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        電氣工程自動化及其節(jié)能設(shè)計的應(yīng)用探究

        2014-12-01 06:39:09蔣謙
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2014年27期
        關(guān)鍵詞:節(jié)能自動化電氣工程

        蔣謙

        摘 要:伴隨著社會各個方面的快速發(fā)展,人民的生活水平在不斷提高,電氣工程自動化技術(shù)的重要性越來越顯突出。而且根據(jù)國家的能源戰(zhàn)略要求,更是對節(jié)能減排的強烈要求。本文從電氣工程自動化的現(xiàn)狀介紹,電氣自動化的存在的問題以及解決措施,以及電氣自動化及其節(jié)能技術(shù),并分析了在電氣系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù),為電氣自動化節(jié)能技術(shù)的實際應(yīng)用提出了一些意見或建議。

        關(guān)鍵詞:電氣工程 自動化 節(jié)能 設(shè)計 應(yīng)用

        中圖分類號:F407.6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)09(c)-0076-02

        1 電氣工程自動化的概述

        電氣工程(Electrical Engineering,簡稱EE)是現(xiàn)代科學(xué)研究領(lǐng)域中的熱門學(xué)科。從某些層次上來講,電氣工程的發(fā)達程度甚至可以代表一個國家的科學(xué)進步水平。電氣自動化(Electrical Automation)的專業(yè)全程一般為電氣工程及其自動化,它的應(yīng)有是十分廣泛的,涉及生活的方方面面,因而它的重要意義不言而喻。隨著社會的發(fā)展,電氣工程也不斷發(fā)展,形成了比較完整的體系。電氣工程的自動化也變得更加人性化,為我國的工業(yè)建設(shè)帶來了比較大的經(jīng)濟效益。

        對于電氣自動化而言,未來其發(fā)展趨勢基本體現(xiàn)在以下三方面:一次設(shè)備的智能化發(fā)展、一次設(shè)備在線監(jiān)測的實現(xiàn)、電力互感器向光互式方向發(fā)展。一次設(shè)備在線監(jiān)測的實現(xiàn),指的是由多個以微處理器為核心的過程控制采集站,分別分散地對各部分工藝流程進行數(shù)據(jù)采集和控制,并通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與中央控制室各監(jiān)控操作站聯(lián)網(wǎng),對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視和操作的控制系統(tǒng)。其在電氣工程中的應(yīng)用主要是采取數(shù)據(jù)高速公路采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),利用交叉冗余容錯環(huán)網(wǎng)或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對電氣工程進行區(qū)域管理,然后以站為基本單位進行數(shù)據(jù)庫引擎,提高電氣工程系統(tǒng)的安全性以及運行效率。智能控制已逐漸成為一種具有電工學(xué)、電子學(xué)、信息學(xué)以及自動化控制技術(shù)等交叉學(xué)科特征的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。

        2 電氣工程自動化的現(xiàn)狀分析

        電氣自動化有更高校的工作效率和經(jīng)濟效益,工作的可靠性及環(huán)境條件都得到了顯著的提升。電氣自動化是企業(yè)在市場競爭中獲勝的一項有力的支持。目前的電氣自動化正處在飛速進步的階段,在發(fā)展中仍存在一些問題需要改進。

        2.1 電氣工程自動化現(xiàn)在的狀況

        (1)電氣自動化系統(tǒng)集成性不強。電氣自動化系統(tǒng)集成是電氣自動化系統(tǒng)功能提升的必經(jīng)之路,我國目前一些電氣自動化還處在多島自動化的層次,多島自動化具有互不連接、功能單一、信息獨享的缺陷,不能充分發(fā)揮電氣機動化的功能和作用。

        (2)電氣自動化的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架不統(tǒng)一。電氣自動化的發(fā)展方向是建立高效、快捷的電氣工程師及自動化系統(tǒng),但目前很多企業(yè)自身網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架不盡相同,使得依托于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而發(fā)展的電氣工程自動化的發(fā)展受到了阻礙。另外不同企業(yè)和商家在軟、硬件產(chǎn)品交換過程中,因為程序接口的不一致,影響企業(yè)數(shù)據(jù)和信息的傳輸交流,進而阻礙了企業(yè)數(shù)據(jù)和信息的共享,使電氣工程及自動化系統(tǒng)在實際運行中無法發(fā)揮應(yīng)有的效應(yīng)。

        (3)電氣自動化技術(shù)的使用過于受主觀支配。不同的企業(yè)在對電氣自動化技術(shù)的實際應(yīng)用和開發(fā)中,由于技術(shù)人員思想理論及技術(shù)掌握程度的不同,過分根據(jù)技術(shù)人員主觀習(xí)慣和意識支配,系統(tǒng)的開發(fā)平臺各有不同,進而導(dǎo)致電氣工程及自動化的實際設(shè)計、實施、運行和維護中的程序和成本增加,增加了系統(tǒng)整體的運行費用和負擔(dān)。

