電氣工程自動(dòng)化及其節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究

許廣路

（河北卓越電氣有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056000）

社會(huì)資源的有限性要求人們必須提高節(jié)能意識(shí)，節(jié)能也是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的重要指導(dǎo)理念。電氣工程不能局限于當(dāng)前的技術(shù)水平，應(yīng)當(dāng)融合更多的先進(jìn)技術(shù)、發(fā)揮更大的價(jià)值，如節(jié)能設(shè)計(jì)可以在減少資源消耗的同時(shí)保障電氣工程的平穩(wěn)運(yùn)行。

1 電氣工程自動(dòng)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

電氣工程專業(yè)是我國(guó)現(xiàn)代科技發(fā)展中的重要基礎(chǔ)學(xué)科之一，研究領(lǐng)域內(nèi)容主要包括了煤氣電力電子應(yīng)用、信息網(wǎng)絡(luò)通訊和關(guān)鍵電子元器件等，其與各學(xué)科相互交叉結(jié)合，知識(shí)相互交叉滲透，可以廣泛地應(yīng)用于我國(guó)工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中，其工業(yè)發(fā)展技術(shù)水平會(huì)直接影響一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)科技進(jìn)步。

1.1 存在的不足

隨著工業(yè)現(xiàn)代化和工業(yè)專用電子技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，工業(yè)專用電子傳動(dòng)設(shè)備與工業(yè)電氣傳動(dòng)裝置的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)電氣系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用提出了更高的工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，作為過(guò)程傳動(dòng)控制以及傳動(dòng)系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用也越來(lái)越豐富，并逐漸發(fā)展形成了設(shè)計(jì)規(guī)?；c應(yīng)用功能化的多元化體系，使電氣系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)工作效率大幅提高，滿足了復(fù)雜的過(guò)程傳動(dòng)控制電氣系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用技術(shù)需求。目前，電氣工程應(yīng)用軟件技術(shù)發(fā)展正處在飛速進(jìn)步的關(guān)鍵技術(shù)階段，在電氣行業(yè)快速發(fā)展中仍然還普遍存在一些技術(shù)不足，主要問(wèn)題具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化不完善

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電氣系統(tǒng)的各種功能設(shè)計(jì)提出了更高的技術(shù)挑戰(zhàn)，同時(shí)也極大地促進(jìn)了我國(guó)電氣系統(tǒng)自動(dòng)化的快速發(fā)展。電氣工程與智能網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的完美結(jié)合，有助于構(gòu)建和設(shè)計(jì)層次清晰、任務(wù)明確的智能電氣控制管理系統(tǒng)，大大提高了電氣系統(tǒng)的操作方便性和電氣控制的高穩(wěn)定性。但是，目前在我國(guó)電氣工程行業(yè)內(nèi)，電氣工程與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的緊密結(jié)合程度還不高，還未能相連成一個(gè)有機(jī)得力的整體。

1.1.2 系統(tǒng)規(guī)范性不高

目前，不同的制造行業(yè)在開發(fā)設(shè)計(jì)各自的工業(yè)電氣控制管理系統(tǒng)時(shí)，基本上還是需要依靠同行業(yè)內(nèi)的高級(jí)技術(shù)人員共同進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。不同的生產(chǎn)企業(yè)對(duì)應(yīng)用電氣系統(tǒng)自動(dòng)化管理技術(shù)的的標(biāo)準(zhǔn)要求和規(guī)范使用不一致，技術(shù)人員的專業(yè)理論知識(shí)水平、技術(shù)專業(yè)性和在技術(shù)上的知識(shí)也不一樣，這就容易導(dǎo)致不同行業(yè)自主開發(fā)的電氣系統(tǒng)管理平臺(tái)沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范。在產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用過(guò)程中充分體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)工作人員的技術(shù)主觀性和工程設(shè)計(jì)者的習(xí)慣，導(dǎo)致電氣系統(tǒng)的實(shí)際工程設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行和日常維護(hù)過(guò)程中的技術(shù)成本大大增加，降低了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)于是否用統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)也仍然是我們需要特別關(guān)注的問(wèn)題之一。

