馬東娟

(寧夏工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院人文教育學(xué)院,寧夏銀川 750021)

0 引言

當代社會,經(jīng)濟進步無疑帶動科技研發(fā),電氣自動化技術(shù)就是眾多先進技術(shù)中的一種,當前國內(nèi)的電氣自動化領(lǐng)域已大量融入數(shù)學(xué),將數(shù)學(xué)思維、軟件等融入至自動化技術(shù)中,為電氣自動化技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新提供有力條件。站在我國電氣自動化發(fā)展現(xiàn)狀來看可發(fā)現(xiàn),由于在該方面的投入較少,使得電網(wǎng)處于超負荷狀態(tài),而經(jīng)濟發(fā)展與社會建設(shè)都需得到電力支持。所以,有必要發(fā)揮數(shù)學(xué)作用,將其投入至自動化技術(shù)中提高技術(shù)含量,為促進我國科技與經(jīng)濟共同進步提供保障。

1 電氣自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1.1 現(xiàn)狀

現(xiàn)階段,電氣自動化技術(shù)已經(jīng)較為成熟,并在多個行業(yè)有所應(yīng)用,站在其發(fā)展角度來看,有著良好的發(fā)展前景。比如在電力系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用,通過融入電氣自動化技術(shù)可以提高系統(tǒng)工作質(zhì)量[1]。由于該技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)全自動化操作,可以對電力系統(tǒng)實施24小時實時監(jiān)測,對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行在線監(jiān)督,當發(fā)現(xiàn)存在問題時可以及時發(fā)出警報。同時還可利用電氣自動化技術(shù)建立管理、監(jiān)督、遠程控制系統(tǒng),全面實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化運行大,不僅降低人工勞動密度,也降低人工成本。

1.2 發(fā)展趨勢

進入新時期將電氣自動化技術(shù)和數(shù)學(xué)相結(jié)合,既是當前的研究重點,也是發(fā)展趨勢。數(shù)學(xué)雖然是一門獨立存在的學(xué)科,同時也可在其他領(lǐng)域中加以融入,從而發(fā)揮數(shù)學(xué)作用。在電氣自動化技術(shù)中引進,則可以豐富技術(shù)功能,提高技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定。數(shù)學(xué)在電路級、多能源混合發(fā)電系統(tǒng)、器件級等研究工作中發(fā)揮積極影響。

2 數(shù)學(xué)在電氣自動化技術(shù)中的具體應(yīng)用

2.1 數(shù)學(xué)思維的應(yīng)用

數(shù)學(xué)思維是在數(shù)學(xué)知識的綜合下生成的,其本身就包含了豐富的數(shù)學(xué)理論知識,而通過這些知識可以解決實踐難題。將這種思維應(yīng)用到電氣自動化技術(shù)中,也可以解決技術(shù)問題。電氣自動化與數(shù)學(xué)之間有著某種特殊關(guān)聯(lián),數(shù)學(xué)思維可以用來解決電氣自動化問題。面對領(lǐng)域中的許多難題,往往可以將其轉(zhuǎn)變成數(shù)學(xué)知識,在實踐中發(fā)現(xiàn)應(yīng)用比較頻繁的便是泛函分析。該分析理論將函數(shù)、幾何等眾多數(shù)學(xué)知識點融為一體。這也充分說明在使用數(shù)學(xué)思維解決電氣自動化問題時會使用到這些數(shù)學(xué)理論。泛函數(shù)能夠?qū)o限維度、空間函數(shù)加以實現(xiàn),并使其體現(xiàn)在現(xiàn)實問題上,而在實際解決問題時可以通過模擬無限維度有效判斷與解決自動化問題。在電氣自動化技術(shù)中的實際應(yīng)用可體現(xiàn)在以下幾方面。

其一,處理電路信號系統(tǒng)。在沒有使用數(shù)學(xué)思維之前,技術(shù)人員一般都會使用自己熟練的方式處理電路信號系統(tǒng),往往是借鑒經(jīng)驗,但這種方式難免存在處理不當?shù)那闆r。在使用數(shù)學(xué)思維以后,則可以將現(xiàn)存的技術(shù)問題轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)性問題,從而將電路信號系統(tǒng)處理過程當作數(shù)學(xué)問題,再利用數(shù)學(xué)知識解決,以此來提高處理質(zhì)量[2]。就比如,在解決串聯(lián)電路電壓與電容關(guān)系時,若電壓是激勵,那么便可將電容的兩側(cè)當作響應(yīng)。在解決該問題時,如果技術(shù)人員缺少經(jīng)驗?zāi)敲淳蜔o法解決現(xiàn)實難題,這時就需應(yīng)用數(shù)學(xué)思維對已知信息進行剖析,隨后構(gòu)建模型。在掌握基爾霍夫定律的基礎(chǔ)上,對差分、二階線性微分等方程進行求解,從而獲得電容與電壓的關(guān)系式,最終解決實踐難題。