        2.2 電氣工程自動化的應(yīng)對和改進措施

        (1)從科技化方面,科技化是指電氣自動化的發(fā)展應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)實用性新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品。本著自主創(chuàng)新的思想,以節(jié)能降耗為切入點,積極推廣應(yīng)用節(jié)能降耗新技術(shù)、新方法、新工藝,在材料的使用,技術(shù)的使用等方面力求創(chuàng)新,采用信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與自動化技術(shù)等高新技術(shù),研發(fā)新產(chǎn)品。

        (2)從信息化方面,信息化則是指信息技術(shù)在電氣自動化的地位應(yīng)更加突出。電力設(shè)備的設(shè)計、制造和運行中廣泛應(yīng)用的計算機優(yōu)化與仿真技術(shù),人工智能分析的廣泛應(yīng)用以及電氣工程中廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),都充分展現(xiàn)了信息技術(shù)愛電氣自動化中起到的重要作用。

        (3)從開放化方面,開放化則是要與外界建立一個接口,實現(xiàn)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接。計算網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)信息實時交換和共享的重要基礎(chǔ)設(shè)施,也是實現(xiàn)管理、決策、設(shè)計、控制和制造一體化的關(guān)鍵,它已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)各元件和局部系統(tǒng)的管理、監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制上,是電力系統(tǒng)信息管理、遠動技術(shù)、調(diào)度自動化等方面的核心。

        3 電氣工程自動化系統(tǒng)中的節(jié)能技術(shù)

        (1)選擇合適的變壓器。變壓器會因銅損、鐵損、空載損耗和負載損耗等因素造成許多電能的浪費,但是變壓器在供配電系統(tǒng)中的運用又非常廣泛,所以變壓器選擇得好可以有效地實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。總的來說,選擇變壓器可以從以下幾個方面考慮:首先是要將變壓器自身的消耗降到最低,這就是選用單相的自動補償設(shè)備,使流經(jīng)的三相電電流保持平衡,消除或降低負載的不平衡性,從而實現(xiàn)變壓器自耗最??;其次是要選擇有較好節(jié)能特征的變壓器,進一步減少變壓器有功功率的耗能。

        (2)減少電能在傳輸中的消耗。電能在進行傳輸?shù)耐局校瑢?dǎo)線里的電阻就會造成一定有功功率損耗,這是無法避免的。但是,整個途中線路上的電流是保持不變的,因此要想減少電能在途中的浪費,只能使導(dǎo)線所帶的電阻盡可能的小。由電阻的推導(dǎo)公式可知它和電導(dǎo)以及導(dǎo)線的長度是正比關(guān)系,和導(dǎo)線的橫截面積是反比關(guān)系,所以可以通過以下的途徑來減少導(dǎo)線的電阻:第一,合理的布局,避免導(dǎo)線走彎路或回頭路,盡可能降低導(dǎo)線的長度;第二,選擇電阻率比較小的材料制成導(dǎo)線;第三,同等條件下要選擇一些橫截面面積比較大的導(dǎo)線,這樣可以有效降低電阻;第四,使變壓器和負載中心盡量靠近,使供電的距離減少。

        (3)使用有源濾波器。在實際的操作中常常會發(fā)生誤動作,所以要消除諧波來避免或減少電氣設(shè)備的誤操作,而最高效的方法就是運用濾波器。造成誤動作的因素主要就是越來越多的電氣設(shè)備,其帶來的諧波也隨之增加,但是產(chǎn)生的諧波與基波在電網(wǎng)阻抗上會重疊,從而使電壓形成畸形,由此導(dǎo)致電氣設(shè)備誤動作的產(chǎn)生。endprint

