智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用

宋文強

（國華巴彥淖爾（烏拉特中旗）風(fēng)電有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

0 引 言

隨著電氣工程產(chǎn)業(yè)的革新進步，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用必須更加符合當(dāng)前工程需要。為了應(yīng)對該發(fā)展趨勢，電力企業(yè)應(yīng)立足自身實際情況，開展技術(shù)創(chuàng)新，促進革新發(fā)展。智能化技術(shù)是一項前沿技術(shù)，由計算機領(lǐng)域發(fā)展而來，可運用計算機完成一些人工很難完成的復(fù)雜控制工作。智能化技術(shù)的應(yīng)用使得電氣控制系統(tǒng)逐漸擺脫了傳統(tǒng)障礙及缺陷。

1 智能化技術(shù)介紹和應(yīng)用意義

1.1 智能化技術(shù)介紹

智能化技術(shù)的發(fā)展源于計算機技術(shù)，體現(xiàn)在精密傳感技術(shù)和GPS定位技術(shù)的共同應(yīng)用上。智能化技術(shù)是計算機技術(shù)的分支，也被稱為人工智能。智能化技術(shù)建立在計算機技術(shù)的發(fā)展之上，綜合運用圖像識別、語言識別以及自動化技術(shù)等，使設(shè)備產(chǎn)品可以智能搜集數(shù)據(jù)并作出反應(yīng)。智能化技術(shù)已經(jīng)過多年發(fā)展，在人臉識別、機器視覺與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面取得了驕人成就，并得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 智能化技術(shù)的應(yīng)用意義

智能化技術(shù)對電氣工程自動化控制系統(tǒng)來說，具有重要的應(yīng)用意義。將傳統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)進行升級改進，較之傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)將有多種優(yōu)勢。

首先，智能化技術(shù)幫助系統(tǒng)提高準(zhǔn)確性、效率和靈活性。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)只能解決簡單的控制問題，面對復(fù)雜情況則欠缺靈活性，實時性較差。將智能化技術(shù)引入電氣工程的自動化控制系統(tǒng)，實際上簡化了人工操作時的系統(tǒng)，利用智能化算法和模型，加強對控制系統(tǒng)的操作。相比于人工操作，智能化控制系統(tǒng)可精準(zhǔn)迅速地找出問題所在，判斷故障原因和故障位置，實時提供數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)可靠性、靈活性以及高效運轉(zhuǎn)。

其次，將智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動化控制系統(tǒng)，可有效減少控制誤差。區(qū)別于傳統(tǒng)的人工操作方式，智能化控制系統(tǒng)可實時監(jiān)控電氣工程自動化控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，結(jié)合計算機技術(shù)和通信技術(shù)提高系統(tǒng)實用性。計算機可以精確處理接收的數(shù)據(jù)，并與之前的數(shù)據(jù)進行對比分析，觀測各項數(shù)據(jù)的誤差，對可能產(chǎn)生的故障進行預(yù)警，對已出現(xiàn)的故障進行控制并實時反饋。

最后，智能化技術(shù)降低了人力資源的投入。傳統(tǒng)電氣工程自動化控制系統(tǒng)中，無論是系統(tǒng)操作還是故障分析，都需要消耗大量的人力資源。特別是系統(tǒng)故障和數(shù)據(jù)分析，需要工作人員互相配合，彼此參照數(shù)據(jù)，才能找到問題所在。運用智能化技術(shù)解決自動化控制系統(tǒng)的運行與故障分析，不僅準(zhǔn)確度高、實時性強，而且大大降低了人力資源消耗。

2 電氣工程自動化控制的系統(tǒng)設(shè)計

智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制系統(tǒng)展開應(yīng)用，需要做到如下功能：設(shè)備運行正常的狀態(tài)下，監(jiān)測運行狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)；如果發(fā)生故障，要準(zhǔn)確判斷故障位置，并將數(shù)據(jù)實時反饋給控制人員。實現(xiàn)上述功能，需要以下3個模塊協(xié)同工作。

2.1 監(jiān)控模塊

監(jiān)控技術(shù)在智能化技術(shù)的作用下，提高了對電氣工程自動化控制系統(tǒng)的監(jiān)控能力，并可以實時獲取設(shè)備運行數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備運行狀態(tài)。由工作人員通過智能化控制系統(tǒng)遠程監(jiān)控得到精確的控制數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)遠程操作。智能化控制系統(tǒng)可保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行，實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的儲存、傳遞、分析，使遠程操作工作人員可以得到準(zhǔn)確的、有效的信息，完成對自動化控制系統(tǒng)的運行監(jiān)控。

2.2 故障診斷模塊

在故障診斷方面，電氣工程自動化控制系統(tǒng)要求智能化技術(shù)能夠檢查設(shè)備運行狀態(tài)，監(jiān)測運行數(shù)據(jù)，搜集相關(guān)信息，判斷故障發(fā)生的類型和位置。系統(tǒng)將故障反饋給工作人員，以便維修管理。電氣工程自動化控制系統(tǒng)的故障診斷模塊流程，如圖1所示。

該智能故障診斷方式原理：將控制系統(tǒng)正常運行的設(shè)備數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫，在系統(tǒng)后續(xù)運行過程中實時獲取設(shè)備當(dāng)前運行數(shù)，并與數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)進行比對。如果數(shù)據(jù)在允許的誤差范圍內(nèi)，則設(shè)備運行正常；如果超出誤差范圍或者出現(xiàn)特殊數(shù)據(jù)、錯誤數(shù)據(jù)，則判斷是否發(fā)生故障，判定故障原因，確定故障位置，為解除故障提供數(shù)據(jù)參考。

