人工智能在電氣自動化控制中的應用

劉陽義

摘要：人類智能主要要包括三個力面，即感知能力，思維能力，行為能力，而人工智能是指由人類制造出來的“機器”所表現出來的智能。人工智能主要包括感知能力、思維能力和行為能力。人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式作出反應的智能機器。該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。電氣自動化是研究與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發以及電子與計算機應用等領域的一門學科。實現自動化，就等于減少了人力資本投入，并提高了運作的效率。

關鍵詞：人工智能；電氣自動化控制；應用

1.人工智能控制器的特點

在以往的電氣自動化實踐中中，我們應用大多數是人工智能控制器，其中主要利用的是是非線性函數近似器，如：神經算法、模糊理論、模糊神經算法和遺傳算法等。目前較先進的是采用AI函數近似器擁有比常規函數估計器更多優良的特點，例如：

1.1在進行人工智能電氣設計時不需要得到實際控制對象精確的動態模型，也不需要知道參數變化、非線性等具體因素；

1.2人工智能控制器擁有良好的一致性，即使在輸入新的未知數據時也能得到很好的預測結果；

1.3人工智能控制器可以應用語言和響應時間進行設計，且調節更容易，對數據和信息的適應性更好，易于擴展和修改，抗干擾性能好，并且便于實現。

2.電氣自動化控制中人工智能技術的現狀

2.1 完善電氣設備的設計

完善電氣設備的設計是一項復雜的工作，其既需要運用電路及電磁場知識，還要運用一些設計里的經驗性知識。以前的產品設計是利用簡單的方法，依據經驗采取手工方式進行，因此不容易選出最優的方案。然而，隨著計算機技術的進步，電氣產品的設計方式也發生了改變，逐漸由手工設計朝借助計算機設計轉變，這極大地縮短了電氣產品的研發周期。將人工智能技術應用于電氣自動化控制中，使得以前的CAD技術得到了極大發展，不僅大大提升了產品設計的效率，也提高了產品的質量。

2.2 智能控制功能變成現實

1）數據采集與處理。能夠對所有的開關量和模擬量進行實時采集，還能根據需要進行處理或儲存。2）運行監視和事件報警。可對各主要設備的模擬量數值、開關量狀態進行實時智能監視，有事故報警越限和狀態變化事件報警，事件順序記錄，事故處理提示和自動處理，聲光、語音、電話、圖像報警等功能。3）操作控制。通過鍵盤或鼠標就能實現對斷路器及電動隔離開關的控制、勵磁電流的調整。運行人員可按順控程序進行同期并網帶負荷或停機操作。另外，系統還對運行人員的操作權限加以限制，以適應各級運行值班管理需要。4）故障錄波。主要包括模擬量故障錄波、波形捕捉、開關量的變位以及順序記錄等。

3 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用

3.1 在電氣設備設計中的應用

人工智能技術在電氣自動系統中的應用主要是在電氣設備的設計方面。電氣設備的設計是一項比較復雜的系統工作，不僅需要綜合應用電路、電磁等學科知識，還需要具備足夠的設計經驗，保證設計的科學性、合理性。傳統的設計方法主要依靠設計經驗，無法真正找到最優化設計。而將智能技術引入到電氣設備的設計中，不僅能夠充分利用計算機輔助設計軟件，還能夠實現傳統設計方法和計算機輔助設計的融合，最終縮短電氣設備的設計周期，提高電氣設備的設計質量。比如在高壓電氣方面，SF6技術、真空技術、組合技術等已應用于產品結構中，并基本實現了“無油化”。又如采用單片機系統進行剩余電流式電氣火災探測器的智能化設計，既能實現傳統斷路器功能的組合化和智能化，也能通過應用總線通信技術實現斷路器控制的系統化和網絡化。由此可見，將人工智能技術應用在電氣設備中不僅能夠盡可能地發揮出先進設計技術的優勢，還能提高電氣設備的使用性能。所以，我國應當繼續加大研發力度，進一步拓寬智能化的應用范圍，并利用如今較為先進的信息技術，推進電氣設備智能化設計的發展，從而促進我國工業的可持續發展。

