自動化專題作業(yè)

1、自動化專題學(xué)院： 自動化 專業(yè)： 自動化 學(xué)生： 引言：自動化專題專題一：自動化自動化跨入低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代從黑到綠，從高碳到低碳以高效、潔凈及低碳排放為標(biāo)志的“低碳經(jīng)濟(jì)”已悄然向我們走來。目前，低碳經(jīng)濟(jì)已成為全球經(jīng)濟(jì)的潮流和趨勢。低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也將迎來“新的工業(yè)革命”。低碳技術(shù)有全球應(yīng)用價(jià)值，收益效應(yīng)明顯。氣候變化是全球性問題，這意味著一項(xiàng)有效的低碳技術(shù)可以在世界各國推廣應(yīng)用，新技術(shù)在廣泛應(yīng)用的過程中將獲得較高盈利。在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的“低碳經(jīng)濟(jì)”成為全球的熱點(diǎn)。低碳經(jīng)濟(jì)的主要內(nèi)容是節(jié)能減排，先進(jìn)的自動化技術(shù)正是推動各行業(yè)節(jié)能減排的有效武器。歐美發(fā)達(dá)國家大力推進(jìn)

2、以高能效、低排放為核心的“低碳革命”著力發(fā)展低碳技術(shù)，并對產(chǎn)業(yè)、能源、技術(shù)、貿(mào)易等政策進(jìn)行重大調(diào)整，以搶占先機(jī)和產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。低碳經(jīng)濟(jì)的爭奪戰(zhàn)，已在全球悄然打響。這對中國，是壓力，也是挑戰(zhàn)。自動化專業(yè)在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)過程中擁有著巨大的市場空間。2010年，全球“低碳”風(fēng)勁吹，我國更是將“低碳”提上經(jīng)濟(jì)日程。大到剛落幕的“兩會”低碳提案、即將到來的上海世博會低碳城市概念，小到身邊的廣告牌、大字橫幅、互聯(lián)網(wǎng)，“低碳”二字正以前所未有的曝光率走進(jìn)我們的視野。由此孕育出的低碳經(jīng)濟(jì)更是作為一種可持續(xù)發(fā)展生產(chǎn)模式被大家所認(rèn)可。到2020年中國的碳強(qiáng)度減排目標(biāo)是比2005年減少40%45%，“十二五”期間二氧化

3、碳的減排，總體上實(shí)現(xiàn)起來有三大途徑：第一個(gè)途徑是靠節(jié)能；第二個(gè)途徑是能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，特別是低碳能源的發(fā)展，能源消耗的碳折算系數(shù)就會相應(yīng)減少；第三個(gè)途徑是增加碳匯，森林碳匯、草原碳匯，也包括增加一些新的技術(shù)，比如像CCS碳捕捉和封存技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)減碳。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)為我國實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)方式的根本轉(zhuǎn)變提供了難得的機(jī)遇。走低碳發(fā)展道路，既是應(yīng)對全球氣候變化的根本途徑，也是國內(nèi)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)有利于突破我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中資源和環(huán)境瓶頸性約束，走新型工業(yè)化道路；有利于順應(yīng)世界經(jīng)濟(jì)社會變革的潮流，形成完善的促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的政策機(jī)制和制度保障體系；有利于推動我國產(chǎn)業(yè)升級和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，打造我國未來的

4、國際核心競爭力；有利于推進(jìn)世界應(yīng)對氣候變化的進(jìn)程，樹立我國對全球環(huán)境事務(wù)負(fù)責(zé)任的發(fā)展中大國的良好形象。自動化技術(shù)是服務(wù)于人類社會多方面、各領(lǐng)域的橫斷科學(xué)技術(shù)，它為社會的可持續(xù)發(fā)展正作出貢獻(xiàn)。社會在改變，科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力，必會跟著變化，自動化跨入低碳經(jīng)濟(jì)新時(shí)代。面對美好的前景和巨大的商機(jī)，吸收新技術(shù)、創(chuàng)新自動化技術(shù)以及打造核心競爭力和自主品牌成為自動化企業(yè)當(dāng)前的首要任務(wù)?！伴L風(fēng)破浪會有時(shí)，直掛云帆濟(jì)滄海?！保J(rèn)清當(dāng)前形勢、致力于可持續(xù)發(fā)展、突破創(chuàng)新，自動化業(yè)必將風(fēng)光無限、與祖國同輝。在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，自動化專業(yè)主要的發(fā)展領(lǐng)域在哪些方面呢？無線通訊。國際主流自動化供應(yīng)商與專業(yè)廠商所推出的無線技

5、術(shù)與產(chǎn)品層出不窮，無線傳輸進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的趨勢無可質(zhì)疑。無線技術(shù)的安全性、可靠性、性價(jià)比以及無線通信技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用方案，將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。無線通信技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，一直是提升汽車產(chǎn)品更安全、更人性、更舒適、更有科技含量方面性價(jià)比的重要技術(shù)力量。隨著高能耗的時(shí)代即將過去，新能源電動汽車的時(shí)代已經(jīng)走來，ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)和定位跟蹤技術(shù)將在電動汽車產(chǎn)業(yè)開始發(fā)揮更為耀眼的應(yīng)用光芒，比肩過去無線領(lǐng)域的那些前輩。除汽車產(chǎn)業(yè)外，由于其結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、高可靠性和超強(qiáng)自組網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，ZigBee無線通信技術(shù)在自動控制，地理信息系統(tǒng)、城市公交、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域也有