其二,測量電機定子溫度場。由于電機定子的溫度場本身就屬于維度概念內(nèi)容,技術(shù)人員通常都是通過專門的儀器設(shè)備來進行測量,這是使用比較頻繁的方法。當前已有不少技術(shù)人員通過數(shù)學(xué)思維獲得溫度場數(shù)據(jù)。以溫度場為核心融入數(shù)學(xué)理論進行剖析,并構(gòu)建對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,在獲得模型后便可從中了解溫度場是否滿足三維矢量場。因為徑向通風(fēng)口中的物體流動速度和三維矢量相符,這時如果溫度場滿足三維矢量場,那么技術(shù)人員便可以與電機表面散熱系數(shù)相融合加以計算獲得定子溫度場相關(guān)數(shù)值。

其三,規(guī)劃輸電網(wǎng)。當需要規(guī)劃的輸電網(wǎng)范圍較為廣泛時就可以利用數(shù)學(xué)思維實現(xiàn)高質(zhì)量規(guī)劃。由于規(guī)劃對象的覆蓋范圍和規(guī)模均較大,如果使用傳統(tǒng)規(guī)劃流程會受到許多因素制約,其中也涉及到了許多環(huán)節(jié),很難達到規(guī)劃目的。數(shù)學(xué)思維得出現(xiàn)可以化繁為簡,把一些不必要的流程進行簡化,同樣建立在數(shù)學(xué)理論知識基礎(chǔ)上,對思維予以延伸。技術(shù)人員可以通過建立泛函數(shù)模型進行計算,便可在短時間內(nèi)實現(xiàn)規(guī)劃。數(shù)學(xué)思維的應(yīng)用有效減少了計算時間,技術(shù)人員只需對規(guī)化解模式進行優(yōu)化即可,并不需要像傳統(tǒng)算法一般進行蟻算分析[3]。正是由于數(shù)學(xué)思維有著鮮明的輔助性,在電氣自動化技術(shù)中的應(yīng)用十分豐富。

2.2 數(shù)學(xué)軟件的應(yīng)用

說到數(shù)學(xué)軟件不得不提到Matlab,這是一種功能較多、實用性較強的數(shù)學(xué)軟件。雖然也有其他幾種數(shù)學(xué)軟件,但Matlab的應(yīng)用最為廣泛。該軟件可以對許多復(fù)雜數(shù)值加以計算,且所耗時間較短,最終的計算率極高,可以有效代替人工計算。光從功能來看,Matlab軟件主要包含了數(shù)值、符號、矩陣計算及圖形處理等功能,從內(nèi)容上來看Matlab軟件中包含了許多電氣自動化技術(shù)經(jīng)常使用到的數(shù)字和公式等?？梢酝ㄟ^這些內(nèi)容和功能構(gòu)建相應(yīng)模型,在解決現(xiàn)實技術(shù)難題中發(fā)揮積極作用。比如,在設(shè)計電氣自動化圖紙時,就可以使用Matlab軟件。電氣自動化圖紙的內(nèi)容主要包含符號、數(shù)字、概括圖等,在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中雖然也可以呈現(xiàn)這些內(nèi)容,但所耗時間較長,有時甚至還存在誤差容易誤導(dǎo)技術(shù)人員?？梢酝ㄟ^Matlab軟件繪制圖紙。在進入軟件后對圖紙中的相關(guān)內(nèi)容進行設(shè)計與調(diào)整,在生成圖紙后與之相關(guān)的所有人員都可進行維護、運行,有著較強的可行性,為電氣自動化技術(shù)的實施提供了有力保障。同時,也可以利用Matlab軟件對技術(shù)人員實施監(jiān)管。Matlab軟件的主要功能是仿真,通過提前構(gòu)建模型了解電氣自動化運作時可能發(fā)生的問題及存在的安全隱患,并提出可行性分析,提前制定問題優(yōu)化對策。由于技術(shù)人員有著個性化差異,即使在相同軟件中的操作結(jié)果也多多少少存在差異。針對這種情況,就需要將軟件的仿真功能充分發(fā)揮,促使操作成效保持一致。

仿真既是Matlab軟件的主要功能,也是優(yōu)勢所在。在電氣自動化技術(shù)應(yīng)用中完全可以通過軟件仿真解決許多實際問題。比如,針對進閘管這一元件,在建模時可以把觸發(fā)角數(shù)值設(shè)置成60,隨后借助管Thy ristor1功能去除觸發(fā)脈沖,這樣一來后續(xù)便不會再出現(xiàn)任何沖突脈沖,可以減少阻力[4]。針對電流而言,可將其視為直線,針對電流建模則要站在波形上予以分析。c 管疏通之后,b 管的管Thy ristor2也隨之疏通,這時會自動生成負載波形,同時也可以形成回路系統(tǒng)。該回路的電壓是c 相電壓,電壓是否具備連續(xù)性主要取決于電感。當電感比較小時儲存量也比較小,在脈沖到來前可以把之前儲存的全部能源釋放出去。在通過Matlab軟件仿真的過程中,假設(shè)波形變化幅度和速度均比較快,那么技術(shù)人員則可以利用減小步長這一方法使其速度與頻率變化速度得到降低,在該基礎(chǔ)上則可以對各晶閘管變化情況進行記錄,從而幫助技術(shù)人員更好地了解和掌握電氣自動化技術(shù)狀況。

