基于智能技術的電氣自動化控制系統研究

陳志國

（日照鋼鐵有限公司，山東 日照 276806）

智能技術是計算機科學的一項重要分支技術，依托計算機系統，采取與人類智能相似的方法做出反應，替代人工完成各項系統控制與管理工作。同時，智能技術在信息采集、處理等領域中具有極高的應用價值。智能技術的應用被普遍認為是進一步提高電氣自動化控制系統運行效率及控制水平的主要途徑之一，也是我國電氣行業的重要發展契機。

1 智能技術的主要應用優勢

1.1 操作統一性

在傳統電氣自動化控制系統運行過程中，系統雖然會基于程序運行準則，自動下達各項系統控制指令、操縱電氣終端設備生產運行。但在條件識別領域中，存在識別精度不佳的問題，系統難以在短時間內對操作條件進行精準評估、歸類。對智能技術的應用，實現了對各類終端設備具體操作條件差異情況的智能識別、快速歸類與處理，既提高了系統操作統一性，同時又提升了系統操作效率。

1.2 操作超前性

與傳統系統控制模式相比，智能技術的判斷標準較為先進，基于專家系統，其可以在短時間內精確識別各項控制指令、判斷系統實時運行情況、正確描述系統運行信息，進而快速下達各項控制指令。在系統操作與響應時間層面上，其應用具有超前性的優勢。

1.3 減少錯誤率

在電氣自動化控制系統運行過程中，企業需要配置一定數量的技術與管理人員，根據系統實時運行情況下達控制指令、調整系統運行模式。而受到人為因素影響，偶爾會出現各類系統運行問題，對系統運行效率造成影響。智能技術的應用，將勝任一些通常需要人類智能才能完成的復雜工作，有效避免了人為因素對電氣自動化控制系統操作效率的影響，降低了控制水平影響系數、系統錯誤率。

1.4 系統優化性

智能化電氣自動控制系統的構建，需要企業編寫系統程序。在后續系統運行過程中，無需提前搭建實體模型，向系統程序中輸入各項標準操作參數即可。通過對動態方程的應用，電氣自動化控制系統的優化性得到顯著提升。

1.5 控制力度強

在電氣自動化控制系統運行過程中，智能技術將根據系統運行情況、配置電氣自動化設備的規格種類，選擇適當的計算方法與控制模式。例如，在系統運行過程中往往存在大量的不確定因素，控制精度有所降低。因此，可采取計算形成的函數設計模式，無需對設計對象進行直接控制，針對動態控制對象，也可進行精確控制。

1.6 簡化系統操作方式

智能技術與電氣自動化控制系統的融合，實現了對電氣自動化控制系統操作方式與運行步驟的簡化，智能技術將替代人工，開展絕大部分電氣自動化控制系統管理工作，結合系統實時運行情況與需求、自動下達各項控制指令。例如管理人員可借助智能移動設備，遠程監測電氣自動化控制系統的運行情況，并根據人工智能技術所提示的信息進行操作即可。對于企業而言，在充分保障電氣自動化控制系統運行效率、控制精度的前提下，可適當精簡現有系統管理團隊，節省人力資源，降低系統運行的經濟成本。

2 智能技術在電氣自動化控制系統中的設計與應用

2.1 設計原則

（1）擴展性原則。目前電氣工程、智能技術與自動化技術正處于高速發展階段，各項新型技術不斷普及，企業生產工藝也在持續優化中。為充分滿足電氣自動化控制系統的優化需求與企業發展需求，應充分考慮系統規模擴張因素，預留出充足的系統擴展優化空間。

（2）穩定性原則。多數電氣自動化控制系統普遍為模塊化結構，并采取光纖方式對信號進行轉換、傳輸、調度管理，故應嚴格遵循穩定性原則。例如在采取分布式接線方式時，應在主控室保護柜中加以實現。

（3）兼容性原則。電氣自動化控制系統由軟件與硬件設備構成，為確保軟硬件結構之間可以配置串行通信結構，提高配置靈活性，應構建具有較強兼容性的電氣自動化控制系統。

2.2 架構設計

在電氣自動化控制系統中，對智能技術的融合，雖然可以改變傳統電氣控制模式，提高系統操作效率、降低系統運行成本，但同時也會提高系統設計難度。系統架構設計內容包括控制器、開環控制、閉環控制、傳感器等，涉及諸多專業學科。因此，在智能化電氣自動控制系統架構設計環節，應配置多元化的系統研發團隊，根據系統實際運行需求與現場情況，深入了解各項系統設計與關鍵操作步驟，對各項常見設計問題加以改進。在系統程序編寫環節，要充分結合智能化控制程序，憑借智能技術替代各項人工操作工序，最大化地提升電氣自動化控制系統的運行穩定性。

