浅谈电气自动化节能控制技术及发展方向

刘占永

【摘要】伴随着波涛汹涌的科技浪潮，现代技的术迅猛的发展，同时也带动电气自动化的发展。另一方面，电气设备品种和类型呈多样化，很多电气化产品都需要需要专业的技能和拔尖的人才，所以电气自动化的科研机构已经在全国开始建立，科研人员的队伍也开始逐渐的扩大。从这方面可以看出，电气自动化的市场发展很快，在促进社会科技、经济发展方面有着重大的贡献和作用。

【关键词】电气；自动化；节能；控制技术，

1. 自动化节能控制技术：

1.1 变压器所必须的材料，如果选择不合理，往往需要消耗大量的电能。在选择的时候，应该以节约原则为指导，满足工作要求的前提下，周密合理的选择材料和运行介质，以节约电能和生产成本。对于配电线路和配电柜，尽量选用铜材并采用换位导线措施，以降低变压器的电能损耗。在满足设备运行条件的前提下，尽量选用较薄的硅钢片，实现节能的目的。逐渐淘汰落后的高耗能的变压器，选择新型的高效节能的变压器，减少变压器的功率损耗，合理选择变压器的负载率。变压器经济运行负载率在40%—60%之间，在选择变压器的时候，尽可能使负载率设计在此区域。在工厂车间或者是智能楼宇，变压器要尽量放在电力负荷中心位置，以方便管理，减少现场电缆长度，降低线路电能损失，提高电能质量。下面将以原来的变压器和新设节能变压器对比节能效果。T=全年投入运行小时数，按8760小时计算，r=最大负荷年损耗小时数，按照2000小时计算，β=变压器的负载率，按80%计算。原来的变压器SJ-1000KVA有功电能损耗为 ΔWT=ΔPoT+ΔPKβ2r（4.9×8760+15×0.82×2000=42924KW.h+19200KW.h=62124KW.h）。新设计节能变压器S10M—100KVA有功电能损耗为 WT=ΔPoT+ΔPKβ2r（1.26×8760+9.6×0.82×2000=11040KW.h+12288KW.h=23328KW.h）。每年有功电能损耗节省（62124KW.h-23328KW.h=38769KW.h）

1.2 提高系统功率因素。一方面，采取科学合理的措施，提高系统的自然功率因素，如提高用户负载率，在满足工艺生产的前提下，尽量选择极数较少的电动机，提高电气设备的运行效率，节约电能，降低损耗。还可以让电动机实现变频自动控制，使电动机负载较小的时候，获得较高的功率因素。这些措施在不添置任何补救设备的情况下，降低用电设备的无功功率，从而提高功率因素。该方法不会增加工业生产的投资，是一种经济有效的电气自动化节能策略。另一方面，采用人工的方法提高系统的功率因素，也就是常说的人工补偿的方式。提高自然功率因素的策略往往不能满足工业生产用电的需求，还需要装设补偿装置，常用的方式包括集中补偿和单独就地补偿，坚持分级补偿和就地平衡原则，以减少无用功传输，达到节能的目的。

1.3 降低高次谐波。谐波对用电设备往往会造成多方面的危害，例如，造成危险的过电压、过电流，降低设备的利用率和经济效益，影响继电保护和自动装置的安全性和可靠性等等。常用的降低高次谐波的策略有：变压器采用Δ/Y接线，可以消除3的整数倍的高次谐波；增加整流变压器二次侧的相数；使用无谐波污染的绿色变频器；使用无源滤波器或有源滤波器。采用这些措施能够对谐波进行过滤，在电气设备操作之前可以组织其它活动，提高电气设备的运行效率，实现节能的目的。

1.4 合理选择电力电缆。在截面选择的时候，根据经济电流密度的曲线和持续允许的电流进行选择。对于电缆材质，尽管铝电缆便宜，但安全性和节能效果比较差， 不过铜电缆越粗，比相同截面铝电缆要贵重很多。所以，个别截面较粗的电缆可以选用铝电缆，截面较小的选用铜电缆，成本只是稍微高些，但能够取得很好的节能效果。

