电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析

2023-08-22张英才

通信电源技术 2023年13期

张英才

（潍坊市妇幼保健院，山东潍坊 261011）

0 引言

电力资源与人们的生活息息相关。当前，人们对电力资源的依赖程度不断提升。以往由于技术方面的因素，电力资源属于比较稀缺的资源。随着信息技术的快速发展，电力资源的分布范围不断扩大。如何科学应用电气工程及其自动化技术来满足供配电系统的节能控制需求，是相关从业人员需要不断深入思考的问题。

1 电气工程及其自动化技术概述

1.1 电气工程及其自动化技术的定义

所谓电气工程及其自动化技术，简单来说就是在开展工业工程的过程中，应用电气设备以及控制系统来对其进行控制与监测的一种技术。一般而言，电气工程及其自动化主要涉及控制器、变频器以及电气传感器等各类电气设备。这一技术最初主要被用于工业生产，能够显著提高工业生产效率，降低损耗与成本，为企业带来可观的效益[1]。随着我国科技的迅速发展，该技术愈发成熟，被逐渐应用于各个领域，如建筑工程。从宏观角度分析，电气工程及其自动化技术可以分为建筑自动化和过程自动化2 种类型，其中建筑自动化主要是对建筑工程的能源等进行控制，如供配电节能系统等。未来该技术在建筑工程中的应用会更加广泛，也会与人工智能等现代化技术融合，进一步提升建筑的智能化水平。

1.2 电气工程及其自动化技术的基本构成

在实际应用过程中，电气工程及其自动化技术主要通过处理器和感应器实现自动检测。首先，通过单片机等处理芯片依据参数进行设定与收集。其次，依据收集的数据完成启停等相关指令。最后，在终端设备接收到相应命令后及时作出反应，并对供配电系统进行控制。详细来说，关于电气工程及其自动化技术的基本工程主要包含3 项内容。第一，中央控制设备。在应用电气工程及其自动化技术的过程中，主要通过供配电系统来监控和管理设备的整体状态。处理器需要及时了解设备的整体运行情况，才能够为后续工作的开展提供依据[2]。一般而言，一个基础的控制单元主要由中央控制器和分级控制器构成。如果从功能层面分析，中央控制设备的主要作用是接收电气工程及其自动化技术的协调和调度指令，保证网络程序的控制能够顺利实现。第二，现场控制设备。该设备与设备端较为接近，主要作用是在接收到中央控制设备指令后，依据指令完成相应的信号输出工作，并与其他供配电设备等配合，实现对生产设备的有效控制。第三，其他控制设备。其他现场控制设备的主要目的是进一步提升控制系统的智能化及其可操作性。

1.3 电气工程及其自动化技术的特征

应用电气工程及其自动化技术时，可以分为地面与地下2 个部分。前者主要涉及柜式处理、机床主机等相关结构，能够实现对机械运动能力的记录，并可以把信息技术反馈到结构体中。后者主要包含各类连接传输线路，如存在于建筑设备的各个节点之间，能够把信息从某一设备传输到另一设备。电气工程及其自动化技术可以很好地控制设备能耗，且具有多点布局的特征。

1.4 电气工程及其自动化技术的应用现状

随着我国科技的快速发展，电气工程及其自动化技术愈发成熟，但是在实际应用过程中依旧会面临一定的阻碍。在面对各类不同资源时，人们往往难以对其进行合理引进与应用。该技术在我国的起步时间较晚，虽然近几年获得了一定发展，但是相较于一些发达国家还存在差距，如自身的集成化水平较低等，会使该技术在实际应用时难以充分发挥自身优势[3]。

1.5 供配电节能控制中应用电气工程及其自动化技术的优势

供配电节能控制中应用电气工程及其自动化技术的优势体现在以下4 个方面。

第一，该技术有利于提高节能控制系统的工作水平。电气工程及其自动化技术的发展与我国当前计算机技术的发展关系密切。在当前电气工程及其自动化技术应用过程中，监控工作的开展往往需要与计算机技术结合才能够有效提升设备的灵敏度。在应用该技术时如果发生了一些异常，从业人员可以利用计算机技术进行断电等相关操作，避免问题的进一步恶化，落实好供配电节能等相关工作，尽量避免电力资源的浪费[4]。

第二，该技术有利于延长供配电系统的使用年限。电气工程及其自动化技术在供配电控制中应用时，如果发现供配电控制出现异常，能够及时切断电源保护系统，并且在异常情况发生后可以及时把情况上报给工作人员，确保故障能够及时得到有效维护。在这一过程中，供配电系统由于受到了良好保护，可延长其使用年限[4]。

第三，该技术可以与信息技术等进行有效结合，提升工作效率。随着信息技术的进一步发展，二者不断融合，能够有效降低故障发生率，进一步优化机械设备的工作效率，延长供配电系统的使用年限。

第四，该技术能够有效提高节能控制效率。一些设备本身的灵敏度较高，应用电气工程及其自动化技术可以更有效地控制设备，当设备发生问题后，能够第一时间进行检测，不仅能够有效节省电源，也能够有效避免问题的进一步加剧。

2 电气工程及其自动化技术的应用范围

电气工程及其自动化技术在供配电系统中的应用主要包括以下4 种。

第一，智能化技术的应用。近几年，电气工程及其自动化技术在供配电控制应用中获得了较为迅速的发展，如智能化技术。在电网系统中应用智能化技术，可以完成许多传统技术无法完成的工作。比如，在智能技术应用过程中，可以及时锁定故障位置，并找到故障原因，针对性地提出解决方案[5]。