        (4)采取無功功率補償。整個供配電系統(tǒng)是由升降壓變壓器、輸配電線路、用戶電力負荷以及配電變壓器等多個環(huán)節(jié)形成。電能通過電流的形式流動于整個電力系統(tǒng),為終端客戶提供電能的同時必不可免的會有能量的浪費,其中無功功率占據(jù)著比較大的比例,不僅降低了整個電路的電壓,而且會影響電網(wǎng)的經(jīng)濟運行和降低電能的輸送質(zhì)量。而無功功率在終端客戶那里最直觀的反映就是功率因數(shù)降低。若其功率因數(shù)低于0.9,那用戶就要繳納罰款,從而增加了用戶用電的成本。所以實際操作時可以選用合適的無功補償設(shè)備來增加功率因數(shù),讓無功就地實現(xiàn)平衡,從而使電力系統(tǒng)的電壓能夠保持相對穩(wěn)定,進一步提高電能的質(zhì)量,實現(xiàn)綠色節(jié)能的目的,還可以使經(jīng)濟效益提高并為社會效益提供支撐與保證。在電力系統(tǒng)運行時,若使用無功功率補償,就要達到如下要求:首先就是后來的投切開關(guān)和在舊的補償電容里的循環(huán)投切要按比例進行分配,這些都沒有辦法達到理想補償效果;其次是電容器的容量大小,要參照配電電壓容量以及自然功率因素等參數(shù),并且加以計算而得來,若在補償時會產(chǎn)生諧波,就要串聯(lián)相應(yīng)數(shù)量的電抗器,借此來消除線路中的諧波;最后就是在確定投切參數(shù)的時,最好是選用無功功率,這是為了能有效地避免過度補償、無功倒送和投切震蕩。目前使用較多的模糊投切就取得了很好的效果,不僅能有效調(diào)節(jié)平滑,并且跟蹤準(zhǔn)確性很高,應(yīng)用范圍很廣。

        4 電氣自動化節(jié)能設(shè)計技術(shù)的實際應(yīng)用

        要想實現(xiàn)電氣自動化節(jié)能的目標(biāo),最重要也是最先要完成的就是要很好的完成電氣工程的電氣設(shè)備以及安裝工藝的設(shè)計。只有完成了這些才能在未來成功的利用電氣自動化來實現(xiàn)節(jié)能的目的。

        (1)提高電氣系統(tǒng)的運作效率。在選擇電氣系統(tǒng)的設(shè)備時,最好選用那些節(jié)能設(shè)備,這是為以后節(jié)能減排做好了基礎(chǔ)和鋪墊。同時實際操作中還可以運用補償無功、均衡負荷和降低電路損耗等途徑來實現(xiàn)在電氣系統(tǒng)運作過程中的節(jié)能目標(biāo)。比如說,可以在配電設(shè)計過程中,利用適當(dāng)?shù)恼{(diào)整負荷以及選用合理的設(shè)計系數(shù)等方法來達到目的。通過這種途徑能確保電力系統(tǒng)在安裝以及運作的過程中,有效提升電源的綜合利用率并提高設(shè)備的運作效率,從而實現(xiàn)減少電能損耗的目的。

        (2)優(yōu)化配電系統(tǒng)的設(shè)計。電力系統(tǒng)的服務(wù)宗旨就是為安裝此電氣系統(tǒng)過程中要用電的設(shè)備提供所需的動力。所以,在整個配電設(shè)計過程中首先要實現(xiàn)的最低要求就是要將電力系統(tǒng)的適用性充分考慮在內(nèi)。適用性,簡單來說就是能對電氣設(shè)備的有效控制做出相應(yīng)的保障,還要達到用電設(shè)備對供電設(shè)備以及負荷容量等因素可靠性的要求。在整個配電的途中,不僅要滿足電氣設(shè)備以及用電設(shè)備等設(shè)備的要求,而且要確保電力系統(tǒng)運行時有一定的穩(wěn)定性、高效性、可靠性、易控性以及靈活性等特征。在設(shè)計配電時其次就是要將電力系統(tǒng)的安全性考慮在內(nèi)。為保證電氣系統(tǒng)的安全性,不僅要確保導(dǎo)線具有良好的絕緣性,以及在走線的過程中要確保各導(dǎo)線間有一定的絕緣距離,而且要確保導(dǎo)線的熱穩(wěn)定性、負荷能力以及動態(tài)穩(wěn)定的裕度,以此來保證電氣系統(tǒng)運作時配電設(shè)備和用電設(shè)備的安全性。最后,要安排好電氣系統(tǒng)的接地和防雷設(shè)施。

        5 結(jié)語

        電氣自動化雖然在我國得到了較大的發(fā)展應(yīng)用,但多多少少還存在著一些問題,為此還需要在電氣自動化方面做出更多的努力才行。電氣自動化的節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用更是一個發(fā)展的初級階段,所以在以后的經(jīng)濟發(fā)展中,必須要以節(jié)約能源,減少能耗為出發(fā)點,盡可能降低電氣自動化所損耗的能源,將其對環(huán)境的污染程度降到最低,為用戶提供一個更加健康、舒適的生活以及工業(yè)環(huán)境。值得慶幸的是我國在“節(jié)能技術(shù)”方面的自主創(chuàng)新能力正迅速提升,相信在不久的將來電氣自動化的節(jié)能技術(shù)的使用會越來越廣泛。希望在目前的大好環(huán)境中,我國的電氣自動化企業(yè)能夠抓住機遇,研發(fā)出更多電氣自動化的技術(shù)以及產(chǎn)品,促進我國節(jié)能經(jīng)濟的發(fā)展。

        參考文獻

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