電氣自動化工程中的節能設計技術淺析

姚永忠

隨著經濟社會的發展，在社會各個領域中，自動化技術得以廣泛應用，極大地帶動和促進了所應用領域行業的發展。將自動化技術應用于電氣工程中，能夠推動我國電氣行業的健康、可持續發展。

1 電氣自動化工程的特點及應用形式

1.1 電氣自動化工程的特點

電氣工程自動化技術涉及許多技術領域，如機電一體化技術、網絡控制技術、計算機技術等，其具備比較強的綜合性，且能夠實現機電結合、軟硬件結合以及強弱電結合。電氣工程自動化技術在生活的各個方面都有著廣泛的應用，就目前而言，電氣工程自動化得到了長足的發展和進步，其應用不僅提高了我國電力行業的生產效率，也保障了國家各行各業的快速發展，進而有效提高經濟社會的發展水平。

其具體的運用體現在電子電力技術與計算機控制技術的聯合，從而更加有效利用機械自動化。而如今科學技術不斷發展，需要運用到機械自動化技術的行業越來越多，電氣自動化時代已經到來，所以電氣自動化工程行業前景十分廣闊。電氣自動化技術有利于工程效率的提高、企業成本的降低以及確保作業人員的生命安全，因此對于工程建設起到的積極意義是十分大的，也正因如此才應不斷提升其設計方案使其發揮更加重要的作用。

作為實用性極強的一項技術，電氣自動化工程已經很好地與目前的工業發展進行融合，在電氣工程與自動化技術方面達到了很好的結合運用。目前社會工業正以電氣自動化工程建設的發展模式進行進一步的拓展提升，電氣自動化技術與工程涉及的各項基本工藝進行良好有效的結合，提高了企業的工作效率，大大提升了技術工藝的流暢和合理性，從而促進整個工程生產的發展。

1.2 自動化技術的應用形式

1.2.1 人與電氣控制系統的交互

自動化技術的引進使傳統的電氣系統發生了自動化技術質的變化，不僅能夠智能完成眾多工作任務，還具備良好的人機交互功能。智能化的電氣自動化控制系統在軟硬件方面都建立了良好的人機交互功能。硬件方面電氣工程自動化控制系統配套了大量的標準數據接口，具備良好的數據接收、分析和處理能力，配備的可編程控制器能夠替代人工進行電氣控制，且具有良好的升級能力；軟件方面具有良好的人機交互界面設計，技術人員可以通過液晶顯示器、連接筆記本電腦、遠程控制等多種方式調用、查閱系統數據信息，并對系統運行程序、提供的故障警示、運營方案優化建議等進行編輯和處理，系統還能對編輯處理后的方案進行分析并提供相應的建議。

1.2.2 網絡運行安全與技術防護

現代化的電氣工程應用多與互聯網和信息化自動化技術結合，面對復雜的網絡和信息環境，系統運行的安全性急需得到提升，自動化技術能更好地預防網絡自動化技術安全問題，避免出現非法獲取生產信息、技術方案等情況的出現。同時自動化技術還能有效避免重要信息的丟失，有效預防病毒造成的控制系統錯亂問題。由于自動化技術應用了先進的處理器技術且系統能夠實現安全方面的自主升級，對于電氣系統存在的潛在安全問題具有良好的預見性和預防性，可以使電氣工程自動化系統中的自動化技術不會受到外界不安全因素的影響。

1.2.3 電氣工程的智能設計優化

電氣設備控制設計是電氣工程自動化中的重要環節之一傳統的設計工作具有復雜化特征，自動化技術如果僅以人工方式開展設計工作，常存在數據收集、處理等環節消耗大量精力及時間等問題，且設計過程考慮問題的充分性不足，即使通過人工方式反復計算數據并核驗資料，仍可能存在設計失誤或系統缺陷加之人工設計效率低下，無論在設計效率還是復雜控制技術設計可靠性方面都難以與智能系統設計相媲美。基于此，很多電氣工程在設計和優化改進過程中與自動化技術相結合，一方面智能化自動化技術在控制系統中應用的大量數據采集裝置收集了大量的系統運行數據，系統運行中的不合理問題、故障因素等會在第一時間被智能系統收集；另一方面，智能系統能夠實現控制程序和電氣方案的自動化技術自主優化，通過遺傳算法、專家算法和實踐數據相結合，系統能夠根據專家庫和數據庫信息實施自動的設計工作或輔助人工進行設計，從而更好地保障電氣工程設計的合理性。