2.3 優化設計

目前，我國電氣自動化技術逐漸完善，電氣自動化控制系統的運行效率、自動化水平都得到了顯著提升。但電氣自動化設備設計難度也有所提升，涉及電路、電磁場、變壓器等諸多專業領域，設計人員難以進一步提升各類電氣自動化設備的性能質量和自動化水平。在電氣自動化設備設計工作開展中，企業需要投入大量的人力資源用于開展數據采集、運算演練等基礎性設計工作，導致部分設計資源被浪費。因此，智能技術也被廣泛應用于電氣自動化設備設計領域中，替代人工開展數據采集、自主計算演練等高重復性設計工作。同時，也可對各套設備設計方案的可行性進行分析，為電氣自動化設備設計工作提供參考建議與信息支持。另外對于人工智能技術的操作人員沒有較為嚴格的要求，只要能夠熟悉操作系統即可，而傳統的控制操作方式則對操控人員有較高的工作要求。

在電氣自動化控制系統長時間運行過程中，企業生產工藝、外部環境往往處于動態變化狀態。因此，應定期對電氣設備開展維護保養工作，并對電氣自動化控制系統進行優化升級，以此最大程度地發揮系統的應用作用，確保系統的實際控制精度、操作效率符合預期要求。但在傳統系統優化設計模式下，程序人員很難在單次實驗中實現各項系統優化的目標，設備控制精度以及所編寫程序沒有做到完美結合。通過智能技術，將輔助設計人員開展系統優化設計工作，基于系統優化需求、實際運行情況以動態化模擬系統運行效果，智能化開展系統運行調試、采集與分析系統調試數據等工作，減少電氣自動化控制系統在優化調試過程中所遇到的阻礙與難點。例如，智能技術將會對各類終端電氣設備的歷史運行數據加以采集、處理以及儲存并形成圖像，向管理人員直觀地展示各類電氣設備在不同時間節點下的運行狀況。

2.4 功能設計

（1）數據采集傳輸。在傳統電氣自動化控制系統運行模式下，往往采取人工數據控制方式，定期對儀表設備上所顯示的運行數據進行記錄、匯總、備份與上傳，所采集、傳輸的數據具有滯后性，難以及時發現各類系統運行故障、實時掌握系統動態。智能技術讓電氣設備告別了人工數據控制的時代，讓終端設備與控制平臺直接相連，通過數字化的手段收集與傳輸終端儀表中的數據，在第一時間實現設備的各種操作，提高了自動化的控制效率。

（2）智能監控與預警。在傳統電氣自動化系統控制模式下，管理人員需要對系統運行情況以及各項運行數據進行實時監測，及時發現和解決各類系統運行故障及控制問題。由于各種因素的影響，部分工作人員難以在第一時間發現系統異常運行問題，因此可能造成嚴重經濟損失。通過采取智能技術，將增設智能監控功能，自動監測系統實時運行模式、各項系統運行數據。在監測系統出現異常運行情況、運行數據異常波動等問題時，將自動向管理人員發送預警信號，并開展故障診斷工作，根據診斷結果采取相應控制措施，如切斷故障設備與其他設備的關聯。

（3）智能故障錄波。在系統運行過程中，智能技術將對各類終端設備進行故障錄波，在其基礎上對終端設備的故障錄波進行模擬、記錄順序與相關信息。同時，還可以對設備故障波形加以智能捕捉，提高電氣自動化控制系統對各類終端設備的實際控制力度，簡化設備故障錄波工作流程，提高錄波效率。當電氣終端設備出現各類故障問題時，將在短時間內開展設備故障錄波工作、判定故障類型、了解問題成因，為后續設備檢修工作的開展提供有力的信息支持。比如，在配電保護故障診斷過程中，采用專家系統，對生產規則體系進行故障診斷，把電氣設備的歷史故障診斷數據、保護斷路器的工作經驗融入專家系統，逐漸形成豐富的專家系統故障診斷數據庫。系統根據報警設備所發送的信息，分析專家系統知識庫，能準確得出電氣設備故障診斷結果。

（4）模糊控制。在電氣自動化控制系統運行過程中，系統運行效率、動態控制精度的優劣，主要取決于對系統動態信息的了解程度。對系統動態信息了解得越詳細，則系統控制精度越高。但在傳統系統控制模式下，變量因素過多，系統將難以在短時間內正確描述系統動態信息，使得系統控制精度降低，出現各類系統運行問題。而對智能技術的融合，則以模糊語音變量與模糊數學理論為基礎，增設模糊控制功能，根據電氣自動化控制系統的實際運行情況，將模糊控制器的輸入量快速轉換為系統可識別的模糊量，隨后基于專家系統對系統動態信息進行描述、推理，最終下達各項正確控制指令。

3 結束語

綜上所述，隨著信息化時代的到來，人工智能技術廣泛應用于電力自動化系統中，改變了傳統的工業生產模式，有效解決了電氣自動化控制系統的多項運行問題。將人工智能技術與電氣自動化控制有機結合，可切實提升電氣自動化控制系統的應用效率，促進生產穩定開展。因此，應深入研究智能技術在電氣自動化控制系統中的主要應用優勢及應用方向，不斷加強對智能技術的應用力度，推動我國電氣行業與電氣自動化控制系統的智能化發展進程。