節能設計在電氣工程自動化系統中的應用

蔡好雨，王賽爽

（華北水利水電大學 電氣工程學院，鄭州 450000）

電氣工程是現代科技領域的關鍵學科，是人類科技文明的代表，傳統的電氣工程為創造產生電子與電氣系統的學科總和，科技的發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課程，在各大院校中的專業名稱存在差異，電氣工程和計算機信息之間存在聯系，電氣技術的進步改變了人類的工作和生活模式。隨著我國社會經濟的發展，電氣工程中要解放和發展生產力，在各行各業中電氣工程自動化的應用，實現了節能設計，降低了能源消耗，有利于推動電子信息技術的發展。

1 電氣工程的自動化系統結構

電氣工程自動化系統這一智能設備，應用于一次設備的在線監控，在各類技術發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等知識，技術人員要了解電氣系統的復雜結構，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結構。

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，實現全天候自動化在線監控，革新在線監測技術，各類設備的發展更加智能化。第二，采集站是在線監控的組成部分。在全天候的監控中涉及較多的內容，需要處理各類元件，并收集各類信息，因此在生產活動中要完善各類監測，監測環節中計算機網絡的應用較廣，采集數據信息要控制參數，確保采集工作的有效開展。第三，電氣工程自動化技術的改進。網絡時代電氣工程利用計算機網絡實現自身的發展，從不同角度改進電氣工程自動化，需要投入更多的設施，電氣自動化的發展要使用科學措施，創造新材料、新技術和新產品。第四，促使電氣工程自動化面向開放化方向發展。依靠網絡時代背景，與外界快速取得連接，通過網絡平臺傳播和分享信息，普遍應用于電力系統各個部分設施，改進電氣工程自動化，使電氣工程技術更加完善。

2 電氣工程自動化系統的特點

電氣工程自動化系統具有獨特的特點，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的設計、應用。

2.1 多種技術的融合

電氣工程自動化系統中，要優化設計工程自動化，融合多項技術，包括電力電子技術、計算機技術和機械自動化技術的融合，多項技術的融合、應用，在不同領域發揮其應用價值。

2.2 具有較強的實用性

電氣工程自動化系統應用于企業，可以發揮實用性，有利于控制技術設備，對設備運行中的問題進行調試，確保設備的正常運轉，使企業能夠實現自動化生產，促使企業達到預期的經濟效益。

3 電氣工程自動化系統中節能設計遵循的原則

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

3.1 遵循安全性原則

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

3.2 遵循環保性原則

電氣工程自動化系統要合理設計電力系統的能源損耗，提升能源利用率，合理選擇節能材料，排查電氣工程自動化系統的運行程序，改進污染環境的環節，不僅能夠節約能源，而且不會破壞環境，從而提升企業的經濟效益和社會效益。

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車，卻一直等到了后半夜十二點半才正式發車。

3.3 遵循先進性原則

科技時代，各項技術都要增強先進程度，技術和內容要更新換代，先進的電氣自動化技術在各個領域的應用，有利于保障工作效率，降低資源浪費。節能設計要根據國家的規定，科學規劃污染排放和能源消耗，從長遠角度部署，引進先進節能技術，確保先進的節能設計。

4 電氣工程自動化系統中節能設計的應用策略

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

4.1 優化設計配電系統

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

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

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

第三，設計配電系統要考慮到電氣系統的絕緣性。設計時考慮各個電氣設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，根據要求，確保導線的負荷能力、熱穩定性和動態穩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，有利于發揮節能減排的作用，避免電能負荷的超標，嚴格檢驗和控制電氣設備，確保供電設備負荷容量的可靠性，符合用電設備和電氣設備的要求，促進電力系統運行的正常化。