2 電氣自動化工程進行節能設計的原則

首先要對供配電系統進行優化，作為電氣自動化進行的動力支撐，供電系統優化升級是十分重要的，這也直接關系著電氣自動化工程所消耗的能源。在進行配供電系統優化的過程中，要進行多方面的考慮，確保電氣自動化工程的用電安全，保障整個工程用電可靠運行。在提升其節能效果的同時，做好多方面的防護工作，對于雷電雨水等進行特別處理，在強化系統的同時嚴格按照國家制定的標準進行運營，才可以達到提高效率并節約能源的效果。對電氣設備進行嚴格管理，著重提升機器的作業效率。當電氣自動化系統投入正式運營，電氣設備的使用頻率和強度將達到巔峰，這并不代表電氣設備時刻都會進行最高強度的運行。但許多設備都存在著始終保持高耗電的情況，這對電力資源造成了極大的損耗和浪費。這就要求技術員對電氣設備進行嚴格的管理，保證其工作在關鍵時刻，提升整個系統的運營效率，在調節設備基礎上通過均衡負荷、無功補償等方式提高作業效率，從而促進節能環保。對負荷系數進行調整，能促進負荷率的提升，從而提升作業效率，達到節能減排的效果。在進行負荷系數設計的過程中，應全面考慮到設計的安全性以及電氣自動化技術所需的標準，結合各個設備的實際情況進行分別設計，從而對電氣工程的節能起到一定的輔助作用。除技術方面的設計原則以外，節能環保更是進行電氣自動化工程的節能設計的基本準則。作為進行節能設計的根本目標，必須確保電氣自動化工程的可持續發展，堅持按照長遠的目光去改良電器設備以及更換作業原料，從而達到可持續發展的基本目標。物品安全也是進行電氣節能設計的重要原則之一，這關系著技術人員以及使用人員的人身安全，在進行節能設計的過程中，勢必要保證電氣設備的安全性能，也要保證作業環境的安全可靠。最后要注意的就是材料的選擇，這直接關系著工程作業最終的資源利用率以及浪費可能性選擇節能可靠的材料十分有利于經濟效益的提升，并最終掌握著電氣工程對環境保護的污染情況，所以要本著保護環境的原則進行作業材料的選擇和運用。

3 電氣工程自動化節能現狀

3.1 自動化程度較低

在電氣工程自動化發展過程中，自動化系統應用是最為關鍵的一個組成部分，當前我國電氣工程及自動化在自動化系統建設中需要依靠互聯網技術，但由于不同企業與行業之間存在較大的網絡結構差異性，電氣工程自動化管理效果大打折扣。雖然當前我國電氣工程自動化建設與發展取得了一定的成果，但是電氣工程及自動化建設效果不理想。在現有社會生產生活中，每一個領域均涉及電氣設備，如果在實際使用階段電氣安全事故頻繁發生，不僅會帶來巨大的財產損失，也會威脅到人們的生命安全。因此，電氣工程及自動化技術與相關設備的安全性尤為重要，人們在電氣設備應用過程中，需要不斷提高自身的安全意識，并強化對電氣工程及自動化管理的要求，以此來確保電氣工程及自動化建設效果。通常情況下，電氣工程建設質量高低將會對其使用壽命產生決定性的影響。現有電氣工程建設質量問題并未得到社會各界的高度重視，從而導致其建設效果不理想，使用壽命降低，此時就需要采取有效措施來改善電氣工程的建設質量。

