陳 雷

(華北計算機系統(tǒng)工程研究所,北京 100096)

電氣自動化控制中的人工智能技術探討

陳 雷

(華北計算機系統(tǒng)工程研究所,北京 100096)

無論是對于社會經濟發(fā)展還是對于人們日常生活，人工智能都發(fā)揮著不可替代的作用。自動化的應用是電氣工程行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。人工智能技術不僅提高了電氣自動化的應用水平，而且在一定程度上推動了我國現(xiàn)代化電氣工程事業(yè)的發(fā)展。與傳統(tǒng)的人工勞動相比，自動化的工程模式在整個歷史發(fā)展進程中有著相當重要的意義。將對人工智能在電氣工程自動化的應用作出具體分析和討論。

電氣工程；自動化；人工智能；具體運用

0 引言

近年來，隨著我國科技的不斷發(fā)展，人工智能在逐步發(fā)展的過程當中越來越成熟，而且已經在很多領域都得到了廣泛應用，特別是在電氣工程行業(yè)，人工智能的普及應用已經取得了很大進步。它具有操作簡單精準的特點。但是這項技術在其應用過程中依然存在著一定的缺點，在目前科技飛速發(fā)展的時代，對人工智能的應用技術逐漸改善，對于我國各項工程行業(yè)均有著重要意義。

1 人工智能技術

目前，人工智能技術不僅在國外取得了快速的發(fā)展，而且在國內也得到了廣泛的應用。人工智能技術是多學科的綜合體, 這種新型技術的產生不僅以計算機理論為基礎,同時還涉及了自動化、統(tǒng)計學、信息學等諸多方面。最早提出人工智能這個概念是在20世紀末，這項技術研究重點是借助計算機編程設計實現(xiàn)模擬人類收集信息、分析判斷、識別文字圖像和自動做出反應的能力，以便完成一些需要人類智慧才能解決的復雜問題[1-2]。顧名思義人工智能是一套與人類思想相近的理論體系，可以勝任人類可能完成的任何工作。在目前社會對于各項科學技術的發(fā)展而言，人工智能仍是一項新興技術企業(yè)。它主要體現(xiàn)于人類大腦所反映的思想、圖像、語言，甚至動作行為。而這項技術的運行主要包括電子技術研制開發(fā)以及對計算機信息圖像處理等不同專業(yè)。由于科學技術正在不斷進步，計算機在方方面面都已經逐漸滲透到人們日常生活當中。計算機的快速發(fā)展，對于人工智能的開發(fā)研究也有著相當重要的意義。人類的大腦是目前所知的最精密的分析“設備”，這是不能完全復制的，計算機只能根據(jù)其發(fā)出的信息進行模擬收集和反饋。電氣自動化在對程序進行加強互換生產方面有著非常重要的作用，在電氣自動化中實現(xiàn)人工智能可以有效減少人力資源的投入成本，并且可以在一定程度上使工作效率得以提高[3]。

2 人工智能應用現(xiàn)狀

對電氣自動化設備進行相關完善是一項非常復雜的工作，在這項工作進行過程中，不僅需要對電路以及整個磁場知識進行熟悉掌握，還需要根據(jù)設計過程中的一些經驗對可能存在的問題進行預測和對問題提前解決。過去電氣自動化產品通常應用最古老的方法，通過手工的方式進行工作。因此在這個過程中并沒有產生優(yōu)秀的設計方案。隨著我國社會科技不斷進步，計算機研究技術也在不斷提高，通過自動化的方式可以有效縮短電器產品的設計周期，這在很大程度上縮短了整體研究周期。這樣不僅僅對于產品質量有著很大提升，也在一定程度上提升了其工作效率。目前由于自動化技術正在不斷發(fā)展，智能控制、電氣自動化已經逐漸成為現(xiàn)實。智能控制的主要步驟包括對數(shù)據(jù)進行采集和處理，對整個電氣自動化運行過程的監(jiān)視，以及對可能出現(xiàn)的問題進行警報。在電氣自動化設備運行的過程中，需要根據(jù)相關需求對工作過程中的數(shù)據(jù)進行采集記錄。 這樣可以有效觀察是否在自動化運行過程中出現(xiàn)問題，并隨時監(jiān)測事故相關警報極限，對可能發(fā)生的問題進行記錄，存儲語音圖像。操作人員通過自動化設備進行操作時，主要是通過斷路器進行切斷來保證其在標準負荷下進行自動化工作。電氣自動化設備也可以通過人工智能對故障波形進行記錄和時間控制。除此之外，對負計量計算等方面的在線分析、保護數(shù)值的設定與修改及操作票系統(tǒng)的運行及管理都是實現(xiàn)人工智能在電氣工程自動化中發(fā)揮功能的重要條件。

