電氣工程自動(dòng)化及其節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用探究

寇沖

摘 要 隨著新形勢(shì)下科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展與進(jìn)步，在各行各業(yè)的科技發(fā)展中，電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化設(shè)備和應(yīng)用技術(shù)被廣泛的使用。在電氣系統(tǒng)長(zhǎng)久穩(wěn)定的運(yùn)行過(guò)程中，電氣自動(dòng)化技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用顯得尤為重要。本文就電氣工程自動(dòng)化及其節(jié)能設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討，希望可以給電力系統(tǒng)部門(mén)相關(guān)從業(yè)者提供有益參考。

關(guān)鍵詞 電氣工程 自動(dòng)化技術(shù) 節(jié)能設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM92;TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）03-0025-03

電氣自動(dòng)化技術(shù)就是通過(guò)相關(guān)設(shè)備的自動(dòng)操作來(lái)減少電力工程的人工操作，這樣不僅能在一定程度上節(jié)省人工成本，還能有效地提升工作效率以及電氣工程的總體質(zhì)量，同時(shí)還能對(duì)相關(guān)電路提供二十四小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的范圍較廣，不能以單一的作用象征整體電氣自動(dòng)化技術(shù)。因此，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)涵蓋非常全面，并且能夠促進(jìn)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，使電力企業(yè)從業(yè)人員獲得更高的自由度。

1 電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用意義

1.1 有助于提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率

電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用可以促使電力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，同時(shí)改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的模式，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行向著智能化發(fā)展，運(yùn)行效率也因此得到保障。電氣自動(dòng)化技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，正在向著信息技術(shù)方向轉(zhuǎn)型，電氣自動(dòng)化技術(shù)本身整合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，并且計(jì)算機(jī)技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)中也得到了長(zhǎng)足發(fā)展，可以說(shuō)二者是相輔相成的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用得到了良好改善，同時(shí)隨著系統(tǒng)優(yōu)化，電力系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率也今非昔比[1]。

1.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)

將電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中能夠促使電力系統(tǒng)運(yùn)行管理得到加強(qiáng)，同時(shí)電力的輸送機(jī)制也得到了良好保障。具體體現(xiàn)在電力系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控方面，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)能夠促使電力系統(tǒng)從靜態(tài)監(jiān)控發(fā)展為動(dòng)態(tài)監(jiān)控，這種動(dòng)態(tài)監(jiān)控是自動(dòng)化技術(shù)融合計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的統(tǒng)籌應(yīng)用，其應(yīng)用效果能夠使得電力從出廠(chǎng)到供給全過(guò)程得到實(shí)時(shí)監(jiān)控和保障。如果在自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行前預(yù)先設(shè)置相關(guān)監(jiān)控參數(shù)，就能夠讓電力系統(tǒng)的全過(guò)程運(yùn)行得到監(jiān)控，將這些監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)反饋到計(jì)算機(jī)顯示器上，也就是通常所說(shuō)的技術(shù)屏，技術(shù)人員再通過(guò)技術(shù)屏上的數(shù)據(jù)分析得出當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。這種監(jiān)控機(jī)制的效率非常高，在電力系統(tǒng)全過(guò)程運(yùn)行中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠第一時(shí)間進(jìn)行反饋，然后工作人員能夠在第一時(shí)間進(jìn)行搶修，也極大地方便了電力系統(tǒng)維護(hù)環(huán)節(jié)，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性得到保障[2]。

1.3 有助于加強(qiáng)電力系統(tǒng)的管理

電氣自動(dòng)化技術(shù)整合了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，技術(shù)人員通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)管計(jì)算機(jī)所反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)得知系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)上簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)調(diào)整就可以改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，這就使得電力系統(tǒng)的管理變得更加準(zhǔn)確且易于操作。并且相較于傳統(tǒng)的手動(dòng)操作，這種管理方式能夠節(jié)省大量的人力財(cái)力，從而提升電力公司的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 保障居民的日常生活水平

電氣工程自動(dòng)化及其節(jié)能設(shè)計(jì)期間，若節(jié)能技術(shù)應(yīng)用得不到位，將嚴(yán)重影響居民的日常生活水平，同時(shí)也直接影響著電氣工程施工建設(shè)工作是否能夠有序開(kāi)展。為此，需將電氣設(shè)計(jì)的節(jié)能技術(shù)作為工作重點(diǎn)，更進(jìn)一步保障社會(huì)及居民的日常生活水平，為我國(guó)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

