電氣工程自動化及其節能設計的應用探究

寇 沖

（日照天成消防工程有限公司，山東 日照 276800）

電氣自動化技術就是通過相關設備的自動操作來減少電力工程的人工操作，這樣不僅能在一定程度上節省人工成本，還能有效地提升工作效率以及電氣工程的總體質量，同時還能對相關電路提供二十四小時的實時監控。電氣自動化技術在電力系統中應用的范圍較廣，不能以單一的作用象征整體電氣自動化技術。因此，電力系統實現自動化控制的基礎涵蓋非常全面，并且能夠促進電力企業的經濟增長，使電力企業從業人員獲得更高的自由度。

1 電氣工程中自動化技術的應用意義

1.1 有助于提高電力系統的運行效率

電氣自動化技術在電力系統中的應用可以促使電力系統的整體結構簡單化，同時改變傳統電力系統運行的模式，使得電力系統運行向著智能化發展，運行效率也因此得到保障。電氣自動化技術隨著計算機技術的不斷發展，正在向著信息技術方向轉型，電氣自動化技術本身整合了計算機技術，并且計算機技術在電氣自動化技術中也得到了長足發展，可以說二者是相輔相成的。隨著計算機技術的不斷進步，電力系統的自動化技術應用得到了良好改善，同時隨著系統優化，電力系統整體的運行效率也今非昔比[1]。

1.2 實時監控電力系統的運行狀態

將電氣自動化技術應用于電力系統中能夠促使電力系統運行管理得到加強，同時電力的輸送機制也得到了良好保障。具體體現在電力系統運行的監控方面，運用自動化技術能夠促使電力系統從靜態監控發展為動態監控，這種動態監控是自動化技術融合計算機技術在電力系統中的統籌應用，其應用效果能夠使得電力從出廠到供給全過程得到實時監控和保障。如果在自動化系統運行前預先設置相關監控參數，就能夠讓電力系統的全過程運行得到監控，將這些監控得到的數據反饋到計算機顯示器上，也就是通常所說的技術屏，技術人員再通過技術屏上的數據分析得出當前電力系統運行狀態。這種監控機制的效率非常高，在電力系統全過程運行中某一環節出現問題時能夠第一時間進行反饋，然后工作人員能夠在第一時間進行搶修，也極大地方便了電力系統維護環節，使電力系統的運行穩定性得到保障[2]。

1.3 有助于加強電力系統的管理

電氣自動化技術整合了計算機信息技術，技術人員通過實時監管計算機所反饋回來的數據得知系統當前的運行狀態，然后通過計算機上簡單的數據調整就可以改變電力系統的運行方式，這就使得電力系統的管理變得更加準確且易于操作。并且相較于傳統的手動操作，這種管理方式能夠節省大量的人力財力，從而提升電力公司的經濟效益。

1.4 保障居民的日常生活水平

電氣工程自動化及其節能設計期間，若節能技術應用得不到位，將嚴重影響居民的日常生活水平，同時也直接影響著電氣工程施工建設工作是否能夠有序開展。為此，需將電氣設計的節能技術作為工作重點，更進一步保障社會及居民的日常生活水平，為我國現代化經濟建設的發展奠定扎實基礎。

1.5 奠定良好的綠色基礎

節能設計是引入了新時代可持續發展的綠色環保理念。在電氣工程建設期間，首要前提條件就是其工程施工質量的保障，節能設計理念的應用既可以為電氣工程項目的安全質量奠定良好基礎，又可以維護建筑的周邊環境，減少對傳統能源的依賴，將工程建設造成的污染最小化，極大程度上降低了對生態環境系統的影響，從而促進當地城市的綠色健康發展。

