電氣工程自動(dòng)化信息技術(shù)及節(jié)能措施探析

韓 波，鄭慶強(qiáng)，韓玉勇，倪 飛（通信作者）

（1棗莊職業(yè)學(xué)院 山東 棗莊 277800）

（2棗莊科技職業(yè)學(xué)院 山東 棗莊 277599）

（3江蘇省鹽城技師學(xué)院 江蘇 鹽城 224002）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,電氣工程已成為我國(guó)發(fā)展中的重要組成部分，積極分析自動(dòng)化技術(shù)及節(jié)能技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。目前，電氣工程自動(dòng)化信息技術(shù)及節(jié)能理念仍有較大的發(fā)展空間，尚存在一些問(wèn)題，譬如信息化建設(shè)不完善、相關(guān)設(shè)備落后等。因此，積極解決相關(guān)的問(wèn)題對(duì)于電氣工程的現(xiàn)代化發(fā)展而言十分必要。

1 電氣工程自動(dòng)化信息技術(shù)內(nèi)涵

在自動(dòng)化電氣工程領(lǐng)域中，通常由計(jì)算機(jī)作為主要軟件技術(shù)支持，自動(dòng)接收、識(shí)別電氣工程信息并作出反應(yīng)，確保輸入電氣工程信息的可靠性和準(zhǔn)確性。自動(dòng)化信息技術(shù)是一個(gè)智能化的信息處理系統(tǒng)，能通過(guò)模仿人們的思維模式來(lái)獨(dú)立完成工作。如圖1所示，在保證電氣工程工作效率的同時(shí)，能夠降低人員的工作風(fēng)險(xiǎn)。自動(dòng)化信息技術(shù)可以減少各種不必要的經(jīng)濟(jì)損失和物質(zhì)資源的損失，提高電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化管理以及信息技術(shù)水平，使用自動(dòng)化工程信息技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中可能存在的操作危害進(jìn)行預(yù)警分析，有效、及時(shí)地對(duì)電氣工程中存在的問(wèn)題進(jìn)行全面的解決，從而改善電氣工程的運(yùn)行情況[1]。

圖1 電氣工程自動(dòng)化信息技術(shù)

2 電氣工程自動(dòng)化以及節(jié)能化的價(jià)值

2.1 安全性較高

電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用涉及控制系統(tǒng)中各種動(dòng)態(tài)信息資源的集中收集，自動(dòng)化電子信息技術(shù)及其應(yīng)用主要是為了提高對(duì)電氣工程的智能控制。智能控制系統(tǒng)具有良好且可靠的智能控制性能，與傳統(tǒng)的編程控制器方法相比，它具有巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的電子控制是根據(jù)參數(shù)控制相應(yīng)的工作內(nèi)容，危險(xiǎn)性通常很高。自動(dòng)化信息技術(shù)系統(tǒng)控制只需要更改相關(guān)的電子參數(shù)即可直接實(shí)施其自動(dòng)操作調(diào)整或控制，從而減少實(shí)際操作和維護(hù)人員的參與，避免與危險(xiǎn)性較高的操作有過(guò)多的接觸[2]。信息化工作可以有效提高電氣工程控制系統(tǒng)的工作效率、操作質(zhì)量穩(wěn)定性以及電氣安全水平。

2.2 處理效率高，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控

自動(dòng)化控制信息技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)，可以快速對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的控制，并模擬每個(gè)參數(shù)和控制版面。自動(dòng)控制信息技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)反映在生產(chǎn)過(guò)程的可視化，即技術(shù)人員能夠隨時(shí)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的監(jiān)督，系統(tǒng)用戶可以隨時(shí)監(jiān)視模擬屏幕，清晰地觀看到設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)和操作控制，操作管理專業(yè)人員可以對(duì)圖像進(jìn)行在線圖像查看處理和實(shí)際時(shí)間監(jiān)督。自動(dòng)化控制信息技術(shù)系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前的仿真數(shù)量和計(jì)算量迅速生成當(dāng)前生產(chǎn)活動(dòng)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成趨勢(shì)圖表。與各種傳統(tǒng)的控制管理系統(tǒng)相比，自動(dòng)信息技術(shù)控制系統(tǒng)具有更大的性能優(yōu)勢(shì)，并且更適合復(fù)雜的智能電氣工程。

