节能设计在电气工程自动化系统中的应用

蔡好雨，王赛爽

（华北水利水电大学 电气工程学院，郑州 450000）

电气工程是现代科技领域的关键学科，是人类科技文明的代表，传统的电气工程为创造产生电子与电气系统的学科总和，科技的发展使得电气工程概念的范畴更为广泛。电气工程是重要的专业课程，在各大院校中的专业名称存在差异，电气工程和计算机信息之间存在联系，电气技术的进步改变了人类的工作和生活模式。随着我国社会经济的发展，电气工程中要解放和发展生产力，在各行各业中电气工程自动化的应用，实现了节能设计，降低了能源消耗，有利于推动电子信息技术的发展。

1 电气工程的自动化系统结构

电气工程自动化系统这一智能设备，应用于一次设备的在线监控，在各类技术发展中具有广泛的应用。电气工程自动化包括电气工程和信息技术等知识，技术人员要了解电气系统的复杂结构，研究电气工程自动化的工作原理，才能确保电气工程自动化工作的有效开展。以下从几个方面分析电气工程的自动化系统结构。

第一，电气工程自动化中光纤是主要载体。由于光纤具有较高的传输效率，因此信息传递效率也会有所提升，有利于控制信息传输成本，实现全天候自动化在线监控，革新在线监测技术，各类设备的发展更加智能化。第二，采集站是在线监控的组成部分。在全天候的监控中涉及较多的内容，需要处理各类元件，并收集各类信息，因此在生产活动中要完善各类监测，监测环节中计算机网络的应用较广，采集数据信息要控制参数，确保采集工作的有效开展。第三，电气工程自动化技术的改进。网络时代电气工程利用计算机网络实现自身的发展，从不同角度改进电气工程自动化，需要投入更多的设施，电气自动化的发展要使用科学措施，创造新材料、新技术和新产品。第四，促使电气工程自动化面向开放化方向发展。依靠网络时代背景，与外界快速取得连接，通过网络平台传播和分享信息，普遍应用于电力系统各个部分设施，改进电气工程自动化，使电气工程技术更加完善。

2 电气工程自动化系统的特点

电气工程自动化系统具有独特的特点，对其特点的研究，有利于把握特点，更好地进行电气工程自动化系统的设计、应用。

2.1 多种技术的融合

电气工程自动化系统中，要优化设计工程自动化，融合多项技术，包括电力电子技术、计算机技术和机械自动化技术的融合，多项技术的融合、应用，在不同领域发挥其应用价值。

2.2 具有较强的实用性

电气工程自动化系统应用于企业，可以发挥实用性，有利于控制技术设备，对设备运行中的问题进行调试，确保设备的正常运转，使企业能够实现自动化生产，促使企业达到预期的经济效益。

3 电气工程自动化系统中节能设计遵循的原则

在我国的节能理念下，电气工程自动化的运行，要注重节能设计，应坚持科学的原则，保证电力工程自动化系统的安全性、环保性和先进性。以下从几个方面分析节能设计应该遵循的原则。

3.1 遵循安全性原则

电气工程自动化的设计要确保电气设备运行的安全性，节能设计会使生产活动更加顺利，电力设备的安全运行包括动力资源，电力设备中的主要能源是电能，电能负荷要遵循相关规定，并且要对导线采取安全措施。

3.2 遵循环保性原则

电气工程自动化系统要合理设计电力系统的能源损耗，提升能源利用率，合理选择节能材料，排查电气工程自动化系统的运行程序，改进污染环境的环节，不仅能够节约能源，而且不会破坏环境，从而提升企业的经济效益和社会效益。

顺便再说一句，那天火车没有停运，却晚点了整整一个半小时；本来应在晚上十一点钟发车，却一直等到了后半夜十二点半才正式发车。

3.3 遵循先进性原则

科技时代，各项技术都要增强先进程度，技术和内容要更新换代，先进的电气自动化技术在各个领域的应用，有利于保障工作效率，降低资源浪费。节能设计要根据国家的规定，科学规划污染排放和能源消耗，从长远角度部署，引进先进节能技术，确保先进的节能设计。