3 人工智能的作用

隨著我國電氣工程現(xiàn)代化程度及科學水平的不斷提高，人工智能技術又有了進一步的發(fā)展。目前，人工智能不僅應用于我國電氣工程領域，同時在科技、化工、機車等多個領域都得到了廣泛的應用。這種新技術的廣泛應用，不僅能為電氣工程的自動化建設提供科學全面的發(fā)展依據(jù)，同時為我國社會經濟的可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的信息和有利的保障。

人工智能在電氣自動化設備中的應用主要是針對各項自動控制系統(tǒng)(如繼電器、絕緣開關等)。這些相對簡單的系統(tǒng)，共同構成了電力系統(tǒng)龐大的控制監(jiān)測管理框架。電力自動化系統(tǒng)在其進行實時保護時包括兩種狀態(tài)，分別是分離和持續(xù)連接狀態(tài)，人工智能在對不同狀態(tài)進行識別時主要是通過對其現(xiàn)象進行評估。勵磁控制在電氣自動化系統(tǒng)中是一種持續(xù)連接狀態(tài)體系。當發(fā)電機由于各種原因造成體系內容量劇增時，自動控制系統(tǒng)可以通過對分離狀態(tài)進行啟動，對整體電氣裝置起到強大的保護作用。在電氣系統(tǒng)的應用過程中，也需要不斷對其產品進行優(yōu)化，在最初設計時需要將科學與經驗相結合才能使這個產品無論是現(xiàn)在還是未來都能有效應用于社會生活工作當中。最近幾年科學技術也在不斷發(fā)展，通過對人工智能的應用使得這一技術逐漸進步并且不斷創(chuàng)新，使得產品在設計時可以更加適用并且具有科學性。電氣設備在使用過程中一旦出現(xiàn)問題，其所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象和其設備出現(xiàn)的問題是十分復雜的，在短時間內很難對其進行判斷，但是如果應用人工智能技術就可以對這個現(xiàn)象進行很好的處理[4-5]。

目前，人工智能的運用已經成為了電氣工程自動化建設的重要手段。作為電氣工程領域中不可或缺的新型技術，人工智能技術有效地確保了自動化系統(tǒng)良好狀態(tài)的維持。自動化是電氣系統(tǒng)正常運行的重要條件，人工智能水平在一定程度上體現(xiàn)了現(xiàn)代化電氣工程的自動化技術水平[6]。因此，加強電氣工程建設過程中人工智能技術的應用，不僅有助于提高電氣工程自動化的運作質量，同時對推動我國現(xiàn)代化電氣工程的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

4 人工智能技術在電氣自動化中的應用

4.1 在自動化設備中的應用

在現(xiàn)有的應用中，電氣自動化控制非常復雜，所涉及的學科和領域廣泛，所以在電氣自動化控制中早已引入了人工智能技術。其原因在于電氣自動化設備的機構復雜性，需要操作規(guī)范，才能減少因為操作失誤或不當而造成的事故。另一方面電氣設備的操作需要操作人員擁有較高的綜合素質和完備的專業(yè)知識。首先，電氣設備操作的智能化，可以避免由于人腦的操作失誤造成的事故和以及因操作人員基本素質參次不齊帶來的操作不精確。這樣一來不但提高了工作效率，并且降低了直接成本的投入；其次，人工智能技術的應用，提高了電氣自動化設備運行的穩(wěn)定性和可靠性，優(yōu)化了電氣自動化設備運行的控制流程。如圖1所示為電氣自動化設備人工智能化系統(tǒng)示意圖。