6、著巨大的市場。 智能電網(wǎng)。人們對能源的需求不斷增長，而電力公司希望對輸送和配置進(jìn)行優(yōu)化，以減少拉閘限電頻率，因此電網(wǎng)的智能化就勢在必行。智能電網(wǎng)將改善用電高峰期的困難，并實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的分布式和分散性。未來智能電網(wǎng)市場的增長潛力是巨大的，而智能電網(wǎng)的發(fā)展離不開嵌入式處理器和微控制器。以提供低功耗和低成本的解決方案，包括帶LCD驅(qū)動器的MCU、用于電力調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字信號控制器、集成ZigBee的無線解決方案的自動化企業(yè)商機(jī)無限。電機(jī)節(jié)能。電機(jī)耗電占社會總耗電量的60以上，電機(jī)節(jié)能備受市場關(guān)注。我國經(jīng)濟(jì)增長直接帶動了電動機(jī)的需求，2008年全國發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)7.9億kw，預(yù)計(jì)2011年將達(dá)到10

7、億kw，年均凈增7.000萬kw。若按發(fā)電機(jī)與電動機(jī)1：3.5的經(jīng)驗(yàn)比例估算，相應(yīng)的電動機(jī)總?cè)萘磕昃鶅粼黾s2億kw，電動機(jī)市場規(guī)模約800億元?！笆晃濉币?guī)劃明確要求，至2010年單位GDP能耗要比2005年下降20，其中作為十大節(jié)能重點(diǎn)工程之一的電機(jī)行業(yè)的目標(biāo)是電機(jī)的平均能耗下降2030。雖然電機(jī)節(jié)電系統(tǒng)機(jī)會眾多，但也面臨介入困難的尷尬局面。從長遠(yuǎn)看來，調(diào)速技術(shù)將廣泛應(yīng)用于各類交流電機(jī)，率先應(yīng)用變頻技術(shù)的企業(yè)將有很大的市場潛力。能源。能源是每個(gè)自動化企業(yè)都著力開發(fā)的市場，且能源管理已成為自動化之于工業(yè)的新價(jià)值。能源新政中，火電將失寵，核電、風(fēng)電、水電成為主角。這一變化的結(jié)果是：除去核電的流程

8、行業(yè)特征，風(fēng)電及水電更趨于工廠自動化特征，也即電力行業(yè)的流程特征漸弱，順序控制、傳動控制、運(yùn)動控制、SCADA需求漸強(qiáng)。就產(chǎn)品市場而言，電力行業(yè)對PLC、專用控制系統(tǒng)、變頻器及伺服系統(tǒng)的貢獻(xiàn)度將會更大。智能建筑。以建筑物為平臺，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境。而光伏發(fā)電與建筑的結(jié)合，成為了國家引爆光伏發(fā)電內(nèi)需的第一個(gè)切入點(diǎn)。光伏與建筑一體化是未來智能建筑發(fā)展的趨勢。 綠色工廠。目前還有沒一個(gè)明確的定義。筆者將其定義為數(shù)字化工廠+節(jié)能環(huán)保，即工廠通過擬制造技術(shù)、

9、計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成系統(tǒng)、自動化以及強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、節(jié)能照明技術(shù)和環(huán)保技術(shù)，來提高產(chǎn)能、降低功耗，達(dá)到污染、零排放，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化和未來可持續(xù)發(fā)展。數(shù)字化工廠，可謂是自動化業(yè)的傳統(tǒng)市場，但隨著國家推進(jìn)“工業(yè)化”和“信息化”的融合和現(xiàn)代化技術(shù)改造，對工廠提出了新的要求。工控機(jī)（IPC）、機(jī)器人、工業(yè)以太網(wǎng)、PLC、嵌入式、伺服變頻、機(jī)器視覺、傳感器等自動化產(chǎn)品需求巨大。自動化企業(yè)在發(fā)掘新興市場時(shí)，傳統(tǒng)市場仍然需要深耕市場。專題二：工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線由于以太網(wǎng)具有應(yīng)用廣泛、價(jià)格低廉、通信速率高、軟硬件產(chǎn)品豐富、應(yīng)用支持技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，目前它已經(jīng)在工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中的資源管理層、執(zhí)行

10、制造層得到了廣泛應(yīng)用，并呈現(xiàn)向下延伸直接應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場的趨勢。未來工業(yè)以太網(wǎng)將在工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備之間的互連和信息集成中發(fā)揮越來越重要的作用，新型的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)與基本成熟的現(xiàn)場總線相結(jié)合是最普遍的，具體表現(xiàn)在： 物理介質(zhì)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)連線，如雙絞線、光纖等; 使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)連接設(shè)備(如交換機(jī)等)，在工業(yè)現(xiàn)場使用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī); 采用IEEE 802.3物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP協(xié)議組; 應(yīng)用層(甚至是用戶層)采用現(xiàn)場總線的應(yīng)用層、用戶層協(xié)議; 兼容現(xiàn)有成熟的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，如DCS、PLC等。這方面比較典型的應(yīng)用有如法國施耐德公司推出“透明工廠”的概念，即將工廠

11、的商務(wù)網(wǎng)、車間的制造網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場級的儀表、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成暢通的透明網(wǎng)絡(luò)，并與Web功能相結(jié)合，與工廠的電子商務(wù)、物資供應(yīng)鏈和ERP等形成整體。 隨著以太網(wǎng)通信速率的提高、全雙工通信、交換技術(shù)的發(fā)展，為以太網(wǎng)的通信確定性的解決提供了技術(shù)基礎(chǔ)，從而消除了以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信的主要障礙，為以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信提供了技術(shù)可能。為此，國際電工委員會IEC正著手起草實(shí)時(shí)以太網(wǎng)(Real-time Ethernet，RTE)標(biāo)準(zhǔn)，旨在推動以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的全面應(yīng)用。針對這種形勢，以浙江大學(xué)、浙大中控、中科院沈陽自動化研究所、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、重慶郵電學(xué)院等單位，在國家“

