电气工程自动化及供配电系统节能控制研究

电气工程自动化及供配电系统节能控制研究

董志国

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摘要：为减少电气工程中传输、分配与利用环节的电能损耗，需要应用自动化技术，提高电能利用率，满足节能环保要求。从中央控制设备、现场控制设备、配电网络3个方面分析电气工程自动化及供配电系统构成，提出照明控制、温度控制、功率控制、电力工程自动化网络构建、电能损耗优化、人才支撑等措施，希望能够降低我国能源的供应压力，为社会可持续发展提供支持。

关键词：电气工程自动化；供配电；系统节能

引言

在电气工程中应用自动化技术，能够加强对供配电系统运行数据的监测，了解相关设备的运行状态，有利于解决电力能源不合理消耗问题，降低输电过程中的电力损耗，避免电力浪费。同时，可以提高相关部门对供配电系统的运行管理水平，强化职能效应，推动电气工程朝着自动化方向发展，保证供配电系统节能环保，为社会可持续发展做出贡献。

1 电气工程自动化及供配电系统构成

1.1 中央控制设备

中央控制设备是电气工程自动化的核心组成部分，可对供配电系统的运行状态进行监控与管理。中央控制设备利用计算机、控制器对各个子系统的运行逻辑进行设计，对各个子系统进行协调管理。利用接收传感器对各类数据信号进行采集、处理与分析，同时根据系统管理策略发出的控制指令，监控与管理各个子系统运行期间所消耗的能源以及设备状态等。在中央控制设备的支持下，管理人员可以准确掌握供配电系统运行过程中存在的问题和隐患，如设备老旧、绝缘老化、线路设计存在不合理等问题。因此，中央控制设备自动化是供配电系统节能控制的关键内容。

1.2 现场控制设备

现场控制设备由控制器、开关、阀门等组成，负责将中央控制设备发出的指令转化为电信号等形式，对现场设备的运行进行有效控制。然后利用传感器获取和存储现场设备运行过程中的各项数据信息，并将其传输给中央控制设备。这一过程要求现场控制设备具备良好的抗干扰能力，为电气工程自动化及供配电系统的稳定运行提供保障。

1.3 配电网络

在电力系统中，发电厂通过高压或超高压输电网络将电能输送到负荷中心，负荷中心通过电压等级较低的网络将电压分配给不同电压等级的用户。各级电压的电力线路以及与其联系的变电站组成了配电网络。按照电压等级，高压输电网为220 kV、550 kV、750 kV、1 000 kV，高压配电网为66 kV、110 kV，中压配电网为10 kV、35 kV，低压配电网为220～380 kV。

配电网络包括变电站、架空线路上的中央控制设备、现场控制设备。要想实现需求侧用电管理以及配电管理自动化，提高电能调度控制与负荷管理的效益，改善电能质量，缩小故障影响范围并缩短故障处理时间，离不开电气工程自动化及供配电系统节能控制。

2 电气工程自动化及供配电系统节能控制措施

2.1 照明控制

照明在电能损耗中占据较大比例，对其进行节能控制至关重要。通过使用光敏电阻等传感器感知四周光照强度，结合计算机技术，对灯具亮度、亮灯时间进行设置，例如，在白天，灯具处于关闭状态；在夜间，灯具自动开启并根据实际情况调整亮度。需要注意的是，在夜间固定时间，灯具会自动关闭，以减少建筑物内照明系统不必要的电能损耗。此外，通过减少灯具数量、应用节能灯具、调节灯具亮度等方式也可以实现节能环保。

2.2 温度控制

对供配电系统中的变压器、智能元器件等设备进行温度控制，能够实现远程无人值守，集中监测、集中管理，避免因温度过高而影响设备运行状态，增加能耗。可采用红外线辐射技术实时不间断地监测供配电系统相关设备的温度，并将其数据信息实时上传到数据中心。管理人员则利用监测平台实现集中监控、智能管理，为设备安全稳定运行提供有力保证。根据监测历史数据的变化，判断设备是否存在故障，做到安全故障的提前发现、及时解决。由于红外线辐射技术受环境、湿度、大气压的影响较大，需要做好相应的处理措施，例如，将供配电系统相关设备安装在干燥、通风处，利用测温传感器测量设备温度，并将数据信息传输到监测平台，以增强温度监测效果。