1.2 發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)電氣工程技術(shù)自動(dòng)化的快速發(fā)展，電氣工程技術(shù)自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)水平的不斷提高又直接促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，兩者相輔相成，共同提高。對(duì)于我國(guó)電氣工業(yè)自動(dòng)化而言，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面。

1.2.1 電氣工程自動(dòng)化的智能化

隨著現(xiàn)代人工智能和現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電氣技術(shù)已經(jīng)在各種電氣控制技術(shù)系統(tǒng)中得到了廣泛的研究應(yīng)用，極大程度地推動(dòng)了現(xiàn)代電氣工程學(xué)的發(fā)展。智能化主要廣泛應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)智能化的各種電氣工程元器件、控制管理系統(tǒng)和電氣控制技術(shù)手段等方面，使我國(guó)電氣工程行業(yè)自動(dòng)化的專業(yè)技術(shù)水平得到了極大的提高。隨著現(xiàn)代電氣工程的不斷發(fā)展，智能電氣技術(shù)在現(xiàn)代電氣工程自動(dòng)化的應(yīng)用地位也相應(yīng)更加突出。電氣控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)、制造和安裝運(yùn)行都已經(jīng)和現(xiàn)代智能控制技術(shù)相互融合應(yīng)用，充分地展現(xiàn)了現(xiàn)代智能控制技術(shù)對(duì)企業(yè)電氣控制系統(tǒng)的重要性和影響，對(duì)促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益水平的不斷提高起到了積極作用。

1.2.2 電氣工程自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化

目前，網(wǎng)絡(luò)電氣技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展得如火如荼，網(wǎng)絡(luò)電氣技術(shù)與傳統(tǒng)電氣工程作業(yè)自動(dòng)化的緊密結(jié)合，可以最大程度地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)電氣工程的帶動(dòng)作用，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)的健康發(fā)展。電力控制網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)不僅是電力信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互過(guò)程中的技術(shù)，也是電力系統(tǒng)自動(dòng)化管理、決策、設(shè)計(jì)、控制和裝備制造系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電力系統(tǒng)、電子元器件及各局部系統(tǒng)的信息管理、監(jiān)控、調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)管理、遠(yuǎn)程控制技術(shù)和調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)化的技術(shù)核心。在中央電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)建上，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以方便地自行搭建開發(fā)出基于數(shù)字計(jì)算機(jī)的電氣分布式控制管理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各部分整個(gè)工藝生產(chǎn)流程情況的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和通信控制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集通信控制系統(tǒng)與各個(gè)中央電氣控制管理室各自的監(jiān)控點(diǎn)和操作站聯(lián)網(wǎng)，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程情況進(jìn)行集中自動(dòng)監(jiān)視和實(shí)時(shí)操作，對(duì)大型企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行全方位立體化的控制，極大地提升了企業(yè)的人力資源綜合利用率，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

2 電氣工程自動(dòng)化及其節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則

2.1 可持續(xù)發(fā)展原則

可持續(xù)發(fā)展原則符合當(dāng)前及今后社會(huì)發(fā)展的要求，資源并不是能無(wú)節(jié)制地獲取的，即便是可再生資源也需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間才能再次出現(xiàn)，因此在生產(chǎn)、生活中要珍惜資源。設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用環(huán)保材料，降低材料對(duì)環(huán)境造成的污染及治理污染的成本，同時(shí)還要貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，使設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)均符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 安全性原則

安全防護(hù)是建筑工程建設(shè)中一項(xiàng)不可忽視的重要技術(shù)內(nèi)容，安全性原則也是電氣工程設(shè)計(jì)中必須要遵守的原則。每年在工程施工過(guò)程中出現(xiàn)的安全隱患非常多，對(duì)整個(gè)工程建設(shè)以及全體施工人員造成了嚴(yán)重影響。工程的前期施工安全問(wèn)題需要高度重視，電氣系統(tǒng)的安全使用問(wèn)題也不容忽視。在實(shí)際進(jìn)行電氣系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量提高各項(xiàng)零部件的安全穩(wěn)定性，避免發(fā)生重大安全事故，從而有效地保障民用電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 科學(xué)性原則