12、863計(jì)劃的支持下，開展了EPA(Ethernet for Plant Automation)技術(shù)的研究，重點(diǎn)是研究以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)，通過研究和攻關(guān)，取得了以下成果： 以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)獲得重大突破。針對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)信息短、周期性較強(qiáng)等特點(diǎn)和要求，經(jīng)過認(rèn)真細(xì)致的調(diào)研和分析，采用以下技術(shù)基本解決了以太網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備間通信的關(guān)鍵技術(shù)：實(shí)時(shí)通信技術(shù)。其中采用以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信、流量控制等技術(shù)，以及確定性數(shù)據(jù)通信調(diào)度控制策略、簡化通信棧軟件層次、現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)微網(wǎng)段化等針對工業(yè)過程控制的通信實(shí)時(shí)性措施，解決了以太網(wǎng)通信

13、的實(shí)時(shí)性?？偩€供電技術(shù)。采用直流電源耦合、電源冗余管理等技術(shù)，設(shè)計(jì)了能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)供電或總線供電的以太網(wǎng)集線器，解決了以太網(wǎng)總線的供電問題。遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)。采用網(wǎng)絡(luò)分層、控制區(qū)域微網(wǎng)段化、網(wǎng)絡(luò)超小時(shí)滯中繼以及光纖等技術(shù)解決以太網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸問題。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。采用控制區(qū)域微網(wǎng)段化，各控制區(qū)域通過具有網(wǎng)絡(luò)隔離和安全過濾的現(xiàn)場控制器與系統(tǒng)主干相連，實(shí)現(xiàn)各控制區(qū)域與其他區(qū)域之間的邏輯上的網(wǎng)絡(luò)隔離?？煽啃约夹g(shù)。采用分散結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、EMC設(shè)計(jì)、冗余、自診斷等可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)等，提高基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備可靠性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室EMC測試，設(shè)備可靠性符合工業(yè)現(xiàn)場控制要求。 起草了EPA國家標(biāo)準(zhǔn)。以工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信為

14、目標(biāo)，以工業(yè)控制工程師(包括開發(fā)和應(yīng)用)為使用對象，基于以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)+TCP/IP協(xié)議，起草了“用于工業(yè)測量與控制系統(tǒng)的EPA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和通信標(biāo)準(zhǔn)”(草案)，并通過了由TC124組織的技術(shù)評審。 開發(fā)基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線控制設(shè)備及相關(guān)軟件原型樣機(jī)，并在化工生產(chǎn)裝置上成功應(yīng)用。針對工業(yè)現(xiàn)場控制應(yīng)用的特點(diǎn)，通過采用軟、硬件抗干擾、EMC設(shè)計(jì)措施，開發(fā)出了基于以太網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場控制設(shè)備，主要包括：基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場設(shè)備通信模塊、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集器、軟PLC等成果。由于以太網(wǎng)有“一網(wǎng)到底”的美景，即它可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場設(shè)備控制層，所以被人們普遍認(rèn)為是未來控制網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案，

15、工業(yè)以太網(wǎng)已成為現(xiàn)場總線中的主流技術(shù)。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)服務(wù)于工業(yè)控制系統(tǒng)，其發(fā)展與控制技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)，而控制技術(shù)是應(yīng)生產(chǎn)工具/裝置的要求而產(chǎn)生的，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展與生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的。 人類發(fā)展的過程是一個(gè)生產(chǎn)力發(fā)展的過程，也是制造和使用工具水品提升的過程，我們經(jīng)過了最早的手工階段，然后機(jī)械化生產(chǎn)到現(xiàn)在的自動化生產(chǎn)以及將來的智能化生產(chǎn)，技術(shù)的提高不可不為之驚嘆。1973年，美國學(xué)者哈林頓博士提出計(jì)算機(jī)集成制造CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)的概念，其基本出發(fā)點(diǎn)是： 企業(yè)的名種生產(chǎn)經(jīng)營活動是不可分割的，要統(tǒng)一考

16、慮；整個(gè)生產(chǎn)制造過程實(shí)質(zhì)上是信息的采集、傳遞和加工處理的過程。 20多年來，CIMS的概念已從典型的離散型機(jī)械制造業(yè)擴(kuò)展到化工、冶金等連續(xù)或半連續(xù)制造業(yè)。CIMS與計(jì)算機(jī)綜合自動化制造系統(tǒng)是同義詞，是自動化程度不同的多個(gè)子系統(tǒng)的集成，如管理信息系統(tǒng)、制造資源計(jì)劃系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等。它面向整個(gè)企業(yè)，覆蓋企業(yè)的多種經(jīng)營活動，包括生產(chǎn)經(jīng)營管理、工程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造各個(gè)環(huán)節(jié)，即從產(chǎn)品報(bào)價(jià)、接受訂單開始，經(jīng)計(jì)劃安排、設(shè)計(jì)、制造直到產(chǎn)品出廠及售后服務(wù)等的全過程。 在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，CIMS被賦予了新的含義，即現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（C

17、ontemporary Integrated Manufacturing System）。將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于企業(yè)經(jīng)營的各個(gè)階段，通過信息集成、過程優(yōu)化及資源優(yōu)化，提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭力。 現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)控制、連機(jī)控制、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計(jì)等功能，保證現(xiàn)場設(shè)備完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)及運(yùn)行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠管理層，向工廠級MIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)。同時(shí)也可接受工廠管理層下達(dá)的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。因此，現(xiàn)場級與車間級監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工廠自動化及CI

18、MS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 傳統(tǒng)的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是，現(xiàn)場層設(shè)備與控制器之間的連接是一對一（一個(gè)I/O點(diǎn)對設(shè)備的一個(gè)測控點(diǎn)），即所謂I/O接線方式，信號傳遞4-20mA（傳送模擬量信息）或24VDC（傳送開關(guān)量信息）信號。這種傳統(tǒng)的連接方式存在信息量、開放性、可靠性、可維護(hù)性等方面還存在不足之處。 隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，許多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置等現(xiàn)場智能設(shè)備的功能迅速提升，內(nèi)置處理芯片，能夠完成諸如數(shù)模轉(zhuǎn)換、自診斷、量程轉(zhuǎn)換、回路調(diào)節(jié)等功能。對于這些智能現(xiàn)場設(shè)備，可以方便的增加一個(gè)串行數(shù)據(jù)接口，這樣，上位控制器就可以按其規(guī)定的通信協(xié)議，通過串行通信方式實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場