3.2 能源消耗巨大

當前電氣工程在工業發展過程中發揮著不可替代的作用，推動了電氣工程自動化的發展，帶動了我國工業生產方式變革。在我國經濟社會發展中，工業智能化占據著比較重要的地位，且相關技術應用水平也得到了明顯提升。然而，在電氣工程自動化應用過程中，存在著較為明顯的能源消耗問題，我國本身能源短缺問題較為明顯，當前電氣工程及自動化技術的應用消耗大量能源，不符合我國可持續發展以及“綠水青山就是金山銀山”的發展戰略，會對環境造成一定的影響與破壞。因此，在我國電氣工程自動化發展過程中，需要采取有效措施來使能源消耗過大問題得到有效解決。

3.3 安全問題

在我國工業領域中，電氣工程自動化得到了廣泛應用，如今，隨著我國電氣工程自動化建設與應用領域的不斷擴大，各方面因素影響導致其在實際應用階段出現了各種各樣的問題。對于電氣工程自動化管理工作而言，數據傳輸安全性所帶來的影響最為突出，而且在信息傳輸與交流階段，電氣自動化產品間具有比較明顯的差異，加之其數據傳輸尚未形成一標準，導致數據傳輸安全性較差，進而影響到電氣工程及自動化的整體安全性。

4 電氣自動化工程中的節能設計技術

4.1 對變壓裝置進行合理選擇

第一，變壓裝置應選用綠色環保的節能材料，并進行一定程度上的優化改良，設置人員可以采取銅片、硅銅片與絕緣性材料結合的方式，使變壓器在高效工作的同時達到節能環保的目的；第二，在對銅材料進行選取的過程中，明確銅主要性質以及在節能中發揮的重要作用，例如對于電柜的改良設計，就要舍棄硅材料而換用銅材料，從而達到節約資源能源的環保效果；第三，合理篩選市面上存在的節能變壓器，節能變壓器早已不是一種新鮮設備，在科技的發展之下產生了許多節能變壓器，這就要求我們在選擇變壓器的過程中擦亮雙眼，權衡其工作效率與節能效果之間的平衡，選取適宜我們要求的變壓器；第四，進行合理的變壓器配置，變壓器容量以及臺數的選擇直接左右著其利用效率，因為變壓器容量可以直接影響其輕載過載程度，導致能源利用率的變化；在考慮變壓器配置時，應當在正常運行的前提下預留20%的空間，在變壓器的使用過程中技術人員要確保操作的正確，維護設備的基本養護工作，及時發現問題并解決，減少機器的損耗以及作業材料的損耗。

4.2 降低電能傳輸的損耗

在整個電氣自動化工程系統中，電力資源的運用貫穿始終，這讓我們在降低電能損耗這一方面進行深入研究。電阻貫穿著整個電能傳輸的途徑，這也導致了電能始終不斷產生流失，我們要對這種情況進行設計改造，盡可能減輕電阻，在電流運輸過程中降低電能損耗，使整個電氣自動化工程達到節能設計的效果。在設計過程中，首先應確保作為傳輸線路的材料電導率較小，這就要求我們選取的電線有較小的電線電阻。在此基礎上盡可能將整個電路傳輸路線縮短，這也要求我們對整個電路進行設計。然后合理增加電導線的截面面積，盡可能減小線路電阻。在電線排列過程中，要盡可能采取直線排列的方式，在保證工程效率的同時關注所追求的節能設計，達到降低電能傳輸損耗的目的。

4.3 選取合理的無功補償設施

第一，根據電壓器參數進行選取，根據電壓器參數進行選取，并根據電壓器的系數來進行無功補償設備的選擇；第二，全面考慮到電網的運行情況，電網的運行包括線路負荷以及補償電路等諸多方面，而其中線路負荷基本情況影響著我們對無功補償設備的選擇，一般情況下會在線路負荷較大時選擇動態的無功補償設備，負荷較小時選擇靜態；第三，注意投切方式，在投切方式的選取上始終選擇調價平滑并具有精準定位的模糊投切方式，以此來保證無功補償設備發揮其最大的功效；第四，要注意以分散補償為主，但要與集中補償進行結合，以低壓補償為主，降低整體電能損耗為重要標準。

