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隨著人工智能的發(fā)展,智能化技術(shù)被應(yīng)用到電氣工程及其自動化中,主要用于控制器以及機(jī)器的智能化。智能化技術(shù)的應(yīng)用可以通過故障診斷、智能控制、優(yōu)化設(shè)計、PLD技術(shù)這幾方面來描述。
1.1故障診斷
電氣工程設(shè)備的工作時間長,難免會發(fā)生故障,由于電氣設(shè)施故障的非線性、復(fù)雜性及不確定性,一旦發(fā)生故障,往往需要大量的時間排查故障,效率低、準(zhǔn)確率低。而智能化技術(shù)能夠有效解決這一問題。在故障發(fā)生前,一般儀器會出現(xiàn)一些人們很難發(fā)現(xiàn)的預(yù)兆,通過實時監(jiān)測儀器狀態(tài),在出現(xiàn)異常時及時報警并提示故障位置,在故障真正發(fā)生前避免故障,能夠在極大程度上減少維修時間。電氣工程中常常通過分析變壓器中滲漏油分解出來的氣體進(jìn)行故障診斷,確定故障發(fā)生的范圍,并通過各種手段逐步縮小范圍,從而確定故障位置并提示派遣人員及時檢修。同時,智能化裝置可以記錄故障問題,為以后的故障診斷提供參考,使故障診斷更加安全可靠。
1.2智能控制
智能控制能夠在很大程度上實現(xiàn)電氣工程及其自動化的控制過程自動化,實現(xiàn)無人化管理和遠(yuǎn)程管理,提高管理的高效性。尤其對于一些高危險、高難度的工作,如高壓控制,智能控制是必不可少的。相對于傳統(tǒng)的控制器,智能控制器的靈活性更好,更易調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的控制器在設(shè)置時需要精確考慮控制對象的動態(tài)方程,而實際涉及到的控制環(huán)境往往很復(fù)雜,存在很多不確定因素。但是智能控制不存在這方面問題,因為其在設(shè)計時并不涉及控制對象的模型。并且智能化控制器可以根據(jù)對響應(yīng)數(shù)據(jù)(如魯棒性變化、響應(yīng)時間、下降時間)的分析隨時調(diào)整系統(tǒng),調(diào)整后智能控制器的性能會大大提高,調(diào)整的過程并不需要專業(yè)人士在場,這樣就減少了大量的人力。以風(fēng)力發(fā)電廠智能化升壓站系統(tǒng)為例。智能化升壓站系統(tǒng)通過對過程層和間隔層設(shè)備升級,將一些模擬量和開關(guān)量數(shù)字化,有效運(yùn)用光纖設(shè)備,實現(xiàn)間隔層和過程層的通信。站控層由系統(tǒng)主機(jī)、工作站、VQC等設(shè)備組成,是全站監(jiān)控、管理、調(diào)度中心。系統(tǒng)通過智能化控制,自動完成信息的采集、測量、控制、保護(hù)等功能,相比于傳統(tǒng)的升壓站系統(tǒng)在效率、有效性等方面有很大的提高。
1.3優(yōu)化設(shè)計
電氣設(shè)備的設(shè)計工作相當(dāng)繁瑣,需要綜合運(yùn)用成套設(shè)備、電路、電機(jī)與電氣、電磁場、變壓器等學(xué)科的知識,并結(jié)合過去的設(shè)計經(jīng)驗。傳統(tǒng)的設(shè)計方式根據(jù)經(jīng)驗和實驗,手工完成設(shè)計,方案的達(dá)標(biāo)率非常低,修改難度大,成本高,產(chǎn)品的開發(fā)周期也很長。應(yīng)用智能化技術(shù)能夠有效提高設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量,縮短開發(fā)周期。智能化技術(shù)在這方面的應(yīng)用主要有專家系統(tǒng)和遺傳算法。其中,專家系統(tǒng)依據(jù)該領(lǐng)域的專家提供的知識經(jīng)驗,建立數(shù)據(jù)庫,在決策前模擬專家決策過程,做出合理決策,該技術(shù)比較前沿,目前尚處于研發(fā)階段,尚未得到大量應(yīng)用。遺傳算法是一種借鑒進(jìn)化論的隨機(jī)化搜索方法,被廣泛運(yùn)用于信號處理、組合優(yōu)化、自適應(yīng)控制等領(lǐng)域,在電氣設(shè)計產(chǎn)品的優(yōu)化上性能優(yōu)越。
1.4PLC技術(shù)
PLC(可編程邏輯控制器)具有高可靠性和抗干擾能力,廣泛應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域。在一些大型的電力企業(yè)的輔助系統(tǒng)中,PLC已經(jīng)代替了一般的繼電控制器。PLC技術(shù)使用內(nèi)存,用程序方式存儲控制邏輯,并用半導(dǎo)體電路實現(xiàn)。PLC技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了供電系統(tǒng)的自動切換,用軟繼電器取代了實物器件,使供電系統(tǒng)更加安全可靠。并且,它能使用復(fù)雜的工作環(huán)境,具有良好的發(fā)揮性能,穩(wěn)定性強(qiáng)。