19、設(shè)備的監(jiān)控。如果設(shè)想全部或大部分現(xiàn)場設(shè)備都具有串行通信接口并具有統(tǒng)一的通信協(xié)議，控制器只需一根通信電纜就可將分散的現(xiàn)場設(shè)備連接，完成對所有現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控，這就是現(xiàn)場總線技術(shù)的初始想法?；谝陨铣跏枷敕ǎ褂靡桓ㄐ烹娎|，將所有具有統(tǒng)一的通信協(xié)議通信接口的現(xiàn)場設(shè)備連接，這樣，在設(shè)備層傳遞的不再是I/O（4-20mA/24VDC）信號，而是基于現(xiàn)場總線的數(shù)字化通信，由數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控及信息集成系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)的構(gòu)想始于20世紀(jì)70年代，隨著CIMS概念的提出，人們迫切希望能夠出現(xiàn)一種能夠用于工業(yè)環(huán)境，可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)起來價(jià)格便宜的通訊系統(tǒng)，來構(gòu)建工廠的底層網(wǎng)絡(luò)，

20、完成現(xiàn)場設(shè)備之間的數(shù)字化通信，并能夠于外界實(shí)現(xiàn)信息交換?，F(xiàn)場總線就是在這種需求背景之下出現(xiàn)的產(chǎn)物。北美和歐洲的自動化產(chǎn)品廠商和相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織都著手現(xiàn)場總線相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，由于行業(yè)和區(qū)域的差別，以及各個(gè)利益集團(tuán)為了維護(hù)自己的經(jīng)濟(jì)利益互不妥協(xié)，本來應(yīng)該統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)遲遲難以統(tǒng)一。與歐美發(fā)達(dá)國家相比，中國的工業(yè)通訊技術(shù)發(fā)展較晚，技術(shù)上一直處于跟隨狀態(tài)，至今沒有一種被全球廣泛認(rèn)可的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。但是現(xiàn)場總線運(yùn)用方面中國的發(fā)展非常迅速。相對其他自動化產(chǎn)品，中國在現(xiàn)場總線運(yùn)用方面起點(diǎn)比較高，國際上最主要的現(xiàn)場總線技術(shù)都可以在中國找到使用的案例，非流程行業(yè)使用現(xiàn)場總線已經(jīng)非常普遍，流程行業(yè)使用現(xiàn)場

21、總線技術(shù)也走在世界前列，目前世界上最大的兩個(gè)流程行業(yè)現(xiàn)場總線項(xiàng)目都在中國?？梢哉f在現(xiàn)場總線運(yùn)用方面中國與國際水平保持同步。而在未來今年內(nèi)，現(xiàn)場總線仍將保持主流地位。 專題三：智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)發(fā)展成國家戰(zhàn)略全球向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，使新能源裝備受到更多關(guān)注，協(xié)調(diào)統(tǒng)籌新能源發(fā)電入網(wǎng)的智能電網(wǎng)，自然備受矚目。國網(wǎng)能源研究院副院長胡兆光說：“低碳電力=綜合資源戰(zhàn)略規(guī)劃（清潔發(fā)電+能效電廠）+智能電網(wǎng)，能效電廠就是需求側(cè)管理，是指導(dǎo)用戶科學(xué)用電、合理用電、節(jié)約用電，智能電網(wǎng)的內(nèi)涵又包括智能輸電網(wǎng)和智能配電網(wǎng)等?！痹谶@個(gè)鏈條上，智能電網(wǎng)所發(fā)揮的作用巨大，由智能電網(wǎng)帶動的相關(guān)設(shè)備廠商必然受到更多關(guān)注。智能電網(wǎng)可以

22、解決精確供能、電力需求側(cè)管理、電網(wǎng)自由接入、多電源互動以及分散儲能等問題，它不僅服務(wù)于大電網(wǎng)，而且服務(wù)于我們的電力終端用戶，有可能大大改變我們未來的生活。 智能電網(wǎng)和新能源成為電力行業(yè)關(guān)注熱點(diǎn)。智能電網(wǎng)首次寫入政府工作報(bào)告，10月18日，國務(wù)院出臺關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定，新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)名列七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之中。繼2009年中國堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)啟動，到2010年智能電網(wǎng)首次進(jìn)入溫總理的政府工作報(bào)告，再到國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)制定智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，一股巨大的產(chǎn)業(yè)投資機(jī)會正在向市場釋放。電網(wǎng)企業(yè)智能電網(wǎng)建設(shè)工作正步入正軌，產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到各級政府關(guān)注。 而新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展將

23、促進(jìn)電網(wǎng)側(cè)盡快解決并網(wǎng)問題。目前我國的新能源產(chǎn)業(yè)化遭遇瓶頸性過剩的威脅，下游并網(wǎng)接入問題尚未得到有效解決。智能電網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用將打破新能源產(chǎn)業(yè)的瓶頸，進(jìn)而加快新能源產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，并使新能源在我國能源結(jié)構(gòu)的占比得到實(shí)質(zhì)性的提升，因此，對于新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，智能電網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用迫在眉睫。智能電網(wǎng)建設(shè)階段將主要帶動我國的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備制造、電力自動化產(chǎn)品研發(fā)制造、電力信息化技術(shù)研發(fā)與服務(wù)、電力通信技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品制造等一系列產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，市場面臨巨大的機(jī)遇。據(jù)研究機(jī)構(gòu)賽迪顧問預(yù)計(jì)，20092015年間，智能電網(wǎng)建設(shè)帶動的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將接近2萬億元。智能電網(wǎng)的建設(shè)將帶動起一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，智能電網(wǎng)