4.4 選擇合理的電力電纜

作為整個電氣自動化工程中不能忽視的重要成分，電力電纜在電氣運行系統之中起到了連接以及傳導的重要作用，進行合理的電力電纜選擇，會對整個線路的節能損耗產生影響。在進行電力電纜選取的過程中，主要考慮到其截面面積、密度曲線以及電流強度，并根據這3個方面對電力電纜的材料做出選擇。并且不能只進行成本方面的考慮而忽視了其節能與安全方面的重要性，最終選擇銅材料作為電力電纜的主要材料，從而在電路安全的基礎上達到減少能源損耗的最終效果。

4.5 設置濾波器

過濾器是在波浪上發展的過濾器。在電氣工程的自動化設計過程中，為了最大限度地減小系統中的功耗，也應用了濾波。波是一個非常廣泛的物理概念，在電子技術領域，狹義上的波是指不同物理量的量和時間的轉換過程，通過不同類型的傳感器將其轉換為相應的電壓或電流時間函數，因此被稱為時間物理形式的變體，或者經常被稱為信號。經過合理的應用，過濾器可以有效地避免諧波對電氣設備的負面影響，減少應用內部的電氣設備傳輸誤差，從而提高實際操作中的電氣設備效率，從而，切實實施節能環保。

4.6 加強送電線路維護

送電線路運行和維護主要涉及到送電線路巡視、線路防污、測量接地電阻等。所以也就需要全面落實架空送電線路運行相關規范，同時有關運行單位也需要開展對應信息操作規范。電路維護與檢修效果對電氣工程自動化應用效率與節能效果具備顯著性影響。所以，有關部門需要定期就電路開展檢測與維修，電氣工程自動化工作效率在有效提升情況之下，還需要有效確保電氣工程自動化所具有的環保效果。

4.7 積極使用可再生能源

可再生能源主要意味著，在自然界中，它們可以被永久性地應用，并不斷再生。可再生能源包括太陽能、風能、水能、生物量、地熱能等。由于能源需求急劇增加，積極開發可再生資源是必然趨勢。目前風能和太陽能應用廣泛，有效滿足了人們對能源發展的現實需求。可再生能源對環境的影響相對較小，有關資源的分配非常廣泛而且更有效地用于發展目的。新能源和可再生能源可以有效地促進環境保護的有序實施，在社會和經濟發展中發揮關鍵作用。

4.8 加強照明設備的節約用電

在企業方面，照明設備在實際應用中也會有能耗，以符合節能要求，在實際設計中設計自動化電氣系統照明設備，需要有效地實現節能理念。提高照明設備的設計合理性，最大限度地降低企業成本。通過相關研究發現，大型項目在使用節能設備后可以有效降低自身能耗。此外，在實際選型過程中，燈具符合國家標準時，應盡可能選低能耗燈泡，降低企業電費。

4.9 濾波器的應用

電氣工程自動化系統在應用有源濾波器以后，能夠有效規避電氣設備在實際運行內所產生的錯誤指令，電氣工程自動化系統內應用濾波器旨在有效降低諧波對設備造成的負面影響。該設備在電氣工程自動化系統之中安裝，能夠有效解決上述問題，同時還能夠降低設備在運行內所出現的誤差可能性，進而有效提升電氣設備在實際運行內效率，由此實現節能環保。

5 結語

總之，在可持續發展政策全面實施的如今，我們逐漸意識到可持續發展對于社會工業以及諸多領域的前景的重要意義，各項工程的節能環保設計也顯得更加重要，電氣自動化技術的節能設計已成為當前的重點項目之一，這要求我們需明確電氣自動化在社會工業的重要地位，掌握電氣自動化技術的主要特征，認可節能設計對電氣自動化發展產生的重大意義，并對電氣自動化的節能技術進行改進和提升。這又要求我們對節能設計有一定的掌握，并將所了解的知識合理運用到電氣自動化工程中，無論是對變壓裝置以及電力電纜的選擇還是控制輸電損耗以及選取適宜的無功補償設施和電壓等級，都對電氣自動化工程中的節能設計產生著重要影響。