电气工程及其自动化供配电系统节能控制

1 供配电系统节能控制的重要性

在电气工程及其自动化领域，供配电系统的节能控制扮演着至关重要的角色。随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的提升，节能控制技术的应用不仅有助于降低能源消耗，还能提高能源使用效率，减少温室气体排放。据国际能源署（IEA）统计，电力消耗占全球能源消耗的近 40% ，而供配电系统的效率提升可直接减少电力损耗，从而降低整体能源消耗。例如，采用先进的变频技术，可以将电机系统的效率提高至 90% 以上，较传统系统节能可达 30‰ 。此外，智能监控技术的应用，通过实时数据分析和预测性维护，进一步优化了供配电系统的运行状态，减少了不必要的能源浪费。在长远影响方面，节能控制技术的推广和应用，将推动电气工程行业向更加绿色、高效的方向发展，符合全球节能减排的趋势。

2 供配电系统的基本组成与工作原理

2.1 供配电系统的结构组成

供配电系统主要由发电设备、输电设备、变电设备、配电设备和用电设备五大部分组成。发电设备是能源的源头，通过转换自然能源（如水能、风能、热能等）为电能。输电设备负责将电能从发电站输送到各个用电区域，这通常包括高压输电线路和变电站。变电设备则用于调整电压等级，确保电能的安全、高效传输。配电设备则是将电能分配到各个具体的用电点，如工厂、居民区等，这通常包括低压配电线路和配电变压器。最后，用电设备则是将电能转化为各种形式的能源，以满足人们的日常生活和生产需求。

2.2 供配电系统的工作原理及其自动化

供配电系统的工作原理基于一系列复杂的物理和工程原理，其核心在于电能的转换、传输、分配和利用。在发电环节，各种能源如水能、风能、热能等被转换为电能，这一过程依赖于发电机等关键设备。随后，电能通过输电设备，如高压输电线路和变电站，被高效地输送到各个用电区域。在变电环节，电压等级被调整以适应不同的传输和分配需求，这通常通过变压器等设备实现。最后，配电设备将电能分配到具体的用电点，如工厂、居民区等，满足人们的日常生活和生产需求。

3 电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析

3.1 电气工程自动化网络

在供配电节能控制领域，电气工程自动化应用的实现，依赖于对工程建筑电气需求的深入理解，并在此基础上持续优化电气工程自动化网络。通过使用中间控制和现场控制设备，确保供配电系统的稳定运行。中央控制设备必须响应电气自动化过程的协调与调度指令，确保主控制板的以太网接口和电弧大小满足通信需求。现场控制设备需依赖自动互联网，接受中央控制设备的连接指令，并对子系统服务器进行调整，实现供配电环境保护和节能数据库的灵活存储，为后续的监督和实施工作提供支持。

3.2 选择与构建配电节能平台

在电气工程自动化系统的供配电节能平台设计时，首要任务是明确供配电技能控制的总体需求。利用自动化系统作为主控机，引入EPS 作为节能控制的设备端，建立多线程数据采集系统，实现高低压配电柜数据的交换与互联。通过电气工程自动化系统对供配电进行科学控制，设置双线互通，构建直流屏与上位机的互通效果，为可视化显示功能提供支持，确保上位机系统的稳定运行。作为可视化功能的关键部分，为了增强上位机的安全性与可靠性，应在系统内部配置独立的UPS 电源。通过备用电源的设置，该设计的逻辑在于分离收集端与计算端，采用有线传输方式，进行信号的收集与传输。这种设计方式在理念上展现出以下优势。

3.3 上位机的实现

在电气工程自动化系统中，供配电节能管理系统的设备末端节能采用直接控制方式，有效实现节能控制效果。利用微处理器对 I/O 口的输出信号进行科学调试，在实际运行中，工作流程是结合数据串口获取设备端回传的数据信息，并对这些数据进行反馈处理。通常情况下，在整个节能控制环节中，供配电继电器和接触器应保持兼容连接状态。考虑到供配电节能上位机的实效性，控制功能系统应包含特殊用电系统、照明系统、办公设备以及分散式空调等部分，不同的功能设备和软件在设计时应严格遵循建筑机械设备的电气工程自动化节能要求，对实际需求进行测量编译。

3.4 降低线路输电损耗

在当前工厂供配电系统中，存在多种非线性元件，如整流电路中的二极管、可控硅、照明电路中的镇流器，特别是大型晶体管变流设备和大型电弧炉，都会引起高次谐波波动，并导致电流不平衡。因此，为了实现工厂供配电系统的节能环保，可以增加中性导线的截面积，减少线路损耗。在工厂供配电系统运行时，大量电动机的运转导致功率因数下降，若无功功率得不到有效补偿，将会导致无功环流在线路中运行，造成线路破损和供电质量下降。因此，在实际应用中采用并联电容器，提升无功补偿因数，减少线路损害。

3.5 创新与优化供配电节能控制

在电气设备自动化技术和自动化网络的支持下，对工程建筑供配电环境保护和节能控制进行了自主创新和改进。在这一过程中，必须确保供配电平台的选择符合要求，在建造过程中要符合科学规范。通过科学规划与施工，建立了附属供配电构件的环境与节能规范，完成了建材与设备的能源消耗节能控制。为了实现这一点，必须在整体规划与设计中准确掌握对建筑材料与设备电气工程自动化的要求，并对其进行科学合理的调整。在节能管理中的停车位开发和设计中，使用易操作和控制的应用程序和操作平台，保证其能独立监控和调整供电和配电数据，完成对统计数据的即时收集，并直接显示，以便在工程施工中对电气设备进行监控和监督。

4 结语

总之，电气工程及其自动化技术在供配电系统节能控制中发挥着至关重要的作用。通过对供配电系统的深入分析和研究，我们认识到节能控制不仅能够显著降低能源消耗，提高能源利用效率，还能对电气工程的长远发展产生积极影响。在本文中，我们探讨了电气工程及其自动化供配电系统节能控制的多个方面，包括电气工程自动化网络、选择与构建配电节能平台、上位机的实现、降低线路输电损耗以及创新与优化供配电节能控制等。这些措施的实施，为实现供配电系统的智能化、高效化和可持续化发展提供了有力支持。

参考文献

[1]赵小猛.电气自动化技术在供配电系统中的应用研究[J].数字化用户,2023,29(2):103-105.

[2]王果,郭文凯,王长春.配电网拓扑辨识研究综述及展望[J].吉林大学学报(工学版),2023,53(2):312-327

[3]陶仁海.电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析[J].科技创新与应用,2022,12(36):189-192

[4]胡瑾.电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析[J].电脑爱好者(校园版),2023(10):173-174.