科技的發(fā)展催生了很多新技術(shù)以及新材料，電氣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中要合理融入這些新技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況選用適當(dāng)?shù)墓?jié)能技術(shù)和合適的節(jié)能材料，持續(xù)提升系統(tǒng)的節(jié)能效果。技術(shù)人員要提升自主學(xué)習(xí)能力，豐富自身的知識(shí)儲(chǔ)備，將先進(jìn)理念融入系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.4 智能化原則

智能化已經(jīng)是現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，依靠現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)我們可以對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)自動(dòng)控制，使得設(shè)備完成預(yù)設(shè)的命令，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的工作。各行各業(yè)都在不斷強(qiáng)化著對(duì)智能化電力技術(shù)的深入研究與推廣應(yīng)用，其在工業(yè)電氣控制電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用不僅可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備資源生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)效率調(diào)配。而且，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)行，按照固定的指令展開工作，還可以大大提升電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 電氣工程自動(dòng)化節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

在我國(guó)電氣工程系統(tǒng)自動(dòng)化中可以引入一些節(jié)能減排技術(shù)，有助于提高工業(yè)能源綜合利用率，提高我國(guó)電氣工業(yè)自動(dòng)化工程系統(tǒng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。文章就電氣節(jié)能減排技術(shù)在我國(guó)電氣工程行業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的主要應(yīng)用進(jìn)行案例分析。

3.1 強(qiáng)化智能化與安全性，提高系統(tǒng)節(jié)能性能

電氣系統(tǒng)最基本的控制功能就是通過(guò)提供電氣動(dòng)力和電源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此在系統(tǒng)正常運(yùn)行中不僅要嚴(yán)格保證對(duì)各個(gè)主要電氣設(shè)備的有效運(yùn)行控制，而且要保證對(duì)各種不利因素的有效控制。在實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)各項(xiàng)基本功能外的有效正常運(yùn)行，還要切實(shí)保障我市電氣控制設(shè)備系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而有效保證電氣設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行，保證我市經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)的順利進(jìn)行。

目前，電氣系統(tǒng)安全自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的功能主要是由電氣操作技術(shù)人員通過(guò)各種遠(yuǎn)程控制活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行管理人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和邏輯判斷能力將直接影響系統(tǒng)運(yùn)行控制管理功能的發(fā)揮。同時(shí)，由于系統(tǒng)運(yùn)行管理人員可能響應(yīng)不及時(shí)，導(dǎo)致系統(tǒng)控制管理系統(tǒng)無(wú)法在第一時(shí)間作出正確的反饋，影響了控制系統(tǒng)的工作績(jī)效。隨著量子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和量子人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，許多新的人工智能技術(shù)逐漸被引入到量子電氣工程和自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域。

3.2 提高系統(tǒng)工作效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求

當(dāng)前，隨著工業(yè)現(xiàn)代化和工業(yè)驅(qū)動(dòng)電氣系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣設(shè)備和電力驅(qū)動(dòng)電氣裝置的基本部分結(jié)構(gòu)與軟件應(yīng)用領(lǐng)域規(guī)模日益擴(kuò)大，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)工業(yè)電氣設(shè)備的全自動(dòng)化生產(chǎn)安全控制電氣系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用提出了全新的挑戰(zhàn)，電氣系統(tǒng)的基本部件結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜。隨著電氣系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)技術(shù)復(fù)雜程度的不斷提高，如何整合系統(tǒng)復(fù)雜度和性能，提高電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行工作效率，已經(jīng)成為一個(gè)重要問(wèn)題。工作效率的大大提高直接意味著整個(gè)企業(yè)管理能源消耗效率的大大降低。