3.2 電氣自動化設計中的應用

自動化電氣的設計十分的復雜，牽扯到很多專業，如變壓器、電路、電力電子技術、電機等等，對設計人員專業技能水平的要求也較高，也需要用到大量的人力、物力與財力，利用人工智能技術就可以有效解決人力難以解決的問題，有效提升設計的精度與工作效率。

此外，在電氣設備的設計過程中，需要根據不同的情況采取相應的算法，要想有效提升設計的質量與效率，工作人員必須要具有應用人工技能的經驗與能力。

3.3 對電氣控制過程中的有效應用進行分析

電氣技術的快速發展，由于電力電氣對社會發展起著至關重要的作用，所以對電力部門的工作人員提出了較高的要求。對操作流程會非常嚴格的進行控制，工作程序也非常繁瑣，但是人工智能技術的出現，改變了電氣技術的這些人為因素對電力設備的影響。實現了計算機代替人類勞動的美好愿望。在日常電力系統的操作流程中能夠簡化傳統的繁瑣程序，用智能機器去控制電氣系統，同時還可以對一些比較重要的數據和資料進行存儲，以利于日后工作的開展，這樣極大的節省了人工勞動，提高了工作效率。目前，模糊控制，是常用的控制方式，靠直流和交流火線，很多系統運用Mamdani和sugeno兩者的結合來解決調速和意外情況發生的問題。

3.4 人工智能在故障診斷中的應用

人工智能技術中的模糊理論、專家系統和神經網絡在電氣設備故障診斷中應用較廣泛，特別是在變壓器故障診斷、發電機和電動機故障診斷中。目前變壓器故障診斷常用方法是取變壓器油分解出氣體，對氣體進行分析來判斷故障狀態。傳統的故障診斷方法無法針對設備故障的不確定性、非線性和復雜性等特點進行診斷，診斷效率較低。而人工智能方法的應用提高了診斷準確率。人工智能技術主要使用模糊邏輯、神經網絡和專家系統三種故障診斷方法。如在電動機和發動機的故障診斷中使用人工智能化的故障診斷技術，結合了神經網絡和模糊理論，實現了故障診斷知識模糊性與較強的神經網絡共同的診斷，相對提高了故障的針對準確率。

3.5 數據的控制與優化

在進行電氣自動化控制進程中，首先要做的就是數據的采集與處理，人工智能技術能夠對所有的數據進行實時采集，并加以處理、儲存，以便不時之需。同樣，想了解一項工作的運行過程，就會運用到畫面的顯示功能，通過人工智能技術的運用，能夠真實地顯示所運行的設備狀態，可以將有關數據加以處理，形成具體的圖像，以便直觀了解；也可以通過模擬故障來進行記錄分析，避免類似狀況的發生，其中模糊理論、專家系統和神經網絡在電氣設備故障診斷中應用較廣泛，特別是在變壓器、發電機和電動機故障診斷中都會運用到。

4.結語

電氣的自動化是一門應用較為廣泛的學科，主要研究同電氣工程相關的各個領域。其學科涉及范圍極廣，包括自動控制、系統運行、信息處理以及電力電子、實驗分析和計算機應用等等一系列內容。而機械自動化的實現指的是在不受人類直接操作以及控制的前提下使得機械能夠自行動作完成某一過程，是人工智能同電氣自動化的技術交叉點。人工智能的發展能夠有效提升電氣設備智能運行水平，同時對于設備系統的改造以及系統穩定性的提高、生產效率的提升都有著極好的促進作用。

參考文獻

[1]王雪飛.電氣自動化拉制中應用人工智能技術的探討[J].才智，2014（02）：311.

[2]羅文虎.淺談電氣自動化拉制中的人工智能技術[J].大科技，2014（15）：103-104.

（作者單位：沈陽貝特瑞科技有限公司）