1.5 其它方面的节能设计。第一、合理选择节能光源。照明光源的选择，应该按照国家的相关规定进行，尽可能达到照明节能的效果，选用高效能的光源，其发光效率是普通照明灯的好几倍，能够大量节约电能。卫生间、上下楼梯间尽可能选用吸顶灯，在满足人们生活需要的前提下，达到节约电能的目的。厂房优先选用金属卤化物灯，一个光源不能满足要求的时候，采用两种光源或混合光源，这样能够提高照明强度，降低能耗。第二、选择节能型镇流器。在厂房照明的时候，应该优先使用低耗与节能的光源电子附件，使用高压钠灯、金属卤化物灯的时候应该配用节能型镇流器，以减少能耗，节约能源。第三、科学设计照明，进行绿色照明改造。照明的设计应该按照使用功能和环境影响科学合理设计，既满足照明要求，又符合节能要求。原来的照明系统设计存在着缺陷，没有严格按照照明设计规范布置，灯具品种多，并非节能灯，照明容量已经达到57.93kW，照度不能达到国家标准。经过节能改造设计之后，灯具由原来的369套减少到256套，灯具品种由8 种减少到3种，备件减少，运行成本降低。采用节能新光源，延长使用寿命，功率由57.93kW减少到30.13kW，节电率为1— 30.13/57.93=48%。每年可以节约电费57.93kW×10h×365×48%×0.55元/kWh=5.579万元，每年可以节约电费 5.5万元，只有原运行费用的一半。

2. 电气自动化发展方向：

2.1 系统开放化：

开放化是系统结构具有与外界的接口，系统和外界网络的连接已成为电力系统运动技术、信息管理、调度自动化等方面的技术核心。信息化信息技术的电力设备设计、制造和运行中广泛应有的计算机技术和仿真技术在电气自动化的地位更加的突出。网络、通信技术在电气工程中广泛使用，以及智能分析的广泛应用都充分的体现了信息技术在电气自动化中的巨大作用。

2.2 系统结构通用化：

企业的网络结构对于一个电气自动化控制系统来说，能够保证不同厂家之间的软件、硬件产品数据正常的交换，并且能够基于硬件平台的自动化解决方案。使用 WindowsNT作为操作系统还解决了它们之间的通讯障碍，使硬件能够在自动控制和管理平台之间建立一个接口，為电气自动化和办公系统之间的数据交换提供了方便，并且大大的节约了时间和资金。

2.3 安全自动生产化：

国内的电气自动化生产企业已经有安防行业技术多系统集成一体化的趋势和走向，将安全控制系统和非安全控制系统集合在一起，使用户在目前的非安全控制系统的基础上来实现自己的安全方案，并且帮助用户减少了人力、财力的浪费，同时，它的自动化安全系统和产品将会成为未来的一个亮点，这也是电气自动化现在和以后的发展趋势。首先从安全等级最高的应有领域入手，逐渐的蔓延到其他安全等级低的领域。从软件到硬件，从工厂生产设备到网络层进行电气自动化系统的运用，并且努力的进行电气自动化安全防范系统研发。

2.4 远程监控

在今后几年，电气自动化将全部实现远程化监控，这种监控能够大量的节约电缆、材料和成本，并且具有灵活便捷、可操作的优点。目前一些现场总线的通讯速度达不到要求，但电厂电气部分通讯量相对又比较大，所以这种远程监控只适用于小系统的监控，不适用于全厂的电气自动化系统的构建。

2.5 电气产品自动化创新

电气自动化生产企业要按照国家的标准和要求，不断提高自身的创新能力，不断的增加产品的科技含量，并且确立生产企业在技术创新中的主体地位，加快实施国家重大科技专项。目前，我国的电气自动化产品以国企生产的中低档产品为主，出现了中小型项目普遍采用国内产品的现象，电气自动化企业应当努力的开创科学发展的新道路，坚持以创新为主，提高产品的自主创新能力。

3. 对今后电气自动化发展的几点建议：

（1）加强操作人员的专业技能培训

（2）提高现有产品的质量和可靠性

（3）关注新技术的发展

4. 总结：

现如今，电气自动化的运用已经跨越到多个行业领域，小到家庭的开关设备，大到航天飞机的研制，都离不开它。在未来全球经济一体化的趋势下，电气自动化技术会更加的重要，它关系到建设社会和发展经济等问题。虽然目前电气自动化的技术仍然有待提高，但今后定会往专业化、安全化、高效化的方向发展，这也是电气自动化未来发展的主要趋势。