圖1 電氣自動化設備人工智能系統(tǒng)示意圖

4.2 在電氣自動化控制中的應用

在火力發(fā)電廠的集散控制系統(tǒng)(DCS)當中通常會將電氣自動化控制系統(tǒng)應用到整個集散控制系統(tǒng)設計中。通過這種方式將集散控制系統(tǒng)結構分層次，能夠有效地獲取到發(fā)電廠中各個區(qū)域的熱能信號，以及多個發(fā)電機汽機組設施當中出現(xiàn)的故障，從而減少發(fā)電廠汽機組設備終端故障現(xiàn)象的產生，提升設備整體的穩(wěn)定性和可靠性。還能夠通過電氣自動化的控制系統(tǒng)實現(xiàn)對整個發(fā)電工藝流程進行監(jiān)控，并將采集的設備運行數(shù)據(jù)與設定的參數(shù)進行動態(tài)對比，從而科學地調控汽機組機構工作的臺數(shù)，平衡發(fā)電廠的產能，實現(xiàn)企業(yè)資源的更合理配置，降低企業(yè)的使用成本，提高運營效率和價值。

4.3 在故障診斷中的應用

人工智能技術以模糊理論、專家技術以及神經網絡控制為核心，在故障診斷領域也擁有十分重要的應用價值。在電氣系統(tǒng)的運行中，變壓器、電動機等故障不僅影響電氣系統(tǒng)的效率和安全，而且在維護方面也存在很大的困難。在傳統(tǒng)的故障診斷中，一是故障診斷方法復雜，精度低；二是故障診斷所需花費的功夫與人力巨大，與目前的工業(yè)發(fā)展需求相沖突。例如，在對變壓器的故障診斷中，傳統(tǒng)的診斷方式是最初對變壓器油產生的氣體進行采集與分析，基于解析的數(shù)據(jù)結果判斷變壓器是否發(fā)生故障。這就需要更多的時間和人力，如果數(shù)據(jù)分析不準確，就會影響診斷的準確性，降低變壓器運行的穩(wěn)定性和安全性。所以，人工智能技術的利用完成了對變壓器故障診斷的自動化，大大地提升了故障診斷的效率和準確性。

5 結束語

當今社會，人們對于自動化的要求正在逐漸升高。無論是在電氣自動化控制方面，還是在未來其他工程行業(yè)應用方面，人工智能技術都將發(fā)揮著不可替代的作用。人工智能滿足了企業(yè)對自動化生產的新期待，是我國現(xiàn)代化電氣工程建設的必由之路。同時，人工智能技術的應用對于形成自動化與智能化相融合的現(xiàn)代化電氣工程建設新格局具有十分重要的意義。

[1] 劉宗保.人工智能技術在電氣自動化中的應用[J].科技促進發(fā)展，2011(12):145-146.

[2] 楊勝波.論電氣控制線路設計的應用[J].中國新技術新產品, 2011,5(5):1-3.

[3] 劉軍平.人工智能技術及應用[M].上海:同濟大學出版社,2008.

[4] 賈剛,張萌.淺談電氣自動化控制中的人工智能技術[J].中小企業(yè)管理與科技,2011,10(9):45-46.

[5] 馬正亮 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用[J].科技創(chuàng)新導報,2012(32):94-94.

[6] 王鶴桐. 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用探討[J].中國科技博覽,2012(30):279.

The technology of artificial intelligence in electrical automation control

Chen Lei

(North China Institute of Computer System Engineering, Beijing 10096， China)

For social and economic development, or for People’s daily life, the artificial intelligence plays an irreplaceable role.The application of automation is an important guarantee of sustainable electrical engineering industry.Artificial intelligence technology not only improves the level of the application of electrical automation, and to a certain extent, promotes the development of modern electrical engineering of China.Compared with the traditional manual labor, the automation engineering model has very important significance in the whole process of historical development.This article will make detailed analysis and discussion on the application of artificial intelligence in electrical engineering automation.

electrical engineering; automation; artificial intelligence; the specific use

TM76；TP18

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.08.002

陳雷.電氣自動化控制中的人工智能技術探討[J].微型機與應用，2017,36(8)：5-6,14.

2016-12-19)

陳雷(1985-)，男，本科，中級工程師，主要研究方向：自動化控制。

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