4 电气工程自动化系统中节能设计的应用策略

电气工程自动化技术在发展中与各个学科领域结合，在不断渗透各门学科理论知识的同时，在各行业、各领域都有较广的应用。在我国科技不断发展的背景下，电力系统日益丰富，设计原则较为人性化，呈现出多元化的设计，应用节能设计，降低了能源消耗，使得电气工程自动化具有较广的应用，推动了我国企业的发展及经济建设的步伐。以下具体分析电气工程自动化系统中节能设计的应用策略。

4.1 优化设计配电系统

电力系统的整体运作，需要电力能源供应电气系统的用电设备，因此考虑电力系统的适用性，配电系统要进行优化设计，保障电气设备的控制，使电气设备符合负荷容量和用电设备的要求。同时要保证电力系统运行具有较高的可靠性和稳定性。配电系统的设计要符合要求，电气设备具有适用性，保障设备控制，具备充足的电力。

第一，确保电力系统的适用性。在设计中要考虑到电力系统的适用性问题，对各个环节的电气设备范围进行控制，电气设备满足供电设备和负荷容量的基本要求，以确保电力系统的稳定性、高效性、易控性和灵活性等。

第二，确保电气系统具有安全性。在电气工程的自动化设计中，要确保电气系统运行的安全性，接地工作促进配电系统的可靠性和安全性，电气系统运行的安全性可以确保实现预期的节能效果。

第三，设计配电系统要考虑到电气系统的绝缘性。设计时考虑各个电气设备的导线具有一定的绝缘性能，确保导线之间具有合理的间距，根据要求，确保导线的负荷能力、热稳定性和动态稳定性达到预期的标准，确保导线具有良好的绝缘性能。

第五，防止电能负荷超标。通过严格要求，负荷量达到要求，有利于发挥节能减排的作用，避免电能负荷的超标，严格检验和控制电气设备，确保供电设备负荷容量的可靠性，符合用电设备和电气设备的要求，促进电力系统运行的正常化。

4.2 科学选择变压器

变压器是电气工程自动化的重要设备，利用变压器可以控制电流功率、对电压进行转换，由于作用较多，导致其具有较大的能耗。科技的发展使得电力市场具有多种节能变压器，工程设计中要综合考虑选择节能高效的变压器，可以达到高效的节能效果。由于能源消耗的主体是变压器，变压器的运行中，设备的负荷会影响设备的运行，因此对变压器要进行节能设计，节能设计中要考虑变压器的型号，根据实际情况改进变压器，减少变压器的能量消耗，从而实现节能的目标。

第一，科学选择变压器材料。对变压器材料的选择，要考虑材料是否具有节能性能，确保选择的变压器材料具有良好的性能。配电系统中变压器的材质会影响电力的使用。相对于铁质的变压器，铜制的变压器效果更好，配电系统运行中铜制的变压器，通过变压器的电流会造成较小的电力损耗，因此在选择变压器材质时，要考虑工业电量功率的消耗，确保变压器具有优质的材料，硅钢片材料、铜片材料和绝缘材料，有利于实现节能。由于电力系统的运行中，配电柜和电线会产生较多的能量损失，铜材料会降低空载运行中的能源消耗，实现电气工程的自动化节能设计。

第二，选择良好的变压器配置。根据用电需求、设备扩容等情况确定变压器台数，可以选择2台以上的变压器，并联的方式可以确保变压器的安全可靠性。变压器的容量确定是很重要的环节，变压器的选择要留出一定的容量空间，大容量的变压器在运行中轻载，小容量的变压器在运行中处于过载，会影响变压器的使用寿命。

第三，变压线的型号选择及接线方式。电气工程自动化节能设计中，节能变压器是具有节能功能的变压器。随着我国科技的发展，不断创造出了新型的节能变压器，要选择适合的节能变压器型号种类，选择的接线方式要合理，才有利于展现出节能变压器的节能功能，避免节能变压器在超负荷的状态下运行，避免浪费电能资源及对变压器造成磨损。接线方式要按照要求，科学合理地选择，确保变压器运行的高效性和安全性，防止变压器磨损造成电能浪费，有利于提升能源利用率。

4.3 有源滤波器的应用

电气行业的设备会对谐波造成影响，受电压波动的影响，电气工作人员的操作会出现错误，系统在具体操作中采用滤波器可以防止误操作，会使谐波的影响降到最低，防止电气设备受到不良影响，从而实现电力系统的节能，使电力系统的出错率降到最低，电气工程系统效率的提升，有利于实现节能减排。

