电厂设备电气自动化系统的节能控制探析
刘黄
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刘黄,. 电厂设备电气自动化系统的节能控制探析[J]. 传感器研究,2025.3. DOI:10.12721/ccn.2025.157025.
摘要:
在当前阶段,电子信息技术在电力设施自动化领域的运用日益广泛,这一趋势结合节能的理念促进了电气设备的更新与改良。针对此现象,本文旨在对电厂设备电气自动化系统中的节能控制技术进行研究和分析,以供业界同仁参考和借鉴。
关键词: 电厂设备电气自动化应用
DOI:10.12721/ccn.2025.157025
基金资助:

电力生产实体中,众多复杂组件的协同工作确保了电力稳定供应的可行性。随着各行各业对电力需求的不断攀升,电力生产单位亟须对电气系统进行全面优化,强化自动化与节能技术的综合应用,进而推动企业持续发展,优化电能供应状况。因此,推进节能监控显得格外重要,电力运营管理需深入掌握电气自动化的核心价值,推广节能观念与智能技术在生产中的运用,以提高电力生产的整体效能。

一、电厂电气自动化技术概述

(一)功能

电力自动化技术,在电力工程科技领域占据关键地位,集监测、控制与通信保障等多重功能于一体,对于优化发电企业的设备运维管理具有至关重要的影响。其在降低成本的同时,规范性和效益性均显著超越了旧式电气技术,更契合当前电力系统运行的高标准要求。该系统结构划归为三个层面:设备层主旨在简化二次回路连接,使构造更为简洁,同时保障发电设施稳健运行;综合控制层致力于提高对系统的操控灵活性,负责对设备进行严格监测;而位于枢纽地位的网络信息层,承担着信息综合处理的重任,提升全自动操控的工作效果。通过这样的层次化管理,电力自动化技术呈现出的高效性与先进性为电力行业带来了质的飞跃。

(二)构成

电力工程中电气自动化系统的构架复杂多变,涉及诸多方面:包括但不限于数据的采集、分析处理以及电力运行的智能控制。这一复合性系统工程呈现其技术整合性,多技术的交汇确保了系统稳健性,促进自动排查故障以及执行安全防范措施。在控制架构方面,采取了分层分布式的设计思路,主要包括间隔层、站控层和通信管理层。特别地,站控层负责系统监控,通信管理层进行设备的综合管理。这些层次的有机结合,保障了系统整体的协调运行。

(三)特点

就部署位置及其数量而言,电气自动化设备通常安置于配电室、电动机控制中心等,面临众多元件和高度复杂性的管理及维修挑战。相对热工系统,这些设备的操作频率较低,有的设备或需数月方能启动一次。尽管设备构造逻辑较为简单,但操作机构相对复杂,涉及DCS系统的控制方式。两台设备发生变化时的独立维修不会对其他机组造成影响。电控模式究其核心,是确保操控过程中权威性的独占。在构建电子控制系统(ECS)的过程中,其系统构架互联于分布式控制系统(DCS)的方式,构成了分散控制系统可靠性的根基。设备运作启停的规范流程、异常状态的实时监测以及紧急状况下处理方案的落实,这些元素综合施力,确保系统运转的高效率及可靠性。

二、电厂电气自动化中节能技术应用

(一)输电过程中节能

在电力系统的运行过程中,电能传输势必伴随着一定量的能量损耗,因此,控制和最小化输电过程中的能源损失显得尤为关键。电阻效应是导致电能在传输过程中损耗和流失的主要原因,此现象主要因电缆横截面积、长度、材料属性及环境温度等因素造成,其中环境温度对输电效率的影响尤为显著。通过恰当调节环境温度,能够有效提高输电系统的能源使用效率。电缆的传输距离也直接影响能耗水平,传输越远,电阻越大,能源损失也越重。因此,根据工程需求,尽可能缩短电缆长度,减少不必要的弯曲,采用直线布局可以有效降低能源损耗。在一些环境条件恶劣的区域,技术人员需针对当地情况进行全面考量,精心规划线路长度,以降低电力传输过程中的能耗。电缆横截面积的大小也是影响能耗的关键因素,在其他条件固定的前提下,横截面积越大,能耗越低。

(二)电气设备的合理选用

自动化操作依赖众多装备的协同工作,每一种设备承担着特定功能,为整个系统提供动力和效率。这些设备相互之间联系密切,某些装备不应同时运作,因此在减少能耗的过程中,需要进行精准的规划和设计。通过对电能消耗状况的详尽分析,科学地规划设备投入运作的数量和时机,能够有效减少总体设备需求,从而达到节约能源的目的。