1.6 提高建筑工程項目的綜合收益

隨著社會市場經濟的不斷發展，電氣工程自動化及其節能設計對整體工程的最終安全質量有著極大影響，能夠使工程設計方案與設計流程更加具有安全性、穩定性以及合理性，而不是由于過分追求電氣工程的經濟效益忽略其項目的安全質量與能源消耗。同時，對節能設計理念的有效貫徹也創新了電氣工程的施工管理方式，提高了企業單位在社會市場中的競爭力與信譽度，促進相關企業的進一步可持續性發展，達到節能環保等社會經濟可持續發展的目標，在一定程度上也提高了電氣工程項目的經濟收益與社會收益，具有深遠的綠色發展戰略意義。此外，在后期建筑電氣工程日常維護的過程中，節能設計理念的有效應用也能夠使企業單位投入的資金相應減少。

1.7 減少不必要的資源浪費

隨著節能設計理念的貫徹，電氣工程中的綠色材料與節能工藝也隨之創新發展，使用節能技術，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周邊生態環境系統的污染，促進整體行業的綠色化進展。與此同時，企業單位與工作人員也需根據電氣工程自動化建設的實際情況，以及節能設計的各類特點來選擇符合工程項目建設的節能技術，減輕對環境資源的壓力，推動我國社會市場經濟的健康可持續發展。

2 電氣工程中自動化技術的應用要點

2.1 電力系統智能控制應用

電力系統在實際的運行過程中受到外界因素影響較大，由于一些電力系統建設為露天環境，因此類似于天氣和干濕度等方面的因素會影響電力系統的運行，從而使其發生各類故障。在發生故障以后，維護人員在進行檢修的過程中會動用大量的人力物力。另外電力系統出現故障的原因不只是設備受到環境影響，還有可能是人為造成的，一些操作人員在進行電力系統操作時可能會由于技術水平不過關而導致操作失誤，這些失誤也會嚴重影響電力系統的運行參數，從而導致故障的發生[3]。

這些不良現象不僅影響電力系統短期內的穩定性，如果長此以往還會導致電力資源的大量損失，從而損害電力公司的經濟效益。把電氣自動化技術應用在電力系統中，實現了電力系統的智能控制和對電力系統的實時監控。在電力系統進行電力輸送的過程中能夠有效地對傳輸過程中的實時數據進行反饋，能夠在發生故障問題時準確地指出問題發生點，從而幫助維護人員及時有效地進行檢修排障，節省了大量的時間。電力電氣自動化技術不但能滿足相關工程的智能化以及自動化，還可以將工程中的電力設備調整到最佳的狀態。當電氣自動化技術勘測到工程的危險性大于之前設定好的閾值的時候就會立即采取行動，并向工作人員發出警報，使其能對相關的電力設備做出積極地處理[4]。但是當那些更加先進的自動化設備發生故障時自動化技術可以自行進行處理，以此來確保電力系統的運行。

2.2 在變電站中的應用

變電站是我國電力系統的基礎設施和重要工作環節，保證高壓輸電，使居民能夠長久穩定的使用生活用電都需要變電站來完成。變電站的工作性質就是對輸電電壓進行增幅和降幅，使輸送來的電量電壓能夠滿足實際的需求。傳統的變電站工作危險性較高，也對相關工作人員提出了較為嚴格的技術要求，變電站工作是電氣機械工程中的重要工作環節。

電氣自動化技術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程中所用技術的精準度，同時促進工作效率的提升。電氣自動化技術的應用能夠對變電站中的實際工作情況進行全面監控，取代了原有的人工監控和電磁感應監控，從而保證了變電站的工作安全。

3 電氣工程節能設計應用

3.1 合理選擇電源設置地

良好的電源設置地應該在市中心，從而使得供電半徑得到縮減，避免了輸電線路架設過程中的長途跋涉。并且由于輸電線路的客戶分布較為松散，因此想要使得用電工程的經濟效益達到最大化，就需要根據電源的容量來設置供電的配置點。根據相關人員的調查研究顯示，供電線路一般的供電半徑應該保持在15公里以內為最佳，這樣能夠有效地提升供電的效率，同時降低電氣工程消耗能量。

3.2 選擇橫截面積合理的導線

在選擇橫截面積較為合理的導線時需要對橫截面積進行技術測量，合理的橫截面積能夠使得線纜的導電電阻達到最低，從而降低電氣工程消耗的能量。并且采用的材料最好為節能降耗材料，節能降耗材料的集中優點為在輸電過程中電阻較小同時輸電效率較高，這就能夠使得輸電能耗降到最低[5]。