2.3 功率控制

在供配电系统中，功率控制主要是对供用电设备的功率因数进行调节。例如，对空载率大于50%的电动机安装断电装置；对大型、非连续型运转的电动机采取电动调节风量、流量的方式，实现电动机运行的自动控制，减少电能损耗。在经济条件与客观条件允许的情况下，可以利用功率因数较高的电动机，提高电能利用率，降低电能损耗。利用固定补偿与自动补偿相结合的方式，对最小运行条件下的无功功率进行固定补偿，针对时常变化的负荷进行自动补偿。运用无功补偿装置能够减少供配电线路的无功负荷传输，具有良好的节能效果[5]。此外，还可以利用智能电力管理系统进行实时监测，合理调节供用电设备的功率、供电电压与电力负荷，提高供配电系统的运行效率和电能利用率。

2.4 电气工程自动化网络构建

电气工程自动化网络是利用信息、物联网等先进技术将各个子系统设备、各个子系统连接起来，实现各个子系统之间、各个子系统设备之间的数据信息实时传输与指令交互，确保各个子系统稳定运行，实现在电气工程自动化及供配电系统发电、输电、变电、供配电、用电、节能控制等方面的全覆盖。该网络以调度端、厂站端与通信通道为基本组成要素，形成网、省、地、站4级结构形式，实现对电能生产、传输、分配等环节的自动化、智能化管理，保障电能供应稳定的同时，有效控制电能的消耗量，提高电气工程自动化及供配电系统的经济效益和节能效益，满足节能环保要求。

管理人员可以利用电气工程自动化网络远程监测和分析数据，根据用户用电需求合理调整供配电系统的负荷分配，优化供电方式，减少输配电过程的电能损耗。及时发现电能损耗异常点以及用户存在的不合理用电行为，以快速采取措施进行改善，避免电能浪费。此外，管理人员可以结合现行电价分时政策，合理安排高耗能设备的运行时间，以减少电能需求量，降低能源成本。

构建电气工程自动化网络能够提高对供配电系统的管理效益，这需要不断加强运用先进科学技术。例如，管理人员可以利用可编程逻辑控制器等自动化设备，对供配电系统进行实时监测与调整。利用信息技术等保障自动化设备运行逻辑科学合理且可靠，实现自动化设备的自主运行与调节，由此提高电能利用率，降低电能损耗。考虑当前供配电范围的不断扩大，运用仿真技术，对供配电系统进行建模与仿真，分析供配电过程中电能输送、分配与利用存在的不足，提出具有针对性的改善措施，确保供配电系统运行的稳定性，降低供配电系统的电能损耗。

2.5 电能损耗优化

受导线内部电阻影响，电能传输过程中容易产生大量的电能损耗。在保证导线电流不变的情况下，可以采取降低导线电阻率的方式来降低电能损耗。具体措施如下：①科学设计导线，避免导线拐弯或回头，缩短导线长度。②选择电阻率低的导线。③选取横截面面积大的导线。④缩短变压器与负载中心的距离。

结语

为满足社会可持续发展要求，需对电气工程自动化及供配电系统进行节能控制，降低电能损耗。可采取照明控制、功率控制、温度控制、电气工程自动化网络构建、电能损耗优化、人才支撑等措施，提高供配电管理效益和电能利用率，为电力行业的可持续发展提供支持。此外，相关部门需要重视先进科学技术的应用，加大人才培育力度，对供配电系统的电能分配、消耗进行实时监控，不断提升电气工程自动化及供配电系统的节能控制效益。

参考文献

[1]张英才.电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析[J].通信电源技术，2023,40(13):121-123,127.

[2]韦微.电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析[J].数码设计，2023(12):136-138.