特别是在变压器的应用上,作为电力系统中不可或缺的核心组件,相对于其他传统装备,变压器的稳定性高,易受环境变量干扰少,能量损失低。然而,随着项目规模的扩张,变压器的负载增大,增加了对系统稳定性的挑战。针对当前电力自动化装备的实际情况,通过调整变压器使用状态和选择合适的类型能有效降低能源消耗。许多变压器在超负荷状况下运作,这将增加故障发生的可能性,导致能源的不必要损耗。因此,挑选性能出众且节能效果显著的变压器,或通过采用三相四线制等技术手段可以有效应对此问题,从而全面提升电力系统的能效表现。

(三)无功补偿的合理应用

在配电网络内部,对电阻以及电压的监管需保持高度的谨慎性,此做法势在通过增强补偿器的实效性,进而达到降低能量消费的目标。在电力自动控制体系运作时,能量耗费巨大,无功补偿作为一种技术手段的综合运用,保证了供电系统运行的稳定性,同时促进了电力设备与自动化控制系统在节能效能上的持续深化。就配电线缆领域的无功功率补偿而言,鉴于其作为电网框架的关键构建且使用频繁,配电线路的能量损耗显著;基于此,着重配电线路上能量管理的优化成为电力自动化降耗的核心所在。在此领域内部署无功补偿手段,可以明显控制线路的功耗,有效地减低能量损耗。鉴于电厂配电线路的复杂性,在应用自动化技术进行补偿时,需结合现场实际情况,采用自动化控制、设定值补偿、集中与分散化的优化策略进行细致的管理。在无功补偿装置的部署环节,建议控制设备容量在15%的范围左右,同时将电容器安置于电力网络的核心区域,并且在电路负荷之上安装补偿电容器,以提高其功能效率。至于配电网的支线,关键在于调控支路所产生的无功功率,以此减少支线对能量的过度索取,从而有效压减整体能耗。在决定补偿位置上,以最大负荷支路为判定依据,进行合理评估与决策。

三、建立智能化的控制系统

在智能化控制系统方面,较之于传统电力系统的手动调控,该技术呈现出卓越的灵活性与自主化程度,显著降低了电网失效的风险,提升了电能传输的服务品质。智能电网的部署,为维护人员带来极大便利,其可轻松实施电网调节与维护任务。此外,电网调度系统稳定性的提升,优化了检修流程,增效了电网调度系统的综合性能。在电力自动化的核心链环 - 智能控制领域内,自然觉察到智能化的存在。随着电力设备融合智能技术,其操作可实现远程管控,大量减少了系统潜在的危险因素,确保工作人员的人身安全,减轻其劳动强度,并显著优化了系统运作的效率。得益于智能化带来的推动,电力自动化系统展现更为明确的自动化和高效化趋势。智能化技术在未来可能预见到更为广泛的应用领域,其对增进社会福祉、推动国家发展将起至关重要的作用。

电力设备的设计程序牵涉复杂,施行该项工作的专业人士需具备电路、变压器、能源及电磁领域的深厚知识。相较于既往繁冗的设计流程,现今的检验反馈机制更显艰辛,常造成人力、物力与财力投入的大规模流失。然而,智能技术的融合应用正在改写电力自动化系统的设计蓝图,该技术的采用不仅缩短了设计流程所需时间,提高了设计方案的品质,同时推进了设计效能的提升。因此,电气工程领域中自动化与智能化技术的综合应用,在设计优化等多个维度拥有极为广阔的拓展空间。

四 总结:

在电力系统领域,自动化技术与节能技术的融合应用被视为大趋势。随着我国电力行业向自动化转型的过程中,对于节能技术的需求与日俱增。电力企业亟须将自动化技术引入电气工程系统,以配合城市化与工业化快速进展的背景下,大规模资源消耗与能源种类减少的挑战,实施节能电气自动化措施,有效节约能源。经济与社会的迅速发展并伴随信息技术的升级,推动了电力系统自动化水平的持续提高。在这一过程中,节能技术的发展成了不可逆转的趋势。

参考文献:

[1]任武杰.电厂电气综合自动化系统的分析[J].矿业装备,2021.

[2]高文博.基于电厂设备电气自动化系统的节能控制研究[J].现代信息科技,2020.

[3]杜瑞.电厂电气自动化系统改造与升级[J].当代化工研究,2021.

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