第二，电网技术的应用。现代化信息技术的发展，从很大程度上促进了配电系统的进一步发展。电气工程及其自动化技术在配电系统中的运行效果显著提升，使得电网技术水平也有所提高。应用这一技术能够有效改善供配电系统运行中存在的不足，使得系统的操作规则更完善，提高其准确性与适应性。

第三，仿真技术的应用。如图1 所示，当前供配电系统的应用范围不断扩大，与人们的关系愈发密切。电气工程及其自动化技术一定程度上推动了仿真技术的发展，并进一步促进了供配电系统的发展。仿真技术能够使供配电系统在实际运行过程中具有更好的可控性和稳定性，有效避免一些不良情况的发生。

图1 供配电电气仿真技术设计原理

第四，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技术的应用。该技术主要是机电控制技术与计算机技术的结合，具有实用性强等优势，在供配电系统中较为常见。

3 供配电电气技术的节能措施

3.1 无功补偿

我国当前对电气工程及其自动化技术以及供配电系统的认知在不断提升，与之相对应的电气技术以及节能措施也在不断更新和升级。当前，在应用供配电技术时，有越来越多的单位会选择应用电气技术，采取无功功率补偿的方式达到更理想的供配电系统节能效果。从实际情况来看，通过电气工程及其自动化技术把无功补偿与供配电系统有效结合，能够减小循环电流量，实现更理想的供配电系统节能效果。

3.2 线路动态无功补偿

除了可以利用无功补偿实现供配电系统的节能效果外，也可以尝试通过线路动态无功补偿来实现供配电系统的节能效果。所谓线路动态无功补偿，简单来说，就是对当前供配电系统中的变压器设备进行无功损耗的就地补偿。在进行补偿时，最常使用的一种策略是用一台变压器来为多个供电设备进行供电，显著提升单台配电变压器的功效。在实际应用过程中，分析线路动态无功补偿使用情况可以发现，这一策略对供配电系统的节能效果显著，也可以使供配电系统电气工程及其自动化控制工作的开展更便捷。

3.3 用电单耗定额

相关单位可以依据自身的实际需求，利用电气工程及其自动化技术对供配电系统中的输送线路损耗进行合理设计，通过对用电单耗定额的设计，实现更高层次的经济安全输出线路。在设计线路时，需要尽量减少高压电箱与低压电箱之间的电流损失，尽量降低电流在线路运行中的损失。在设置用电单耗定额时，要结合单位的实际生产需求合理进行控制，避免输出线路端存在较为冗余的电路而导致资源浪费。

3.4 普及节能系统，提高功率因数

照明系统在各个类型的企业中都占据着重要位置，占据了企业中较多的电能消耗。在供配电节能系统控制过程中，可以尝试通过控制照明系统来降低电能的消耗。通过合理应用电气工程及其自动化技术，可以有效提高照明系统的工作效率，从而实现供配电系统的节能目的。尤其是随着我国现代化技术的不断发展，电气工程及其自动化技术等相关技术的融合，可以进一步帮助企业实现对供配电系统及其内部照明系统的有效管理，提升节能的整体效率，降低电能的损耗。

3.5 科学设计供配电系统

以建筑工程为例，在工程实际开展前，相关单位需要依据工程的实际建设情况，明确工程的用电负荷标准，并需要在此基础上科学设计供配电系统，以保证工程的顺利开展。相关单位需要依据工程的用电需求选择合适的变压器设备，贯彻绿色与节能减排的理念，合理挑选各类设备，使电能消耗的情况和用电环境可以维持在一个较为理想的状态下。在建筑中需要进一步融入电气工程及其自动化技术，在实现建筑供配电以及消防等各类系统的智能化的同时，实现各类设备运行的实时监测及其自动化控制。如果发生异常情况，可以及时进行预警并生成相应的数据信息。在规划设计前，相关单位需要全面分析供配电系统电能损耗的原因，并在此基础上加以管控。比如，需要平衡三相电压，根据工程现状，合理选择相应的电荷，保证变压器稳定运行，避免绝缘等不良情况的发生，以有效降低零线以及一些内部相线的消耗。再如，相关单位需要依据日常的输电和供电需求，调整相应的控制功率因数，如图2 所示，有效降低线路损耗，提升电能的利用效率。日常则需要通过定期与不定期方式开展相应的检测与维护等工作，如果发现故障要及时进行处理与维修。针对输送线缆，相关单位在规划设计阶段中需要合理做好线路的布局工作，避免出现迂回供电等情况，同时需要做好日常的监督与管控，如果发现线路出现损坏与老化等，要及时进行维修。通过科学应用电气工程及其自动化技术，可以为相关企业日常监管工作的开展提供更多技术支持，使各项工作的开展更加高效。

图2 控制功率因数

3.6 健全电气工程自动化网络

相关单位需要根据电气工程的实际要求，不断完善现有的电气工程自动化网络，并需要在此基础上完善与健全各类设备。比如，中央控制设备的主要作用是对电气工程及其自动化的程序进行调度，以更好地满足系统的控制需求。在此背景下，如果选择一级控制器运行方式，则从业人员需要充分考量以太网等各类因素，以更好地满足相关的通信需求。再如，现场控制设备主要是开展智能化调试工作，想要保证该设备正常运行，需要有自动化网络的支撑，同时可以依据供配电系统的中央控制设备的连接要求，存储供配电系统中的相关节能数据，为后续相关工作的开展提供有力支持。