2.3 便捷化的管理

自動(dòng)化信息管理技術(shù)可以使多個(gè)電氣工程項(xiàng)目通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。管理人員還可以充分利用信息技術(shù)，例如自動(dòng)監(jiān)視管理技術(shù)，建立有效的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程辦公系統(tǒng)，并咨詢重要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、報(bào)告、日志等，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，例如曲線數(shù)據(jù)，從而改善相關(guān)的電氣工程管理系統(tǒng)[3]?，F(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)和安全預(yù)防信息技術(shù)系統(tǒng)的全面使用，能夠?qū)こ滔到y(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行全面的分析，并對(duì)安全隱患進(jìn)行及時(shí)排除。當(dāng)隱藏危險(xiǎn)事故時(shí)，執(zhí)行跟蹤和保護(hù)操作系統(tǒng)，以達(dá)到自動(dòng)跟蹤記錄的順序，有效地提高系統(tǒng)的電氣工程設(shè)備本身的安全性。

2.4 提高資源的利用率

在如今的社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，人們的環(huán)保意識(shí)以及生態(tài)化理念在不斷地提升，對(duì)于節(jié)能的關(guān)注程度也在逐漸升高。電氣工程作為我國(guó)發(fā)展過(guò)程中重要的組成部分，節(jié)能理念的運(yùn)用，能夠在極大程度上提高資源的利用效率以及最終的實(shí)施效果，是全面降低工程成本的重要手段，也是促進(jìn)電氣工程與時(shí)俱進(jìn)的重要模式。

3 電氣工程的運(yùn)行現(xiàn)狀

3.1 信息化應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)較為落后

在電氣工程自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，始終保持電力智能技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向，允許電氣工程技術(shù)的開發(fā)以及現(xiàn)代信息技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用。但是，在開發(fā)和建立過(guò)程中，電氣工程通常沒(méi)有提出與能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和信息技術(shù)較為統(tǒng)一的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致電氣工程的自動(dòng)化信息技術(shù)建立存在較大的信息偏差。因此，電氣工程自動(dòng)化中無(wú)法找到完全靈活的、適應(yīng)不同類型的電氣工程運(yùn)行系統(tǒng)，導(dǎo)致電氣工程自動(dòng)化信息技術(shù)無(wú)法全面的形成。由于電氣公司沒(méi)有完整且獨(dú)立的電氣工程自動(dòng)化設(shè)備，因此公司通常需要在國(guó)內(nèi)外不同產(chǎn)品制造商中購(gòu)買產(chǎn)品的零件[4]。每個(gè)制造商之間的設(shè)計(jì)和模式通常不一致，從而導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)中自動(dòng)化的建設(shè)不完善，無(wú)法形成有機(jī)的整體。

3.2 自動(dòng)化信息功能相對(duì)較少

電氣工程和自動(dòng)化信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠改善我國(guó)的能源生產(chǎn)效率，并快速改善我國(guó)工業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。目前，在電氣工程技術(shù)開發(fā)的水平上，自動(dòng)化操作控制功能非常少，這將使用戶在生產(chǎn)過(guò)程中最多有兩個(gè)控制連接。但操作過(guò)程要求相對(duì)較高，難度系數(shù)相對(duì)較高。通常，每個(gè)控制設(shè)備幾乎不連接，并且彼此獨(dú)立。這直接導(dǎo)致了智能操作和實(shí)際生產(chǎn)的用戶不能對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面的掌控，功能的缺失導(dǎo)致工程設(shè)備的整體性能得不到全面的發(fā)展和利用。

3.3 耗能總量大，節(jié)能意識(shí)較低

在推進(jìn)電氣工程及其自動(dòng)化和信息技術(shù)發(fā)展的整體過(guò)程中，由于電氣工程企業(yè)并沒(méi)有制定一個(gè)較完善、合理的技術(shù)節(jié)能與設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，電氣工程企業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員目前主要工作是研究以能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展實(shí)際需求，推動(dòng)發(fā)展我國(guó)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)。但是，電氣工程企業(yè)在不同的生產(chǎn)技術(shù)階段也存在著不同的企業(yè)發(fā)展需求。企業(yè)技術(shù)人員由于過(guò)分重視企業(yè)整體及當(dāng)前經(jīng)濟(jì)效益，并沒(méi)有足夠重視企業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化等信息技術(shù)項(xiàng)目的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，電氣工程項(xiàng)目的節(jié)能設(shè)計(jì)也沒(méi)有全部落實(shí)到位，一定程度上增加了能源的實(shí)際消耗，同時(shí)也直接提高了整個(gè)企業(yè)能耗的總成本，因此，阻礙了今后我國(guó)電氣工程與自動(dòng)化信息技術(shù)與節(jié)能設(shè)計(jì)的迅速發(fā)展。