4.4 无功率补偿技术的应用

整体配电系统中的多个部位包括输配电线路、升降变压器和变配电变压器等，会输送电力资源给系统终端的客户使用，这中间会存在能量浪费，无功功率占据浪费的比重较大，电路中电压的降低，对电网的输送质量和运行效果会产生不利影响。降低功率因数，会增加用电用户成本，利用无功补偿设备，有助于增加功率因数，功率的平衡会使电力系统更加稳定，输送电能质量要符合节能设计的要求，有利于实现经济效益。

4.5 降低用电损耗

工业生产中电气工程自动化设备具有较大的用电消耗，为了降低资源消耗和用电损耗，节约企业生产成本，要不断改进自动化设备的配电系统，配电系统的完善优化，要注重变压器和导线的优化，从而降低电力消耗。

第一，采用减少导线阻力的方法降低用电损耗。对电阻的大小会产生影响的重要因素是横截面的长度和大小，电阻对电力输送效率会产生影响，构建电气工程自动化设备的配电系统，选择的材料电导率小，会减小电力运输的能耗，减少导线长度、导线阻力，增加横截面，可使电力的使用率有所提升。

第二，在电能的传输中降低能源消耗。电能传输中产生的电阻会消耗电能，线路传输中过大的距离，会产生能耗，因此需要控制电阻、线路长度和导线的横截面，设计人员要合理设计传输距离，确保设计线路为笔直的线路，这样传输中能源的消耗会大大减少，同时可以缩短传输距离，而横截面较大的线路有利于控制能源消耗，实现节能的目标。

4.6 科学选择电力电缆

电气工程自动化运行中，电力电缆是重要的部分，也是电力工程中具有较大成本投入的环节，需要根据实际合理选择适合的电力电缆。在电气工程的自动化运行过程中，要投入大量的资金做好维护工作，可以选择具有较高电强度和电流密度的电力电缆，科学确定电缆截面大小。对电气工程自动化进行节能设计，要选择铜制和铝制电缆，铝制电缆的资金投入量不高，且质量轻、方便运输，但是节能性和安全性较差；铜制电缆具有电阻率低、高强度和稳定性好等优势，但价格贵。在实际的电力工程中，需要根据具体使用场合选择适合材质的电力电缆。

电力系统利用光纤设备进行数据的传输。光缆具有较为广泛的应用，用于连接电缆的设备减少，有利于节省电缆材料，资金成本和能耗也会有所降低，符合节能的要求。电气自动化能够实现设备的智能化，实现电光交互的在线监测。这一智能装置的功能为智能控制，利用电子信息技术在线监测，在线监测的采集站将核心部件作为处理器，采集和操作信息数据，从控制中心到网络的各个环节，集中监控生产过程。另外，系统能够依托网络技术收集数据信息，针对具体的问题进行管理，以站为考虑单元建立发动机，系统具有较高的可靠性，有助于增强工作质量、工作效率。

4.7 提高电气系统的运行效率

电气系统的运行，要选择节能设备，有利于实现电气系统的节能减排功能。设计人员在电气工程的设计中，要确保自动化节能设计，选择的电气设备要具有良好的节能效果，要确保电气运行中负荷的均衡分布，对运行中的无用功率进行补偿，这有利于降低电能传输中的能源损耗。设计人员要采取措施提高自动化运行效率，从而实现节能环保的目标。根据我国对节能技术的相关要求，技术人员要调整相关参数。电气工程的自动化使用，电路损耗的降低，有利于电气工程实现自动化节能的目标。确保电气系统中各项设备的正常、高效运行，有利于电气系统在运行中达到节能效果。

5 结束语

综上所述，根据电气自动化系统结构、电气工程自动化系统的特点，遵循相关原则，进行电气自动化设计。对配电系统进行优化设计，选择符合标准要求的变压器，系统中运用有源滤波器和无功率补偿技术，注重电力电缆的合理选择，使得能源消耗有所降低，可防止电气工程自动化系统运行对环境造成污染、破坏，使电气系统的运行更加有效，从而提高电气系统的运行效率。