24、產(chǎn)業(yè)將促進(jìn)多種產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級。從智能電網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看，每個(gè)細(xì)分領(lǐng)域具備不同的投資機(jī)會和進(jìn)入方式。另外，電力增值服務(wù)以及互動終端領(lǐng)域，將是伴隨智能電網(wǎng)建設(shè)，而逐步發(fā)展壯大的一類產(chǎn)業(yè)，也是未來一個(gè)重要的新興市場。智能電網(wǎng)通過需求側(cè)管理提高終端響應(yīng)能力，如果一座建筑、一個(gè)工廠有無數(shù)個(gè)電動機(jī)，電梯、水泵、風(fēng)機(jī)都要電動機(jī)運(yùn)行，電動機(jī)在啟動時(shí)的電流是運(yùn)行電流的57倍，如果同時(shí)啟動將占用大量供電系統(tǒng)的負(fù)荷容量，造成供電設(shè)備裝機(jī)容量和投資巨大，但是如果我們通過智能控制，將電機(jī)啟動時(shí)間錯(cuò)開，就可以節(jié)約大量的電力負(fù)荷和相關(guān)投資，這對于智能電網(wǎng)來講是很容易就能實(shí)現(xiàn)的，這樣就可以大大提高電力系統(tǒng)效

25、益。奧巴馬的能源新政使“智能電網(wǎng)”和“智慧能源”成為全球能源界熱議的焦點(diǎn)，在國內(nèi)也已成為一系列能源研討會的主要議題，專家們對于發(fā)展智能電網(wǎng)的重要性和宏觀意義認(rèn)識高度一致。但在一些具體問題上，特別是通過具體事例描述智能電網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)用途時(shí)，專家們的意見卻迥然不同，可謂仁者見仁，智者見智。一些專家的構(gòu)想也使大家陷入迷茫。有一位著名專家提出發(fā)展智能電網(wǎng)就是要將220kV的輸電線路上架設(shè)光纜，使信息控制水平得以提升。事實(shí)上，中國早已完成220kV輸電線路的光纖化通訊，110kV的輸電線路及變電站基本也采用了光纖通訊，在許多更低等級的輸電線路和變電站，甚至開閉站上都采用的各種先進(jìn)的通訊控制手段。中國的電

26、網(wǎng)是全球最先進(jìn)的電網(wǎng)之一，多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)先于世界，信息智能化控制管理水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國，甚至歐洲、日本，電網(wǎng)反應(yīng)速度已經(jīng)達(dá)到毫秒級，跨大區(qū)域的統(tǒng)一電網(wǎng)正在逐步形成，這些都是美國在未來1020年的奮斗目標(biāo)。但是，中國的電網(wǎng)企業(yè)仍然感到電網(wǎng)不夠安全，停電事故還是時(shí)有發(fā)生，電網(wǎng)難以滿足未來經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，所以國家電網(wǎng)提出要建設(shè)一個(gè)“堅(jiān)強(qiáng)的國家電網(wǎng)”。低碳經(jīng)濟(jì)是智能電網(wǎng)發(fā)展的必由之路 傳統(tǒng)電網(wǎng)存在不支持大規(guī)模間歇性電源與分布式電源接入、輸電損失巨大、且用戶無法互動等問題，無法滿足低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求，而智能電網(wǎng)作為先進(jìn)信息技術(shù)和高級物理電網(wǎng)的充分結(jié)合，是解決未來能源輸送問題的理想方案，是電網(wǎng)發(fā)展的大勢所趨

27、。按照我國智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，預(yù)計(jì)能創(chuàng)造近萬億元市場需求。2012年前是特高壓建設(shè)高峰期，相關(guān)設(shè)備需求將成倍增長；2015年前數(shù)字化變電站將完全替代傳統(tǒng)變電站，預(yù)計(jì)帶來每年65億元的市場需求，較傳統(tǒng)變電站自動化市場規(guī)模提高近60%；2009-2013年用電信息采集系統(tǒng)投資將達(dá)800億元，需求年復(fù)合增長率為40%。智能電網(wǎng)是新能源和可再生能源能否成功上網(wǎng)、插電式新能源汽車能否成功充電的關(guān)鍵，是低碳經(jīng)濟(jì)中的核心，重點(diǎn)關(guān)注榮信股份、國電南瑞、特變電工、長城開發(fā)、思源電氣和安泰科技。智能電網(wǎng)是節(jié)能減排和清潔能源接入的紐帶，是為各部委、兩大電網(wǎng)公司共同推動的，最具有政策一致性的領(lǐng)域。大電網(wǎng)時(shí)代伴隨著大國低

28、碳經(jīng)濟(jì)的到來而到來，低碳經(jīng)濟(jì)所關(guān)注的用戶端節(jié)能和發(fā)電端清潔同時(shí)需要電網(wǎng)的高度智能化。建筑節(jié)能已日趨成為建筑智能化的發(fā)展方向。中國能源消耗處于全球前列，而建筑能耗更是占社會總能耗的25%。按照"十一五"規(guī)劃，建筑行業(yè)要完成節(jié)能達(dá)1.01億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，建筑節(jié)能總面積達(dá)21.46億平方米，而相較于政府的節(jié)能目標(biāo)，目前來看實(shí)現(xiàn)難度較大，單位GDP能耗下降20%的目標(biāo)至2008年底僅下降了8.5%，政府未來進(jìn)一步完善節(jié)能政策仍具有較大的緊迫性。 中國電力已有良好基礎(chǔ)，只要能從實(shí)際國情出發(fā)，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，制定正確電力變革方向、目標(biāo)的智能電網(wǎng)戰(zhàn)略，在政府良好的政策環(huán)境和有效組織下，集國家

