統(tǒng)，選擇的材料電導率小，會減小電力運輸?shù)哪芎?，減少導線長度、導線阻力，增加橫截面，可使電力的使用率有所提升。

第二，在電能的傳輸中降低能源消耗。電能傳輸中產(chǎn)生的電阻會消耗電能，線路傳輸中過大的距離，會產(chǎn)生能耗，因此需要控制電阻、線路長度和導線的橫截面，設(shè)計人員要合理設(shè)計傳輸距離，確保設(shè)計線路為筆直的線路，這樣傳輸中能源的消耗會大大減少，同時可以縮短傳輸距離，而橫截面較大的線路有利于控制能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能的目標。

4.6 科學選擇電力電纜

電氣工程自動化運行中，電力電纜是重要的部分，也是電力工程中具有較大成本投入的環(huán)節(jié)，需要根據(jù)實際合理選擇適合的電力電纜。在電氣工程的自動化運行過程中，要投入大量的資金做好維護工作，可以選擇具有較高電強度和電流密度的電力電纜，科學確定電纜截面大小。對電氣工程自動化進行節(jié)能設(shè)計，要選擇銅制和鋁制電纜，鋁制電纜的資金投入量不高，且質(zhì)量輕、方便運輸，但是節(jié)能性和安全性較差；銅制電纜具有電阻率低、高強度和穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，但價格貴。在實際的電力工程中，需要根據(jù)具體使用場合選擇適合材質(zhì)的電力電纜。

電力系統(tǒng)利用光纖設(shè)備進行數(shù)據(jù)的傳輸。光纜具有較為廣泛的應用，用于連接電纜的設(shè)備減少，有利于節(jié)省電纜材料，資金成本和能耗也會有所降低，符合節(jié)能的要求。電氣自動化能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的智能化，實現(xiàn)電光交互的在線監(jiān)測。這一智能裝置的功能為智能控制，利用電子信息技術(shù)在線監(jiān)測，在線監(jiān)測的采集站將核心部件作為處理器，采集和操作信息數(shù)據(jù)，從控制中心到網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)，集中監(jiān)控生產(chǎn)過程。另外，系統(tǒng)能夠依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)收集數(shù)據(jù)信息，針對具體的問題進行管理，以站為考慮單元建立發(fā)動機，系統(tǒng)具有較高的可靠性，有助于增強工作質(zhì)量、工作效率。

4.7 提高電氣系統(tǒng)的運行效率

電氣系統(tǒng)的運行，要選擇節(jié)能設(shè)備，有利于實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的節(jié)能減排功能。設(shè)計人員在電氣工程的設(shè)計中，要確保自動化節(jié)能設(shè)計，選擇的電氣設(shè)備要具有良好的節(jié)能效果，要確保電氣運行中負荷的均衡分布，對運行中的無用功率進行補償，這有利于降低電能傳輸中的能源損耗。設(shè)計人員要采取措施提高自動化運行效率，從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。根據(jù)我國對節(jié)能技術(shù)的相關(guān)要求，技術(shù)人員要調(diào)整相關(guān)參數(shù)。電氣工程的自動化使用，電路損耗的降低，有利于電氣工程實現(xiàn)自動化節(jié)能的目標。確保電氣系統(tǒng)中各項設(shè)備的正常、高效運行，有利于電氣系統(tǒng)在運行中達到節(jié)能效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)電氣自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電氣工程自動化系統(tǒng)的特點，遵循相關(guān)原則，進行電氣自動化設(shè)計。對配電系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，選擇符合標準要求的變壓器，系統(tǒng)中運用有源濾波器和無功率補償技術(shù)，注重電力電纜的合理選擇，使得能源消耗有所降低，可防止電氣工程自動化系統(tǒng)運行對環(huán)境造成污染、破壞，使電氣系統(tǒng)的運行更加有效，從而提高電氣系統(tǒng)的運行效率。