4 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)以及節(jié)能水平的策略

4.1 變壓器的挑選

在實(shí)施現(xiàn)代電氣工程自動(dòng)化管理以及能源經(jīng)濟(jì)建設(shè)的計(jì)劃中，應(yīng)防止設(shè)備容量特性的反平行諧波損失以及滿足安全性和穩(wěn)定性要求，例如電流和電壓，當(dāng)用戶正確且合理地選擇變壓器以進(jìn)行電源分配的容量時(shí)，如圖2所示，如果變壓器容量的變化過(guò)多，在變壓器線的狀態(tài)下，將逐漸被動(dòng)地增加全部負(fù)載的時(shí)間，損失變壓器設(shè)備[5]。與傳統(tǒng)的變壓器容量相比，三相變壓器的容量相對(duì)較高，因此，在具體的電氣工程中，應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行全面、綜合的分析以及管理，科學(xué)合理地選擇變壓器，在滿足電氣工程發(fā)展的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的效用。

圖2 變壓器結(jié)構(gòu)圖

4.2 降低電能傳輸過(guò)程中能源的消耗

在對(duì)整個(gè)輸電線路傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的在線傳輸環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)程序中，由于布線系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生許多的傳輸線路電阻，所以，電能的傳輸過(guò)程中，將會(huì)消耗大量的電能。在多路電的傳輸過(guò)程中，如果線路的距離變化幅度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致線路產(chǎn)生很多額外的電能消耗，造成嚴(yán)重的電能損耗。因此，要逐步對(duì)輸電線路長(zhǎng)度和傳輸導(dǎo)線電阻等進(jìn)行更精確有效、科學(xué)合理的控制，也意味著要逐漸學(xué)習(xí)如何對(duì)傳輸導(dǎo)線的橫截面積等進(jìn)行精確、有效、合理的設(shè)計(jì)控制，精確地控制好傳輸導(dǎo)線距離，減少電力輸送環(huán)節(jié)能源的損耗以及在電力傳輸環(huán)節(jié)過(guò)程中帶來(lái)能量的消耗。在線路系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì)以及施工操作中，盡量確保整個(gè)施工線路設(shè)計(jì)是筆直流暢的，防止線路中途出現(xiàn)繞彎路等情況，盡量減小線路能量在傳輸節(jié)點(diǎn)間的傳輸距離。在節(jié)能材料線路系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì)步驟中，應(yīng)該要避免選擇那些線路橫截面積相對(duì)較大的線路材料，這樣才能真正起到一個(gè)很好的材料節(jié)能控制和應(yīng)用效果。

4.3 濾波器的使用

在現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備操作或檢修作業(yè)期間，技術(shù)人員在實(shí)踐中常常也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤判斷以及錯(cuò)誤維修等，濾波器技術(shù)就可以及時(shí)起到輔助作用，并幫助維修技術(shù)人員改善現(xiàn)場(chǎng)各種電壓諧波問(wèn)題，減少在現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備的檢修過(guò)程中出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作失誤。引發(fā)各種錯(cuò)誤的動(dòng)作信號(hào)波形的產(chǎn)生原因有很多，其中一個(gè)較主要的原因即是隨著各種新型電氣設(shè)備的使用及其線路數(shù)量的逐漸增多，產(chǎn)生的各種諧波信號(hào)也會(huì)越來(lái)越多，由于各種諧波信號(hào)與其他各種基波信號(hào)在電網(wǎng)阻抗曲線上往往會(huì)因此而進(jìn)行電壓重疊，進(jìn)而造成一個(gè)電壓畸形，所以有些電氣設(shè)備的接線中才會(huì)出現(xiàn)一定數(shù)量的電壓錯(cuò)誤[6]。因此，應(yīng)科學(xué)合理地使用濾波器，對(duì)電路系統(tǒng)的規(guī)劃以及整體的設(shè)計(jì)路線等進(jìn)行全面分析，通過(guò)濾波器的使用，降低諧波的出現(xiàn)頻率，提高電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.4 加強(qiáng)電氣工程自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用

