自動化智能化技術電氣工程論文

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1.智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用現(xiàn)狀

隨著人工智能的發(fā)展，智能化技術被應用到電氣工程及其自動化中，主要用于控制器以及機器的智能化。智能化技術的應用可以通過故障診斷、智能控制、優(yōu)化設計、PLD技術這幾方面來描述。

1.1故障診斷

電氣工程設備的工作時間長，難免會發(fā)生故障，由于電氣設施故障的非線性、復雜性及不確定性，一旦發(fā)生故障，往往需要大量的時間排查故障，效率低、準確率低。而智能化技術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)對響應數(shù)據(jù)（如魯棒性變化、響應時間、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備升級，將一些模擬量和開關量數(shù)字化，有效運用光纖設備，實現(xiàn)間隔層和過程層的通信。站控層由系統(tǒng)主機、工作站、VQC等設備組成，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)化設計

電氣設備的設計工作相當繁瑣，需要綜合運用成套設備、電路、電機與電氣、電磁場、變壓器等學科的知識，并結合過去的設計經(jīng)驗。傳統(tǒng)的設計方式根據(jù)經(jīng)驗和實驗，手工完成設計，方案的達標率非常低，修改難度大，成本高，產(chǎn)品的開發(fā)周期也很長。應用智能化技術能夠有效提高設計產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短開發(fā)周期。智能化技術在這方面的應用主要有專家系統(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，該技術比較前沿，目前尚處于研發(fā)階段，尚未得到大量應用。遺傳算法是一種借鑒進化論的隨機化搜索方法，被廣泛運用于信號處理、組合優(yōu)化、自適應控制等領域，在電氣設計產(chǎn)品的優(yōu)化上性能優(yōu)越。

1.4PLC技術

PLC（可編程邏輯控制器）具有高可靠性和抗干擾能力，廣泛應用于自動控制領域。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技術使用內(nèi)存，用程序方式存儲控制邏輯，并用半導體電路實現(xiàn)。PLC技術的應用實現(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，它能使用復雜的工作環(huán)境，具有良好的發(fā)揮性能，穩(wěn)定性強。

2．智能化技術在電氣工程及其自動化中的應用前景

2.1優(yōu)勢分析

智能化技術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，運用數(shù)學方法分析，建立動態(tài)方程，但由于系統(tǒng)的復雜性，在實際應用中往往會出現(xiàn)無法預料的問題，很難達到預期的效果。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。智能化技術可以實時監(jiān)控系統(tǒng)，通過監(jiān)測響應時間、下降時間等對系統(tǒng)進行實時調(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)的控制器更能適應實際工作環(huán)境。另外，智能化技術擁有很強的一致性。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鍵指標。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，主要包括設計用戶圖形界面、可視化計算、多媒體技術方面的發(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，信息的表達不再是呆板的文字和數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉化成圖表，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，采用無圖紙設計、虛擬樣機技術等技術，將可視化和虛擬環(huán)境相結合，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，如果將多媒體技術應用于智能化系統(tǒng)，可以更加綜合化、智能化地處理信息，能帶來很大的經(jīng)濟效益。

2.4體系結構

通過集成化、模塊化、網(wǎng)絡化實現(xiàn)智能化技術在體系結構方面的發(fā)展和完善。可以使用高集成度的處理器、大規(guī)模集成電路FPGA、CPLD等提高軟硬件運行速度。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。將智能化技術模塊化，各模塊之間通過接口通信，這樣有助于技術的標準化和集成，也可以運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)進行遠程監(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)在一臺設備上控制其他設備，進行編程等操作。對于較小的電力系統(tǒng)，遠程控制能夠節(jié)約電纜的增加數(shù)，材料以及安裝費用，并且可靠性高、靈活性強；但是在通訊量大的系統(tǒng)中遠程控制會比較困難。

3.結語

人工智能為智能化技術奠定了理論基礎，具有自動化的特征，因此，智能化技術在電氣工程及其自動化領域能夠發(fā)揮巨大的作用，甚至會帶來控制系統(tǒng)的革命。智能化技術有著廣闊的發(fā)展前景，需要結合實際，穩(wěn)扎穩(wěn)打，不斷總結經(jīng)驗，將智能化產(chǎn)品集成化、模塊化、網(wǎng)絡化，推動電氣工程的長遠發(fā)展。

作者：劉金祥 單位：寧夏美通電力工程有限公司