4.2 科學選擇變壓器

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

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能性能，確保選擇的變壓器材料具有良好的性能。配電系統中變壓器的材質會影響電力的使用。相對于鐵質的變壓器，銅制的變壓器效果更好，配電系統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時，要考慮工業電量功率的消耗，確保變壓器具有優質的材料，硅鋼片材料、銅片材料和絕緣材料，有利于實現節能。由于電力系統的運行中，配電柜和電線會產生較多的能量損失，銅材料會降低空載運行中的能源消耗，實現電氣工程的自動化節能設計。

第二，選擇良好的變壓器配置。根據用電需求、設備擴容等情況確定變壓器臺數，可以選擇2臺以上的變壓器，并聯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節，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。電氣工程自動化節能設計中，節能變壓器是具有節能功能的變壓器。隨著我國科技的發展，不斷創造出了新型的節能變壓器，要選擇適合的節能變壓器型號種類，選擇的接線方式要合理，才有利于展現出節能變壓器的節能功能，避免節能變壓器在超負荷的狀態下運行，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

電氣行業的設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錯誤，系統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，防止電氣設備受到不良影響，從而實現電力系統的節能，使電力系統的出錯率降到最低，電氣工程系統效率的提升，有利于實現節能減排。

4.4 無功率補償技術的應用

整體配電系統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終端的客戶使用，這中間會存在能量浪費，無功功率占據浪費的比重較大，電路中電壓的降低，對電網的輸送質量和運行效果會產生不利影響。降低功率因數，會增加用電用戶成本，利用無功補償設備，有助于增加功率因數，功率的平衡會使電力系統更加穩定，輸送電能質量要符合節能設計的要求，有利于實現經濟效益。

4.5 降低用電損耗

工業生產中電氣工程自動化設備具有較大的用電消耗，為了降低資源消耗和用電損耗，節約企業生產成本，要不斷改進自動化設備的配電系統，配電系統的完善優化，要注重變壓器和導線的優化，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生影響，構建電氣工程自動化設備的配電系統，選擇的材料電導率小，會減小電力運輸的能耗，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。電能傳輸中產生的電阻會消耗電能，線路傳輸中過大的距離，會產生能耗，因此需要控制電阻、線路長度和導線的橫截面，設計人員要合理設計傳輸距離，確保設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，實現節能的目標。

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節，需要根據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能設計，要選擇銅制和鋁制電纜，鋁制電纜的資金投入量不高，且質量輕、方便運輸，但是節能性和安全性較差；銅制電纜具有電阻率低、高強度和穩定性好等優勢，但價格貴。在實際的電力工程中，需要根據具體使用場合選擇適合材質的電力電纜。

電力系統利用光纖設備進行數據的傳輸。光纜具有較為廣泛的應用，用于連接電纜的設備減少，有利于節省電纜材料，資金成本和能耗也會有所降低，符合節能的要求。電氣自動化能夠實現設備的智能化，實現電光交互的在線監測。這一智能裝置的功能為智能控制，利用電子信息技術在線監測，在線監測的采集站將核心部件作為處理器，采集和操作信息數據，從控制中心到網絡的各個環節，集中監控生產過程。另外，系統能夠依托網絡技術收集數據信息，針對具體的問題進行管理，以站為考慮單元建立發動機，系統具有較高的可靠性，有助于增強工作質量、工作效率。

4.7 提高電氣系統的運行效率

電氣系統的運行，要選擇節能設備，有利于實現電氣系統的節能減排功能。設計人員在電氣工程的設計中，要確保自動化節能設計，選擇的電氣設備要具有良好的節能效果，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。設計人員要采取措施提高自動化運行效率，從而實現節能環保的目標。根據我國對節能技術的相關要求，技術人員要調整相關參數。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自動化節能的目標。確保電氣系統中各項設備的正常、高效運行，有利于電氣系統在運行中達到節能效果。

5 結束語

綜上所述，根據電氣自動化系統結構、電氣工程自動化系統的特點，遵循相關原則，進行電氣自動化設計。對配電系統進行優化設計，選擇符合標準要求的變壓器，系統中運用有源濾波器和無功率補償技術，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運行對環境造成污染、破壞，使電氣系統的運行更加有效，從而提高電氣系統的運行效率。