在運(yùn)行生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)中設(shè)計(jì)使用的電氣工程自動(dòng)化設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備本身的設(shè)計(jì)工作與效率，有效地減少了電氣工程的自動(dòng)化成套設(shè)備系統(tǒng)的總體運(yùn)行投入成本，同時(shí)，增加系統(tǒng)單位能耗指標(biāo)的設(shè)計(jì)利用率，實(shí)現(xiàn)了電氣工程系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)節(jié)能的優(yōu)化目標(biāo)，減少整個(gè)電氣工程自動(dòng)化中的總能源功率消耗，促使電氣工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，使整個(gè)循環(huán)運(yùn)行周期內(nèi)的能源功率耗等于零，也就是減少無(wú)功能源功率。電氣工程達(dá)到自動(dòng)化的無(wú)功功率時(shí)，電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行的整個(gè)負(fù)荷之間將一直處于相對(duì)平衡運(yùn)行狀態(tài)，能夠有效地提升系統(tǒng)傳輸供給的總體效率，最終能夠減少整體電氣工程系統(tǒng)自動(dòng)化在運(yùn)行整個(gè)過(guò)程周期中能耗所造成電能的功率損耗。結(jié)合電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際使用狀況，適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整其負(fù)荷數(shù)值，通過(guò)適時(shí)調(diào)整負(fù)荷數(shù)值能夠保障所有電氣工程與自動(dòng)化控制設(shè)備之間的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)實(shí)現(xiàn)相對(duì)平衡，從而真正達(dá)到減排節(jié)能、環(huán)保的目的。

5 電氣工程自動(dòng)化及節(jié)能技術(shù)的注意事項(xiàng)

在現(xiàn)代電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的每個(gè)運(yùn)行工作環(huán)節(jié)中，專業(yè)性的節(jié)能檢測(cè)設(shè)施會(huì)繼續(xù)被沿用。這個(gè)做法，為電氣工程現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程奠定了良好的基礎(chǔ)，并且是一個(gè)相對(duì)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性較強(qiáng)的技術(shù)手段。在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的整個(gè)工作過(guò)程期間，信息技術(shù)的應(yīng)用對(duì)每個(gè)電氣工程設(shè)計(jì)、操作技術(shù)人員來(lái)講是非常有用的，電氣工程現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員將會(huì)發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中存在較多的生產(chǎn)模式以及生產(chǎn)手段，對(duì)實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)和各類工業(yè)設(shè)備電氣節(jié)能及減水耗等功能，進(jìn)行全面的優(yōu)化。配電設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理化設(shè)計(jì)，在進(jìn)行改造這個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的任何時(shí)候，運(yùn)用一些合理經(jīng)濟(jì)的控制手段方法，在一個(gè)特定配電設(shè)備運(yùn)行工作中，降低電氣工程中能源的損耗，電氣過(guò)程自動(dòng)化裝置在正常工作使用的整個(gè)過(guò)程中，所要產(chǎn)生的各種能源的流失等問(wèn)題，借助上述手段，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效合理的過(guò)程控制。優(yōu)化或改造既有的配電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[7-8]。配電設(shè)計(jì)工作在實(shí)施電氣工程自動(dòng)化改造及其相關(guān)節(jié)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求的整個(gè)實(shí)施過(guò)程環(huán)節(jié)中，所占基礎(chǔ)地位是十分重要的，所以企業(yè)在設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)化配電節(jié)能實(shí)施的相關(guān)環(huán)節(jié)問(wèn)題上，一定要嚴(yán)格按照要求，集中注意力，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)適用性，要及時(shí)做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析與思考[9-10]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化信息技術(shù)作為時(shí)代發(fā)展的高新技術(shù)成果，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的本身和控制檢測(cè)技術(shù)、信息技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子技術(shù)與自動(dòng)化控制等都會(huì)產(chǎn)生十分緊密的聯(lián)系，這些技術(shù)在電氣工程的應(yīng)用上能夠降低電氣工程中存在的問(wèn)題，提高電氣工程的整體運(yùn)行效率。使電氣工程產(chǎn)業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中推廣應(yīng)用越來(lái)越廣泛，目前，為進(jìn)一步加強(qiáng)促進(jìn)電氣工程行業(yè)技術(shù)節(jié)能方面的安全生產(chǎn)過(guò)程已得到國(guó)家高度關(guān)注，為今后電氣工程產(chǎn)業(yè)加快實(shí)現(xiàn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、可持續(xù)化目標(biāo)和技術(shù)發(fā)展路線合理化具有十分重要的意義，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)提出的節(jié)能型環(huán)保社會(huì)目標(biāo)構(gòu)建過(guò)程中采用的關(guān)鍵技術(shù)途徑提供實(shí)踐工作基礎(chǔ)。因此，電氣工程相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)不斷加大信息技術(shù)以及節(jié)能技術(shù)的研究，從而不斷促進(jìn)電氣工程的整體發(fā)展。