1.5 奠定良好的綠色基礎(chǔ)

節(jié)能設(shè)計(jì)是引入了新時(shí)代可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保理念。在電氣工程建設(shè)期間，首要前提條件就是其工程施工質(zhì)量的保障，節(jié)能設(shè)計(jì)理念的應(yīng)用既可以為電氣工程項(xiàng)目的安全質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)，又可以維護(hù)建筑的周邊環(huán)境，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)，將工程建設(shè)造成的污染最小化，極大程度上降低了對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的影響，從而促進(jìn)當(dāng)?shù)爻鞘械木G色健康發(fā)展。

1.6 提高建筑工程項(xiàng)目的綜合收益

隨著社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電氣工程自動(dòng)化及其節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)整體工程的最終安全質(zhì)量有著極大影響，能夠使工程設(shè)計(jì)方案與設(shè)計(jì)流程更加具有安全性、穩(wěn)定性以及合理性，而不是由于過(guò)分追求電氣工程的經(jīng)濟(jì)效益忽略其項(xiàng)目的安全質(zhì)量與能源消耗。同時(shí)，對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)理念的有效貫徹也創(chuàng)新了電氣工程的施工管理方式，提高了企業(yè)單位在社會(huì)市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力與信譽(yù)度，促進(jìn)相關(guān)企業(yè)的進(jìn)一步可持續(xù)性發(fā)展，達(dá)到節(jié)能環(huán)保等社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，在一定程度上也提高了電氣工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)收益與社會(huì)收益，具有深遠(yuǎn)的綠色發(fā)展戰(zhàn)略意義。此外，在后期建筑電氣工程日常維護(hù)的過(guò)程中，節(jié)能設(shè)計(jì)理念的有效應(yīng)用也能夠使企業(yè)單位投入的資金相應(yīng)減少。

1.7 減少不必要的資源浪費(fèi)

隨著節(jié)能設(shè)計(jì)理念的貫徹，電氣工程中的綠色材料與節(jié)能工藝也隨之創(chuàng)新發(fā)展，使用節(jié)能技術(shù)，將居民生活中的能源消耗降到最低，可極大程度上降低電氣工程對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的污染，促進(jìn)整體行業(yè)的綠色化進(jìn)展。與此同時(shí)，企業(yè)單位與工作人員也需根據(jù)電氣工程自動(dòng)化建設(shè)的實(shí)際情況，以及節(jié)能設(shè)計(jì)的各類(lèi)特點(diǎn)來(lái)選擇符合工程項(xiàng)目建設(shè)的節(jié)能技術(shù)，減輕對(duì)環(huán)境資源的壓力，推動(dòng)我國(guó)社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的健康可持續(xù)發(fā)展。

2 電氣工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 電力系統(tǒng)智能控制應(yīng)用

電力系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中受到外界因素影響較大，由于一些電力系統(tǒng)建設(shè)為露天環(huán)境，因此類(lèi)似于天氣和干濕度等方面的因素會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行，從而使其發(fā)生各類(lèi)故障。在發(fā)生故障以后，維護(hù)人員在進(jìn)行檢修的過(guò)程中會(huì)動(dòng)用大量的人力物力。另外電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因不只是設(shè)備受到環(huán)境影響，還有可能是人為造成的，一些操作人員在進(jìn)行電力系統(tǒng)操作時(shí)可能會(huì)由于技術(shù)水平不過(guò)關(guān)而導(dǎo)致操作失誤，這些失誤也會(huì)嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，從而導(dǎo)致故障的發(fā)生[3]。

這些不良現(xiàn)象不僅影響電力系統(tǒng)短期內(nèi)的穩(wěn)定性，如果長(zhǎng)此以往還會(huì)導(dǎo)致電力資源的大量損失，從而損害電力公司的經(jīng)濟(jì)效益。把電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的智能控制和對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在電力系統(tǒng)進(jìn)行電力輸送的過(guò)程中能夠有效地對(duì)傳輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，能夠在發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)準(zhǔn)確地指出問(wèn)題發(fā)生點(diǎn)，從而幫助維護(hù)人員及時(shí)有效地進(jìn)行檢修排障，節(jié)省了大量的時(shí)間。電力電氣自動(dòng)化技術(shù)不但能滿(mǎn)足相關(guān)工程的智能化以及自動(dòng)化，還可以將工程中的電力設(shè)備調(diào)整到最佳的狀態(tài)。當(dāng)電氣自動(dòng)化技術(shù)勘測(cè)到工程的危險(xiǎn)性大于之前設(shè)定好的閾值的時(shí)候就會(huì)立即采取行動(dòng)，并向工作人員發(fā)出警報(bào)，使其能對(duì)相關(guān)的電力設(shè)備做出積極地處理[4]。但是當(dāng)那些更加先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)化技術(shù)可以自行進(jìn)行處理，以此來(lái)確保電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2 在變電站中的應(yīng)用