4 針對(duì)電氣工程自動(dòng)化進(jìn)行節(jié)能改造中需要沿用的技術(shù)因素研究

4.1 克制電能傳輸過(guò)程中的過(guò)度消耗弊端

電能在導(dǎo)線傳輸運(yùn)動(dòng)流程中，因?yàn)槭艿綄?dǎo)線內(nèi)部勵(lì)磁電阻器的牽制，必然就會(huì)不斷衍生超出一定傳輸功率的電能損耗波動(dòng)現(xiàn)象。不過(guò)，線路上下的電流始終是保持穩(wěn)定不變的，想要將其中部分浪費(fèi)的線路電能資源予以適當(dāng)處理，就必然需要技師針對(duì)導(dǎo)線自身及所攜帶著的電阻適當(dāng)進(jìn)行不同程度地放大縮小控制。因?yàn)檎麄€(gè)導(dǎo)線長(zhǎng)度電阻和整個(gè)導(dǎo)線實(shí)際半徑長(zhǎng)度電阻維持著負(fù)正比例值的關(guān)系，而和整個(gè)導(dǎo)線橫截面積長(zhǎng)度維持著正反向負(fù)比例值的關(guān)系，因此我們可以直接利用導(dǎo)線下放技術(shù)使整個(gè)導(dǎo)線長(zhǎng)度電阻值減少：第一，保證整個(gè)導(dǎo)線線路布置的安全科學(xué)性，主動(dòng)引導(dǎo)規(guī)避交通彎路和控制回頭路人在走過(guò)導(dǎo)線時(shí)的行為，使得整個(gè)導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度電阻得到最大最小范圍的降低；第二，選取較低電阻和頻率不高的靜電材料合并制作電路所需的靜電導(dǎo)線；第三，相同電阻條件綜合作用下，可以分別選取一些導(dǎo)線橫面和截面垂直面積較大的電阻導(dǎo)線，使得這些導(dǎo)線自身上的電阻系數(shù)得以實(shí)時(shí)同步減少；第四，在后期進(jìn)行電源變壓器和電源負(fù)載轉(zhuǎn)換中心點(diǎn)設(shè)置時(shí)，最好不要設(shè)置距離太遠(yuǎn)，這樣后期系統(tǒng)供電運(yùn)行速率大幅提升之余也可能會(huì)有效遏制不必要的電源能耗上升問(wèn)題。

4.2 盡量沿用有源的濾波器

在通過(guò)實(shí)際應(yīng)用各種工業(yè)民用電氣工程系統(tǒng)中的諧波自動(dòng)化工程作業(yè)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，因?yàn)橐恍┢髽I(yè)以及相關(guān)工程技術(shù)人員基本沒(méi)有專業(yè)技能，基本技術(shù)職業(yè)道德以及綜合應(yīng)用素質(zhì)低下，他們?cè)诓僮髦锌赡軙?huì)導(dǎo)致企業(yè)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤性高的系統(tǒng)操作問(wèn)題，如果要解決這類運(yùn)行中的問(wèn)題并及時(shí)有效預(yù)防，最好的解決方案之一就是通過(guò)實(shí)現(xiàn)工業(yè)電氣工程自動(dòng)化運(yùn)行控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行來(lái)抵消運(yùn)行控制系統(tǒng)的諧波自動(dòng)化。現(xiàn)在由于我國(guó)電氣設(shè)備中各種絲網(wǎng)的異常運(yùn)動(dòng)，諧波形式豐富而復(fù)雜，諧波運(yùn)動(dòng)量是多種多樣的，電氣設(shè)備由于高次諧波運(yùn)動(dòng)，諧波的風(fēng)險(xiǎn)大，誤差大，可通過(guò)同步綜合動(dòng)作大大提高，動(dòng)作的諧波源數(shù)量自然增長(zhǎng)，但一些復(fù)雜的諧波和基波變化衍生出來(lái)，自然會(huì)在電網(wǎng)中受各種氣體的壓控阻抗逐漸發(fā)生變化，產(chǎn)生交互性和雙向重疊，使各種絲網(wǎng)在壓控阻抗中的變形電位加深，各種金屬絲網(wǎng)尺寸越來(lái)越大，電氣設(shè)備出現(xiàn)異常運(yùn)動(dòng)誤差和各種不規(guī)則的反作用異常動(dòng)作。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)在電能自動(dòng)節(jié)能控制系統(tǒng)中，節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)人員的工作和應(yīng)用技術(shù)尚處于初步探索和研究階段。在未來(lái)，以減少能耗損失為關(guān)鍵技術(shù)突破點(diǎn)，在最新技術(shù)手段的幫助下，遏制傳統(tǒng)電氣節(jié)能自動(dòng)控制能耗破壞后的隱患，減少其對(duì)社會(huì)環(huán)境的直接污染和破壞影響，使我國(guó)社會(huì)人民能夠生活在健康、舒適的現(xiàn)代社會(huì)生活環(huán)境中。