2.3 數(shù)學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)學(xué)技術(shù)也是數(shù)學(xué)學(xué)科的重要組成,依舊深受電氣自動化技術(shù)歡迎。數(shù)學(xué)技術(shù)有著便捷、高效等優(yōu)勢,在輸入正確參數(shù)、配備符合要求的硬件設(shè)備之后便能夠自動對任務(wù)對象進行識別。站在客觀角度來講,數(shù)學(xué)技術(shù)有著較強的可靠性,其是科學(xué)技術(shù)進步的結(jié)晶,在電氣自動化領(lǐng)域占據(jù)重要地位。比如,在創(chuàng)新回路改良方法中就可實現(xiàn)數(shù)學(xué)技術(shù)應(yīng)用,在使用虛端子技術(shù)后對二次回路進行調(diào)試。數(shù)學(xué)技術(shù)中有跳合閘開啟與關(guān)閉功能,而且是遠程操控,無需工作人員進行現(xiàn)場操作,大大提高了工作安全性,也給遙控裝置與連鎖間隔層提供保護。在采用虛端子技術(shù)時,技術(shù)人員可以設(shè)計終端系統(tǒng),把對應(yīng)因素控制在合理范疇內(nèi)[5]。利用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)GOOSE網(wǎng)配置,實現(xiàn)接口主頻,在此基礎(chǔ)上,利用先前配置好的GOOSE網(wǎng)對其余主機通信加以管理。另外數(shù)學(xué)技術(shù)可以保證電氣自動化數(shù)據(jù)的精確。電氣自動化技術(shù)的出現(xiàn)也是時代進步的體現(xiàn),可以以科技代替?zhèn)鹘y(tǒng)勞動力,營造舒適、便利的生活環(huán)境,對于數(shù)據(jù)要求十分嚴格。除了要保證數(shù)據(jù)具備邏輯性之外,還應(yīng)提高準確性,避免在技術(shù)運行中產(chǎn)生失誤情況?？衫脭?shù)學(xué)技術(shù)對數(shù)據(jù)加以識別,并在識別后給出相關(guān)結(jié)果報告。將數(shù)學(xué)技術(shù)充分應(yīng)用到電氣自動化技術(shù)中能夠提高技術(shù)應(yīng)用效果,為推動行業(yè)進步作出突出貢獻。

3 數(shù)學(xué)在電氣自動化技術(shù)中的應(yīng)用注意事項

3.1 確保虛端子技術(shù)的靈活

虛端子技術(shù)是一種對二次回路進行優(yōu)化、改進的方法技術(shù),該技術(shù)的應(yīng)用可以加快電氣自動化協(xié)調(diào)發(fā)展。在將數(shù)學(xué)技術(shù)和電氣自動化技術(shù)相結(jié)合時會涉及到該技術(shù)應(yīng)用,此時應(yīng)確保技術(shù)的靈活,主要包含技術(shù)利用和開發(fā)兩方面。需對虛端子技術(shù)相關(guān)設(shè)備裝置進行調(diào)試,確所有的終端設(shè)備之間可以及時共享、傳輸信息數(shù)據(jù),提高電氣自動化設(shè)備開關(guān)靈活性,進一步實現(xiàn)智能與技術(shù)相結(jié)合的操作目標。

3.2 改善操控系統(tǒng)

操控系統(tǒng)作為電氣自動化技術(shù)運行的關(guān)鍵組成發(fā)揮著關(guān)鍵影響。針對現(xiàn)有系統(tǒng)應(yīng)實施優(yōu)化、創(chuàng)新,使其滿足數(shù)學(xué)應(yīng)用需求,可實現(xiàn)全面化自動監(jiān)督、識別、控制。在對電氣自動化技術(shù)的操控系統(tǒng)進行檢測時,也應(yīng)關(guān)注到影響因素,對因素予以篩選,確保最終投入使用的操控系統(tǒng)擁有高標準、高質(zhì)量,為數(shù)學(xué)思維、技術(shù)的應(yīng)用提供條件。

4 結(jié)語

綜上所述,數(shù)學(xué)雖是獨立學(xué)科,但由于具備實操性、穩(wěn)定性等諸多優(yōu)勢,也在電氣自動化技術(shù)中有著普遍應(yīng)用。本文分析了數(shù)學(xué)思維、軟件及技術(shù)在電氣自動化技術(shù)中的主要應(yīng)用。其中,數(shù)學(xué)思維在處理電路信號系統(tǒng)、測量電機定子溫度場、規(guī)劃輸電網(wǎng)等方面發(fā)揮積極作用;數(shù)學(xué)軟件在設(shè)計電氣自動化圖紙、監(jiān)管技術(shù)人員、仿真等方面有所應(yīng)用;數(shù)學(xué)技術(shù)在創(chuàng)新回路改良方法中的作用有所體現(xiàn)。在實際的應(yīng)用過程中,需確保虛端子技術(shù)的靈活,改善操控系統(tǒng),才能充分發(fā)揮數(shù)學(xué)功能。