电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析

引言：随着社会经济的快速发展和能源需求的不断增长，供配电系统的能耗问题日益突出。在“碳达峰、碳中和”的战略目标下，加强电气工程及其自动化供配电系统的节能控制已成为行业的迫切需求和重要课题，当前我国电力行业正处于转型升级的关键阶段，智能电网、泛在电力物联网等新技术、新理念的兴起，为供配电系统的节能控制带来了新的机遇和挑战。本文将从技术创新和管理优化的角度，系统分析供配电系统节能控制的实现路径，为推进行业高质量发展贡献智慧和力量。

1 供配电系统的基本组成与工作原理

1.1 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。

1.2 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。

2 电气工程及其自动化供配电系统节能控制分析

2.1 数据采集端

数据采集端是供配电系统节能控制的重要组成部分，其主要包括灯光控制模块、暖通空调控制器、空气质量控制器等多种控制设备 [1]。灯光控制模块可以通过平台设备或遥控器，方便地管理设定范围内的所有智能开关，实现灯光的无线控制、集中远程控制等多种控制方式。

暖通空调控制器则配备了红外控制模块、强制电源控制模块、远程通信模块、电能管理模块以及自控模块等多种功能模块，通过利用平台控制软件，可以实现对空调的开关、温度、风速、运行模式等参数的精确控制，进而实现对空调的节能管理、远程集中控制等功能，有效减少空调系统的能源浪费。

空气质量控制器则主要用于接收一氧化碳检测仪上传的气体浓度信号，对室内空气质量进行实时监测和预警，一旦发现空气质量异常系统可以及时发出警示，提醒相关人员采取措施，避免因空气质量问题而造成的人身伤害，保障室内环境的安全和健康。

2.2 集中管控及监控端

集中管控及监控端采用先进的云端服务平台，统一集中管理每台边缘网关采集的数据信息，对数据进行处理、显示和报警并设置联动规则链，配置数据看板，实现数据的可视化展现，这种集中管控模式可以显著提高供配电系统的管理效率和节能水平。

在系统运行维护方面，通过平台对用户侧电网模型、设备人员管理、能源管理等各个环节进行科学、标准的多维度协同管理，可以实现无人值守或少人值守的运维模式，降低人力成本 [2]。同时系统还具备完善的权限管理功能，对不同级别的用户赋予不同的操作权限，提高报警信息的到达率，保证系统运行的安全性和可靠性。

此外，集中管控及监控端还支持远程控制功能，通过该系统管理人员不管身在何时何地，都可以远程查看企业内的配电情况，掌握设备运行状态，当出现异常报警事故时还可以通过远程操控及时处理并节约时间，从而最大限度的减少事故损失。

2.3 智慧用电保护装置

智慧用电保护装置是供配电系统节能控制的另一个重要组成部分，其具有数据监测、报表统计、远程分合闸、参数设置、区域管理、定时管理、权限管理、设备分组、共享设备、异常告警、故障定位、能耗分析等一系列功能，可以实现对供配电系统的全方位智能保护和节能管理。

在实时监测方面，智慧用电保护装置可以对区域内所有用电设备及线路的运行状态进行实时监测，及时发现设备异常和能源浪费问题。相比传统的人工巡检方式，该装置可以显著改善信息滞后问题，以数据的形式直观展示线路运行情况，一旦发现设备未正常关闭等浪费能源的情况，系统会立即发出警示，提醒相关人员及时处理，从而有效减少资源浪费。

在数据管理方面，智慧用电保护装置可以长时间存储系统运行数据，为管理者提供丰富的历史数据支撑，便于随时调取分析，为制定更加合理、高效的节能战略提供决策依据。当出现参量越限、开关变位等异常情况时，系统还会及时发出声光报警并在屏幕报警框内显示详细的报警内容，经操作员确认后可手动复位，大大提高供配电系统的自动化管理效率。

在电能管理方面，智慧用电保护装置可以通过对系统数据的深入挖掘和成本核算，准确识别电能消耗模式和主要耗电源，为用户提供精细化的能耗分析报告。基于这些分析结果，用户可以优化负荷管理策略，合理控制波峰电价时段的用电，减少非正常耗电，最终实现供配电系统的高效节能运行。

2.4 在供配电系统中应用抑制谐波装置

谐波是供配电系统中一种常见的电能质量问题，其不仅会导致电能浪费，还可能对变压器、电动机、可编程控制器等电气设备造成损害，降低设备使用寿命，在供配电系统设计中，应用抑制谐波装置是实现节能增效的重要手段之一。

工厂在进行供配电系统设计时，应充分考虑谐波问题的危害性，合理配置抑制谐波装置，以达到节约电能的目的。常见的抑制谐波装置包括有源滤波器和无源滤波器两大类，其中有源滤波器可以动态跟踪负载的谐波变化，实时注入相同频率、相反相位的补偿电流，从而有效抑制谐波；无源滤波器则通过串联电抗器和并联电容器等无源元件构成谐振支路，吸收特定频率的谐波电流，降低谐波含量 [3]。

在实际应用中，需要根据供配电系统的具体情况，合理选择有源滤波器、无源滤波器或两者相结合的方式，以达到最佳的谐波抑制效果，同时在进行抑制谐波装置的安装和调试过程中，还必须充分考虑各种因素的影响，如谐波源的类型和分布、系统阻抗特性、负载变化等，以便采取针对性的措施，确保抑制谐波装置的可靠运行，在供配电系统中应用抑制谐波装置可以有效降低谐波对电能质量和设备可靠性的不利影响。

结束语：

本文深入分析了电气工程及其自动化供配电系统节能控制的关键技术和实现策略，强调了数据采集、集中管控、智慧用电保护以及谐波抑制等方面的重要作用。未来，需要继续加强基础理论研究，突破核心技术瓶颈，优化控制算法和管理模式，促进节能控制技术与新一代信息通信技术的深度融合，不断提升供配电系统的智能化、精细化管理水平。

参考文献：

[1] 肖桦 . 电气工程及其自动化供配电系统中节能控制技术的应用研究[J]. 中国设备工程 ,2025,(07):98-100.

[2] 林立宁 . 电气工程自动化及供配电系统节能控制研究 [J]. 通讯世界 ,2024,31(03):123-125.

[3] 张增亮 . 探究电气工程及其自动化供配电系统节能控制策略 [J]. 通讯世界 ,2024,31(01):85-87.