2.3 電氣工程自動化控制模塊

電氣工程自動化控制模塊的智能控制是關(guān)鍵的一環(huán)。智能化監(jiān)控結(jié)合智能化診斷，發(fā)現(xiàn)電氣工程自動化設(shè)備的運行狀況。如果發(fā)現(xiàn)問題，則實時反饋給控制人員。對于出現(xiàn)的故障，智能化控制算法可進行自行處理，發(fā)出預(yù)警。智能控制模塊可以對人工操作進行的補救措施進行模擬，解決一些可以通過控制系統(tǒng)自身即可解決的故障，并且做好預(yù)案和預(yù)警，避免系統(tǒng)故障變得更加嚴重。智能化技術(shù)不僅幫助自動化控制系統(tǒng)節(jié)省了人力資源成本，也降低了設(shè)備維護成本，同時提升了故障處理效率。

圖1 電氣工程自動化控制系統(tǒng)的故障診斷模塊的流程

3 智能化實現(xiàn)

3.1 電氣工程自動化控制的系統(tǒng)框架

智能化技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用框架，如圖2所示。

圖2 電氣工程自動化控制的系統(tǒng)框架

在智能化電氣自動控制系統(tǒng)中，通過智能化系統(tǒng)取得運行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)傳輸?shù)较到y(tǒng)主機存儲，由設(shè)備自行完成，取消人工記錄。存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析被發(fā)送到電氣工程自動化控制系統(tǒng)中需要數(shù)據(jù)進行調(diào)整的各個部分，完成中央智能化操作，提高自動化控制系統(tǒng)的效率。對于智能控制系統(tǒng)無法自行處理的數(shù)據(jù)，則預(yù)警或者報警，由控制人員完成相關(guān)工作。自動化控制過程中，智能監(jiān)控模塊一直處于工作狀態(tài)，從而確保系統(tǒng)運行安全正常。

3.2 智能化技術(shù)對控制算法的選擇

當(dāng)前，智能化電氣設(shè)備自動化控制系統(tǒng)中常見的控制算法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、模糊邏輯控制和專家系統(tǒng)控制3種。

3.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是對人類大腦中神經(jīng)元的活動情況進行模擬的算法，像建立神經(jīng)元之間的聯(lián)系一樣建立智能網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的自學(xué)能力強，可以自主學(xué)習(xí)、自主處理、自主管控。在電氣工程自動化控制系統(tǒng)中，將某一個控制單元的信息和數(shù)據(jù)集中起來進行分析，處理系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，保證系統(tǒng)運行出現(xiàn)的問題可以得到實時診斷和解決，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高，處理迅速。

3.2.2 模糊邏輯控制

模糊邏輯控制是智能化技術(shù)最常見的模式，從控制理論與模糊數(shù)學(xué)的理論基礎(chǔ)上發(fā)展而來。模糊控制對于電氣工程自動化控制系統(tǒng)起作用，主要通過模糊輸入、模糊推理、精確化輸出3個模塊實現(xiàn)。模糊控制利用交流/直流唇動控制電氣工程自動化設(shè)備的正常運行，其中交流傳動負責(zé)整體系統(tǒng)的正常運行和全面控制，直流傳動則對設(shè)備故障提出預(yù)警和解決方法。

3.2.3 專家系統(tǒng)控制

專家系統(tǒng)控制可模擬專家的經(jīng)驗設(shè)置智能控制程序。基本思想：匯總專家在電氣工程自動化控制系統(tǒng)領(lǐng)域的知識與經(jīng)驗，通過計算機技術(shù)保存到數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)可通過這些數(shù)據(jù)進行自行學(xué)習(xí)，自行推算解決問題的方案，并自行調(diào)出方案執(zhí)行，完成對電氣工程自動化控制系統(tǒng)正常運行的控制工作。系統(tǒng)控制可進行自學(xué)，經(jīng)驗不斷提高，數(shù)據(jù)庫不斷擴充，不斷加強整個系統(tǒng)的控制力，促使完成工作的能力越來越好。

3.3 智能化控制系統(tǒng)的測試

對于整個電氣工程自動化控制系統(tǒng)來說，選用專家系統(tǒng)控制算法適用性最強。以某個電廠的智能化控制系統(tǒng)為例進行測試，監(jiān)測其智能控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控與報警功能。測試過程中，電廠的智能控制系統(tǒng)運行正常，偶發(fā)數(shù)據(jù)產(chǎn)生波動時，控制系統(tǒng)向人工總控臺發(fā)出預(yù)警。電廠變壓器油的氣體波動數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 電廠變壓器油的氣體波動數(shù)據(jù)

4 結(jié) 論

介紹智能化技術(shù)總體情況，分析智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動化控制中的作用與方向，給出了智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程設(shè)備的優(yōu)勢。常見的幾種控制算法如專家控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊邏輯算法等均有所涉獵，其中選用專家控制算法進行實踐操作，改造小型電廠的電氣工程控制系統(tǒng)。測試結(jié)果顯示，在實時性、準(zhǔn)確程度以及工作效率方面均得到了良好反饋，驗證了其可行性。