29、 之力量，在實(shí)施中能將有限資源包括資金、人力、技術(shù)發(fā)揮最大的社會效益，在市場化電力管理體制建立條件下，中國電力變革實(shí)效在未來二、三十年中達(dá)到甚至超越發(fā)達(dá)國家是完全可能的。中國“智能電網(wǎng)”以安全、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔、低碳為核心。中國“智能電網(wǎng)”基本形態(tài)：發(fā)送供用儲、信息和電力流雙向互動系統(tǒng)，集中統(tǒng)一與分散分布相結(jié)合的電源結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度?！爸悄茈娋W(wǎng)”的核心和基本形態(tài)是在傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)上的擴(kuò)展和變革，但不論如何變革，統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度是不變的，只是“智能電網(wǎng)”的調(diào)度更重要，難度更大，技術(shù)支撐要更完善，理念、體制、管理更新更迫切。中國“智能電網(wǎng)”建立要應(yīng)用或研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)：電力儲能、電力電子、智能電表、高溫

30、超導(dǎo)、特和超高壓交直流輸變電、靈活交流輸電和潮流控制、低碳排放清潔電源、可再生能源發(fā)電和分布式能源系統(tǒng)等先進(jìn)電力技術(shù)；現(xiàn)代傳感測量、通信、集成、控制等先進(jìn)數(shù)字電子技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)是手段，非核心與宗旨。專題四：半實(shí)物仿真隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，市場競爭對企業(yè)的產(chǎn)品多樣性和新品開發(fā)速度提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，同時(shí)對機(jī)電系統(tǒng)魯棒性及可靠性的要求也日益增加。目前許多大型的機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法仍然是完全基于軟件仿真的開發(fā)過程，由于開發(fā)過程中只實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制原理和控制算法的驗(yàn)證，最終樣機(jī)硬件系統(tǒng)性能難以保證，一方面系統(tǒng)硬件部分未進(jìn)行仿真測試，另一方面往往會出現(xiàn)軟件代碼甚至代碼運(yùn)行硬件環(huán)境不可靠（如：新設(shè)計(jì)

31、制造的電機(jī)控制器本身存在缺陷）等問題，最終導(dǎo)致項(xiàng)目周期和成本增加，甚至還可能導(dǎo)致項(xiàng)目以失敗告終。半實(shí)物仿真技術(shù)的出現(xiàn)徹底改變了傳統(tǒng)啟發(fā)式開發(fā)方法，使得面向應(yīng)用的現(xiàn)代開發(fā)方法成為可能。半實(shí)物仿真技術(shù)在系統(tǒng)開發(fā)的初期階段就引入可靠性高的實(shí)時(shí)軟/硬件環(huán)境做技術(shù)保障，并貫穿于整個(gè)系統(tǒng)研發(fā)過程中，滿足現(xiàn)代機(jī)電系統(tǒng)高效、精確、快速的設(shè)計(jì)要求，從而最大限度減少樣機(jī)系統(tǒng)試制次數(shù)，提高設(shè)計(jì)和開發(fā)效率。基本概念：半實(shí)物仿真技術(shù)是將實(shí)際系統(tǒng)的一部分用數(shù)學(xué)模型加以描述，并轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡婺Ｐ驮谟?jì)算機(jī)上運(yùn)行，將系統(tǒng)的另一部分以實(shí)物形式引入仿真回路，如下圖所示。半實(shí)物仿真技術(shù)包括兩方面：快速控制原型（Rapid Control

32、 Prototype，簡稱RCP）在機(jī)電系統(tǒng)開發(fā)初期，通過半實(shí)物仿真平臺，工程師將系統(tǒng)仿真軟件框圖與實(shí)際控制對象相連，并對控制對象進(jìn)行多次在線的試驗(yàn)來驗(yàn)證控制系統(tǒng)軟、硬件方案的可行性，從而可避免軟件仿真中對實(shí)際控制對象建模不精確而導(dǎo)致仿真結(jié)果不準(zhǔn)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了控制算法更高效、精確的驗(yàn)證。硬件在環(huán)仿真（Hardware In Loop，簡稱HIL）在控制器設(shè)計(jì)完成后必須對其進(jìn)行詳細(xì)的測試，如果按傳統(tǒng)的測試方法，用真實(shí)的對象或環(huán)境進(jìn)行測試，無論是人員、設(shè)備還是資金都需要較大的投入，而且周期長，不能進(jìn)行極限條件下的測試，試驗(yàn)的可重復(fù)性差，所得測試結(jié)果可記錄性及可分析性都較差。通過半實(shí)物仿真平臺，采用

33、真實(shí)的控制器，被控對象或者系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境部分采用實(shí)際的物體、部分采用實(shí)時(shí)數(shù)字模型來模擬，進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的仿真測試，可以任意模擬控制對象運(yùn)行及故障狀態(tài)，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)控制軟件錯(cuò)誤排查、系統(tǒng)極限及失效測試，從而得到整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)的完整性能預(yù)測與分析。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般包括系統(tǒng)建模、算法設(shè)計(jì)、軟件和硬件的設(shè)計(jì)以及性能測試等；涉及控制理論、機(jī)電技術(shù)、軟件開發(fā)、電路設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的知識。這意味著設(shè)計(jì)人員不僅需要進(jìn)行軟件編程和查錯(cuò)，還需進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，一方面對設(shè)計(jì)人員的能力要求較高，再者也會導(dǎo)致開發(fā)時(shí)間過長。同時(shí)對于這種順序的開發(fā)過程，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，就必須從頭進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，延誤項(xiàng)目進(jìn)度。半實(shí)物仿真技術(shù)的