變電站是我國(guó)電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施和重要工作環(huán)節(jié)，保證高壓輸電，使居民能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定的使用生活用電都需要變電站來(lái)完成。變電站的工作性質(zhì)就是對(duì)輸電電壓進(jìn)行增幅和降幅，使輸送來(lái)的電量電壓能夠滿(mǎn)足實(shí)際的需求。傳統(tǒng)的變電站工作危險(xiǎn)性較高，也對(duì)相關(guān)工作人員提出了較為嚴(yán)格的技術(shù)要求，變電站工作是電氣機(jī)械工程中的重要工作環(huán)節(jié)。

電氣自動(dòng)化技術(shù)在變電站中的普及使得人工工作被大幅度取代，并且這種智能化的變電方式也能夠提升變電過(guò)程中所用技術(shù)的精準(zhǔn)度，同時(shí)促進(jìn)工作效率的提升。電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)ψ冸娬局械膶?shí)際工作情況進(jìn)行全面監(jiān)控，取代了原有的人工監(jiān)控和電磁感應(yīng)監(jiān)控，從而保證了變電站的工作安全。

3 電氣工程節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 合理選擇電源設(shè)置地

良好的電源設(shè)置地應(yīng)該在市中心，從而使得供電半徑得到縮減，避免了輸電線(xiàn)路架設(shè)過(guò)程中的長(zhǎng)途跋涉。并且由于輸電線(xiàn)路的客戶(hù)分布較為松散，因此想要使得用電工程的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化，就需要根據(jù)電源的容量來(lái)設(shè)置供電的配置點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)人員的調(diào)查研究顯示，供電線(xiàn)路一般的供電半徑應(yīng)該保持在15公里以?xún)?nèi)為最佳，這樣能夠有效地提升供電的效率，同時(shí)降低電氣工程消耗能量。

3.2 選擇橫截面積合理的導(dǎo)線(xiàn)

在選擇橫截面積較為合理的導(dǎo)線(xiàn)時(shí)需要對(duì)橫截面積進(jìn)行技術(shù)測(cè)量，合理的橫截面積能夠使得線(xiàn)纜的導(dǎo)電電阻達(dá)到最低，從而降低電氣工程消耗的能量。并且采用的材料最好為節(jié)能降耗材料，節(jié)能降耗材料的集中優(yōu)點(diǎn)為在輸電過(guò)程中電阻較小同時(shí)輸電效率較高，這就能夠使得輸電能耗降到最低[5]。

根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，在一般的輸電線(xiàn)路中，如果導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積大于70mm2，那么輸電的效果就能夠達(dá)到良好的狀態(tài)，另外對(duì)于支干線(xiàn)的橫截面積也不宜過(guò)低，一般情況下需要大于50mm2，分支線(xiàn)的橫截面積要大于35mm2，并且隨著用電工程的技術(shù)不斷完善，輸電線(xiàn)路應(yīng)該盡量向著小容量發(fā)展，同時(shí)點(diǎn)的布局需要增加，從而保證輸電距離能夠維持在一個(gè)較為合理的范圍內(nèi)，最好是短距離的輸電。

3.3 選擇節(jié)能設(shè)備，提高變壓器的負(fù)荷

在配電變壓器的使用過(guò)程中相關(guān)工作人員可以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，因?yàn)榫€(xiàn)路損耗的大小和變壓器的質(zhì)量有著極為直接的關(guān)系，所以?xún)?yōu)化升級(jí)的方向也應(yīng)該向著減少線(xiàn)路損耗來(lái)進(jìn)行研發(fā)。

一般情況下要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將變壓器的負(fù)載率升高，這樣就能夠有效地減少電力在線(xiàn)路運(yùn)輸過(guò)程中的損耗。并且在技術(shù)的改造升級(jí)過(guò)程中，只有提高變壓器的負(fù)荷率才能夠達(dá)到這種降低能耗的效果[6]。