2.智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化中的應(yīng)用前景
2.1優(yōu)勢分析
智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化中相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有巨大優(yōu)勢。傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)需要建立控制模型,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析,建立動態(tài)方程,但由于系統(tǒng)的復(fù)雜性,在實際應(yīng)用中往往會出現(xiàn)無法預(yù)料的問題,很難達(dá)到預(yù)期的效果。智能化系統(tǒng)可以從根本避免不可控因素,提高工作的效率。智能化技術(shù)可以實時監(jiān)控系統(tǒng),通過監(jiān)測響應(yīng)時間、下降時間等對系統(tǒng)進(jìn)行實時調(diào)節(jié),使系統(tǒng)性能大大提高。因此,智能化系統(tǒng)比傳統(tǒng)的控制器更能適應(yīng)實際工作環(huán)境。另外,智能化技術(shù)擁有很強(qiáng)的一致性。在輸入不同的數(shù)據(jù)時具有同樣可靠的估計能力,有廣泛的適用性。
2.2性能方向
速度、精度及效率是電氣工程及其自動化的關(guān)鍵指標(biāo)。在電力系統(tǒng)中采用智能高速處理器芯片,同時采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng),能夠改善電力系統(tǒng)的動態(tài)特性和靜態(tài)特性,提高系統(tǒng)的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)這兩個方面。對于群控系系統(tǒng),必須按照生產(chǎn)流程的具體要求設(shè)計系統(tǒng),使系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大的作用,完成信息流和物料流的動態(tài)調(diào)控。對于數(shù)控系統(tǒng),其強(qiáng)大的可裁剪性和覆蓋面可以滿足客戶的具體要求。
2.3功能方向
在功能方向上,主要包括設(shè)計用戶圖形界面、可視化計算、多媒體技術(shù)方面的發(fā)展。目前的操作系統(tǒng)一般都采用圖形界面,具有良好的人機(jī)交互性。在智能化系統(tǒng)中采用圖形化界面,通過窗口和菜單實現(xiàn)編程、圖像顯示、圖像模擬、仿真等功能,能夠降低操作者的門檻,方便非專業(yè)人士操作。通過可視化技術(shù),信息的表達(dá)不再是呆板的文字和數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖表,能方便操作者分析數(shù)據(jù),也可以高效地處理和解釋數(shù)據(jù)。同時,采用無圖紙設(shè)計、虛擬樣機(jī)技術(shù)等技術(shù),將可視化和虛擬環(huán)境相結(jié)合,能夠更加有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。多媒體技術(shù)一般是將聲音、文字、圖像、視頻等融合在一起傳輸,如果將多媒體技術(shù)應(yīng)用于智能化系統(tǒng),可以更加綜合化、智能化地處理信息,能帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。
2.4體系結(jié)構(gòu)
通過集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)智能化技術(shù)在體系結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展和完善??梢允褂酶呒啥鹊奶幚砥?、大規(guī)模集成電路FPGA、CPLD等提高軟硬件運(yùn)行速度。器件的高度集成化能夠提高電路密度,減小器件體積,更加方便安裝和使用。將智能化技術(shù)模塊化,各模塊之間通過接口通信,這樣有助于技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和集成,也可以運(yùn)用模塊的增減將智能化產(chǎn)品分級別銷售。將智能化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使得人們能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,隨時掌握系統(tǒng)狀況,使電氣工程的控制不受地域限制。也可以實現(xiàn)在一臺設(shè)備上控制其他設(shè)備,進(jìn)行編程等操作。對于較小的電力系統(tǒng),遠(yuǎn)程控制能夠節(jié)約電纜的增加數(shù),材料以及安裝費(fèi)用,并且可靠性高、靈活性強(qiáng);但是在通訊量大的系統(tǒng)中遠(yuǎn)程控制會比較困難。
3.結(jié)語