根據相關的數據調查顯示，在一般的輸電線路中，如果導線的橫截面積大于70mm2，那么輸電的效果就能夠達到良好的狀態，另外對于支干線的橫截面積也不宜過低，一般情況下需要大于50mm2，分支線的橫截面積要大于35mm2，并且隨著用電工程的技術不斷完善，輸電線路應該盡量向著小容量發展，同時點的布局需要增加，從而保證輸電距離能夠維持在一個較為合理的范圍內，最好是短距離的輸電。

3.3 選擇節能設備，提高變壓器的負荷

在配電變壓器的使用過程中相關工作人員可以對其進行優化升級，因為線路損耗的大小和變壓器的質量有著極為直接的關系，所以優化升級的方向也應該向著減少線路損耗來進行研發。

一般情況下要對整個網絡系統進行優化，將變壓器的負載率升高，這樣就能夠有效地減少電力在線路運輸過程中的損耗。并且在技術的改造升級過程中，只有提高變壓器的負荷率才能夠達到這種降低能耗的效果[6]。

3.4 加強電網規劃

要在電網規劃上減少電能損耗就需要電力企業安裝智能化自動化的電力系統，在負荷監控系統的監測下降低不必要的電能損耗。

例如在應用計算機技術電力系統進行計算和分析的過程中，如果輸電情況發生較大變化，那么就可以采用自動化的計算機計算出科學的供電配比，從而降低無謂的電能損耗。還可以應用調度的自動化系統繪制出主變運行圖，讓輸電調度一直處于最佳的運行狀態，從而維持主變的經濟運行。

對于輸配電線路的導線截面進行科學選擇，選擇能夠滿足配電輸電要求的導線，并且使得導線的截面達到最小，這樣就可以極大地提升供電線路的經濟性，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路也不是最為經濟的方式。如果把最小截面線路增加，同時使得收回的投資成本增加，這樣就能夠確保線路截面所帶來的線路損耗大大降低，使得線路所做的無用功減少。一般的輸配電線路的使用壽命為10 年，選用這種截面的輸電線路進行輸電配電會在10年間減少大量的電能損耗[7]。

3.5 設計供配電系統及線路

配電線路的敷設設計是建筑電氣設計過程中最為關鍵的環節，設計期間所采用的線路材料需確保其安全質量以及實際性能，線路材料直觀地決定著節能技術的應用是否有效。現階段，行業內大多采用電纜或銅導體作為線路材料，工作人員需以建筑工程實際的耗電情況為依據，對線路的安裝設計做出合理的正確指導，從而推動后續敷設工作的有序開展。同時，在電氣防護上也要將線路進行隱蔽處理，選擇封閉的金屬管網或是金屬線對其進行防護，確保內部防火充分滿足建筑工程建設的消防要求，更要及時封堵防火孔，根據工程的實際情況來對其節能要求進行一定的調整與優化措施，在保證居民日常生活水平的同時也要保障其生命財產安全。

3.6 提高功率因數

在電氣節能技術中，減少其功率損耗是實現節能的合理方式。一方面，工作人員可以提高電氣設備的自然功率因素，減少設備超前且無功的需求；另一方面，工作人員也可運用無功補償的設施切實做到就地補償，減少電氣線路上的無功傳輸，此種方法在民用建筑中得到了廣泛應用。

4 結語

綜上所述，電氣工程自動化主要涵蓋了包括電子學和光子學在內的所有學科。目前，電氣工程自動化在其使用的過程中存在著很多不足之處，這就對電氣工程的節能降耗屬性提出了新的要求，為了滿足當下建設節約型新社會的標準，應該使得電氣工程建設和環境和諧共處，將節能降耗和能源控制作為一項基礎性工作進行落實。在電氣工程自動化中引進大量的新型技術、新型工藝后，無論是生產電氣工程設備的企業還是與之相匹配的自動化技術企業，都應該進行產業結構調整，這樣才能夠提升電氣工程整體的自主創新能力。