3.4 加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃

要在電網(wǎng)規(guī)劃上減少電能損耗就需要電力企業(yè)安裝智能化自動(dòng)化的電力系統(tǒng)，在負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)下降低不必要的電能損耗。

例如在應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)電力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算和分析的過(guò)程中，如果輸電情況發(fā)生較大變化，那么就可以采用自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)計(jì)算出科學(xué)的供電配比，從而降低無(wú)謂的電能損耗。還可以應(yīng)用調(diào)度的自動(dòng)化系統(tǒng)繪制出主變運(yùn)行圖，讓輸電調(diào)度一直處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，從而維持主變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

對(duì)于輸配電線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)截面進(jìn)行科學(xué)選擇，選擇能夠滿(mǎn)足配電輸電要求的導(dǎo)線(xiàn)，并且使得導(dǎo)線(xiàn)的截面達(dá)到最小，這樣就可以極大地提升供電線(xiàn)路的經(jīng)濟(jì)性，但是這種方式并不是一勞永逸的做法，而且選擇最小截面線(xiàn)路也不是最為經(jīng)濟(jì)的方式。如果把最小截面線(xiàn)路增加，同時(shí)使得收回的投資成本增加，這樣就能夠確保線(xiàn)路截面所帶來(lái)的線(xiàn)路損耗大大降低，使得線(xiàn)路所做的無(wú)用功減少。一般的輸配電線(xiàn)路的使用壽命為10年，選用這種截面的輸電線(xiàn)路進(jìn)行輸電配電會(huì)在10年間減少大量的電能損耗[7]。

3.5 設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)及線(xiàn)路

配電線(xiàn)路的敷設(shè)設(shè)計(jì)是建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)期間所采用的線(xiàn)路材料需確保其安全質(zhì)量以及實(shí)際性能，線(xiàn)路材料直觀(guān)地決定著節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是否有效?，F(xiàn)階段，行業(yè)內(nèi)大多采用電纜或銅導(dǎo)體作為線(xiàn)路材料，工作人員需以建筑工程實(shí)際的耗電情況為依據(jù)，對(duì)線(xiàn)路的安裝設(shè)計(jì)做出合理的正確指導(dǎo)，從而推動(dòng)后續(xù)敷設(shè)工作的有序開(kāi)展。同時(shí)，在電氣防護(hù)上也要將線(xiàn)路進(jìn)行隱蔽處理，選擇封閉的金屬管網(wǎng)或是金屬線(xiàn)對(duì)其進(jìn)行防護(hù)，確保內(nèi)部防火充分滿(mǎn)足建筑工程建設(shè)的消防要求，更要及時(shí)封堵防火孔，根據(jù)工程的實(shí)際情況來(lái)對(duì)其節(jié)能要求進(jìn)行一定的調(diào)整與優(yōu)化措施，在保證居民日常生活水平的同時(shí)也要保障其生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.6 提高功率因數(shù)

在電氣節(jié)能技術(shù)中，減少其功率損耗是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的合理方式。一方面，工作人員可以提高電氣設(shè)備的自然功率因素，減少設(shè)備超前且無(wú)功的需求;另一方面，工作人員也可運(yùn)用無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)施切實(shí)做到就地補(bǔ)償，減少電氣線(xiàn)路上的無(wú)功傳輸，此種方法在民用建筑中得到了廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電氣工程自動(dòng)化主要涵蓋了包括電子學(xué)和光子學(xué)在內(nèi)的所有學(xué)科。目前，電氣工程自動(dòng)化在其使用的過(guò)程中存在著很多不足之處，這就對(duì)電氣工程的節(jié)能降耗屬性提出了新的要求，為了滿(mǎn)足當(dāng)下建設(shè)節(jié)約型新社會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該使得電氣工程建設(shè)和環(huán)境和諧共處，將節(jié)能降耗和能源控制作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作進(jìn)行落實(shí)。在電氣工程自動(dòng)化中引進(jìn)大量的新型技術(shù)、新型工藝后，無(wú)論是生產(chǎn)電氣工程設(shè)備的企業(yè)還是與之相匹配的自動(dòng)化技術(shù)企業(yè)，都應(yīng)該進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，這樣才能夠提升電氣工程整體的自主創(chuàng)新能力。

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