34、發(fā)展，為解決上述問題提供了新的途徑和良好的發(fā)展前景。用戶可以在系統(tǒng)硬件組裝之前，建立平臺控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真回路，實(shí)現(xiàn)控制軟件代碼在接近于真實(shí)的環(huán)境中執(zhí)行，評估各種算法的優(yōu)劣，優(yōu)化系統(tǒng)，還可以盡早發(fā)現(xiàn)控制軟件的設(shè)計(jì)問題，極大地加快了控制系統(tǒng)的開發(fā)速度。由于半實(shí)物仿真在縮短開發(fā)時(shí)間以及消減開發(fā)成本上的優(yōu)勢，許多商業(yè)公司紛紛推出快速控制原型實(shí)時(shí)仿真和開發(fā)平臺，如：美國Mathworks公司開發(fā)了基于Simulink的代碼自動生成環(huán)境RTW；德國dSPACE公司開發(fā)的一套基于RTW的控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)環(huán)境下的開發(fā)和測試平臺dSPACE；加拿大Quanser公司開發(fā)的一套基于MATLAB/RTW的控制系統(tǒng)開

35、發(fā)及半實(shí)物仿真的軟硬件集成一體化平臺QStudioRP。半實(shí)物仿真系統(tǒng)一般由以下幾個(gè)部分組成：1）仿真計(jì)算機(jī)：它是實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的核心部分，它運(yùn)行實(shí)體對象和仿真環(huán)境的數(shù)學(xué)模型和程序。一般地，采用層次化、模塊化的建模方法，將模塊化程序劃分為不同的速率塊，在仿真計(jì)算機(jī)中按速率塊實(shí)時(shí)調(diào)度運(yùn)行。2）物理效應(yīng)設(shè)備：它是模擬復(fù)現(xiàn)真實(shí)世界的物理環(huán)境，形成仿真環(huán)境或稱虛擬環(huán)境。3）接口設(shè)備：仿真計(jì)算機(jī)輸出的驅(qū)動信號經(jīng)接口變換后驅(qū)動相應(yīng)的物理效應(yīng)設(shè)備。接口設(shè)備同時(shí)將操作人員或?qū)嵨锵到y(tǒng)的反饋信號調(diào)入仿真計(jì)算機(jī)。半實(shí)物仿真技術(shù)包括兩方面：快速控制原型RCP和硬件在回路HIL?？焖倏刂圃图夹g(shù)，是指在產(chǎn)品開發(fā)的初期，將

36、工程師開發(fā)的算法下載到計(jì)算機(jī)硬件平臺中，通過實(shí)際I/O與被控對象實(shí)物連接，用實(shí)時(shí)仿真機(jī)來模擬控制器，并與實(shí)物相連檢測控制算法的性能，并在控制算法不理想的情況下進(jìn)行快速反復(fù)設(shè)計(jì)以找到理想的控制方案；在確定控制方案后，通過代碼的自動生產(chǎn)及下載，形成最終的控制器產(chǎn)品。硬件在回路仿真主要用來進(jìn)行控制系統(tǒng)的性能測試和分析。專題五：電氣節(jié)能專題電氣節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則：滿足建筑物的功能考慮實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能應(yīng)考慮國情，計(jì)及實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)省無謂消耗的能量變壓器的選擇  變壓器節(jié)能的實(shí)質(zhì)就是：降低其有功功率損耗、提高其運(yùn)行效率。 變壓器的有功功率損耗如下式表示：式中為空載損耗又

37、稱鐵損，它由鐵芯的渦流損耗及漏磁損耗組成，其值與硅鋼片的性能及鐵芯制造工藝有關(guān)，而與負(fù)荷大小無關(guān)，是基本不變的部分。因此，變壓器應(yīng)選用SL7、SLZ7、S9、SC9等節(jié)能型變壓器，它們都是選用高導(dǎo)磁的優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片和先進(jìn)工藝制造的新系列節(jié)能變壓器。由于“取向”處理，使硅鋼片的磁場方向接近一致，以減少鐵芯的渦流損耗；°全斜接縫結(jié)構(gòu)，使接縫密合性好，可減少漏磁損耗。與老產(chǎn)品比，SL7、SLZ7無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的空載損失和短路損失，10kV系列分別降低41.5和13.93；35kV系列分別降低38.33和16.22。S9、SC9系列與SL7、SLZ7系列比，其空載和短路損耗又分別降

38、低5.9和23.33，平均每千伏安較SL7、SLZ7系列年節(jié)電9kWh。新系列節(jié)能型變壓器，因其具有損耗低、質(zhì)量輕、效率高、抗沖擊、節(jié)能顯著等優(yōu)點(diǎn)，而在近年得到了廣泛的應(yīng)用，所以，設(shè)計(jì)應(yīng)首選低損耗的節(jié)能變壓器。上式中，是傳輸功率的損耗，即變壓器的線損，它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小。因此，應(yīng)選用阻值較小的銅芯繞組變壓器。對，用微分求它的極值，可知當(dāng)時(shí)，變壓器的能耗最小。但這僅僅是從變壓器節(jié)能的單一角度出發(fā)，而沒有考慮綜合經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)榈呢?fù)載率僅減少了變壓器的線損，并沒有減少變壓器的鐵損，因此節(jié)能效果有限；且在此低負(fù)載率下，由于需加大變壓器容量而多付的變壓器價(jià)格，或變壓器增大而使出

39、線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)容量增大引起的設(shè)備購置費(fèi)，再計(jì)及設(shè)備運(yùn)行、折舊、維護(hù)等費(fèi)用，累積起來就是一筆不小的投資。由此可見，取變壓器負(fù)載率為是得不償失的。  綜合考慮以上各種費(fèi)用因素，且使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘?，筆者認(rèn)為，變壓器的負(fù)載率應(yīng)選擇在為宜。這樣既經(jīng)濟(jì)合理，又物盡其用。另一方面，因?yàn)樽儔浩髟跐M負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其絕緣層的使用年限一般為年，年后通常會有性能更優(yōu)的變壓器問世，這樣就可有機(jī)會更換新的設(shè)備，從而使變壓器總趨技術(shù)領(lǐng)先水平。合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)及線路  根據(jù)負(fù)荷容量及分布、供電距離、用電設(shè)備特點(diǎn)等因素，合理設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)和選擇供電電壓，可達(dá)到節(jié)能目的。

40、供配電系統(tǒng)應(yīng)盡量簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)變配電級數(shù)不宜多于兩級。按經(jīng)濟(jì)電流密度合理選擇導(dǎo)線截面，一般按年綜合運(yùn)行費(fèi)用最小原則確定單位面積經(jīng)濟(jì)電流密度。由于一般工程的干線、支線等線路總長度動轍數(shù)萬米，線路上的總有功損耗相當(dāng)可觀，所以，減少線路上的損耗必須引起設(shè)計(jì)足夠重視。由于線路損耗R，而R=p.L/S，則線路損耗與其電導(dǎo)率p、長度L成正比，與其截面S成反比。為此，應(yīng)從以下幾方面入手：選用電導(dǎo)率p較小的材質(zhì)做導(dǎo)線。銅芯最佳，但又要貫徹節(jié)約用銅的原則。因此，在負(fù)荷較大的一類、二類建筑中采用銅導(dǎo)線，在三類或負(fù)荷量較小的建筑中可采用鋁芯導(dǎo)線。提高系統(tǒng)的功率因數(shù)  提高變壓器二次側(cè)的功率因素

41、，由于可使總的負(fù)荷電流減少，故可減少變壓器的銅損，并能減少線路及變壓器的電壓損失。當(dāng)然，另一方面，提高系統(tǒng)功率因素，使負(fù)荷電流減少，相當(dāng)于增大了發(fā)配電設(shè)備的供電能力。提高功率因素的措施：減少供用電設(shè)備無功消耗，提高自然功率因素、用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償： 無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)原則為：高、低壓電容器補(bǔ)償相結(jié)合；固定與自動補(bǔ)償相結(jié)合；分散與集中補(bǔ)償相結(jié)合，對無功容量較大、負(fù)荷較平穩(wěn)、距供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的用電設(shè)備，采用單獨(dú)就地補(bǔ)償；對用電設(shè)備集中的地方采用成組補(bǔ)償，其他的無功功率則在變電所內(nèi)集中補(bǔ)償； 有必要指出的是，就地安裝無功補(bǔ)償裝置，可有效減少線路上的無功負(fù)荷傳輸，其節(jié)能效果比集中安裝、異地補(bǔ)償要

42、好。還有一點(diǎn)，對于電梯、自動扶梯、自動步行道等不平穩(wěn)的斷續(xù)負(fù)載，不應(yīng)在電動機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器。因?yàn)樨?fù)荷變動時(shí)，電機(jī)端電壓也變化，使補(bǔ)償電容器沒有放完電又充電，這時(shí)電容器會產(chǎn)生無功浪涌電流，使電機(jī)易產(chǎn)生過電壓而損壞。另外，如星三角起動的異步電動機(jī)也不能在電動機(jī)端加裝補(bǔ)償電容器，因?yàn)樗饎舆^程中有開路、閉路瞬時(shí)轉(zhuǎn)換，使電容器在放電瞬間又充電，也會使電機(jī)過電壓而損壞。 照明部分的節(jié)能選用高效光源。按工作場所的條件，選用不同種類的高效光源，可降低電能消耗，節(jié)約能源。其具體要求如下： 一般室內(nèi)場所照明，優(yōu)先采用熒光燈或小功率高壓鈉燈等高效光源，推薦采用T5細(xì)管、U型管節(jié)能熒光燈，以滿足建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（

43、GB50034-2004）對照明功率密度（LPD）的限值要求。不宜采用白熾燈，只有在開合頻繁或特殊需要時(shí)，方可使用白熾燈，但宜選用雙螺旋（雙絞絲）白熾燈。高大空間和室外場所的一般照明、道路照明，應(yīng)采用金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等高光強(qiáng)氣體放電燈。氣體放電燈應(yīng)采用耗能低的鎮(zhèn)流器，且熒光燈和氣體放電燈，必須安裝電容器，補(bǔ)償無功損耗。選用高效燈具。除裝飾需要外，應(yīng)優(yōu)先選用直射光通比例高、控光性能合理；反射或透射系數(shù)高、配光特性穩(wěn)定的高效燈具：采用非對稱光分布燈具。由于它具有減弱工作區(qū)反射眩光的特點(diǎn)，在一定的照度下，能夠大大改善視覺條件，因此可獲得較高的效能。選用變質(zhì)速度較慢的材料制成的燈具，如玻璃燈罩、搪瓷反射罩等，以減少光能衰減率。室內(nèi)燈具效率不應(yīng)低于70（裝有遮光柵格時(shí)，不應(yīng)低于55）；室外燈具效率不應(yīng)低于40（但室外投光燈不應(yīng)低于55）。電動機(jī)的節(jié)能選用高效率電動機(jī)：提高電動機(jī)的效率和功率因素，是減少電動機(jī)的電能損耗的主要途徑。與普通電動機(jī)相比，高效電動機(jī)的效率要高36，平均功率因數(shù)高79，總損耗減少2030，因而具有較好的節(jié)電效果。所以在設(shè)計(jì)和技術(shù)改造中，應(yīng)選用Y、YZ、YZR等新系列高效率電動機(jī)，以節(jié)省電能。另一方面要看到，高效電機(jī)價(jià)格比普通電機(jī)要高2030，故采用時(shí)要考慮資金回收期，即能在短期內(nèi)靠節(jié)電費(fèi)用收回多付的設(shè)備費(fèi)用。