探究智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用
——以風電行業(yè)為例

施光榮

（廣東省風力發(fā)電有限公司廣西分公司，廣西南寧 530000）

風電行業(yè)作為綠色能源和新興產(chǎn)業(yè)之一，在我國政府的大力推動下得到了迅速地發(fā)展，隨著科學技術的不斷發(fā)展，風力發(fā)電的技術也逐漸趨于成熟化發(fā)展，然而結(jié)合大量的實際案例可知，我國風電設備的自動化控制系統(tǒng)卻較處于一個相對落后的水平，很難滿足龐大的電力市場需求，鑒于此，有必要將智能化技術引入風電自動化控制系統(tǒng)之中，促進風電行業(yè)的發(fā)展。

1 智能化技術的概念

智能化技術屬于電子工程自動化控制范疇，在電氣自動化工程之中，智能化技術可以被細分為以下幾種類型：①DCS系統(tǒng)；②IE語言系統(tǒng)；③自動控制系統(tǒng)；④電氣自動化控制系統(tǒng)。就第一種系統(tǒng)而言，主要對電氣設備的儀表進行檢測，和傳統(tǒng)的檢測技術相比，該技術很少需要人工參與其中，只需要借助智能設備就可完成相應的指令以及操作；就第二種系統(tǒng)而言，其主要用于對電氣設備系統(tǒng)進行集中控制；就第四種控制系統(tǒng)而言，主要依靠網(wǎng)絡技術對系統(tǒng)進行控制操作，網(wǎng)絡傳輸技術具有速度快、操作便捷等優(yōu)勢，所以最后一種電氣工程自動化控制技術的應用范圍和市場前景較廣，常被用于電氣工業(yè)工程設備生產(chǎn)中。風電行業(yè)雖然屬于新能源產(chǎn)業(yè)，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)仍然運用了大量的智能化技術。將智能化技術應用于風電行業(yè)中，不僅提高了風電系統(tǒng)的控制效率，同時對開發(fā)出符合我國風電系統(tǒng)實際情況的智能化終端控制平臺具有重要的參考意義。

2 智能化技術的特征簡析

2.1 控制效率高

電氣設備智能化控制技術具有控制效率較高這一優(yōu)勢，與傳統(tǒng)人力操作控制技術相比，采用智能化控制技術可以大幅提高設備控制的精確度。以風電系統(tǒng)為例，一般情況下，風電系統(tǒng)的中控裝置都安裝在底部的風電樁內(nèi)，且風電設備往往被安放在戈壁灘等人跡罕至的區(qū)域。鑒于此，如果單純的使用人力對風電設備進行控制，一方面需要耗費大量的人力資源，另一方面也不能確保人力控制的精確性。而智能化技術不同，在智能化技術投入使用之前，往往需要經(jīng)過數(shù)千次的測試，直到測試結(jié)果符合預設要求后才能投入到風電設備的實際使用中。由此可見，智能化技術擁有很高的精確性。

2.2 可實現(xiàn)無人操作

與傳統(tǒng)的電氣工程自動化控制技術相比，智能化技術不需要投入大量的人力便可以投入到實際的控制使用之中，電氣設備只需要聽從智能化技術控制系統(tǒng)發(fā)出的指令即可，其中并不需要人工介入。所以，智能化技術可以借助人工智能技術實時調(diào)節(jié)電氣設備系統(tǒng)，從而完成工作任務。

2.3 減少控制模型的使用

在風電系統(tǒng)控制系統(tǒng)投入使用之前，需要設計大量的參考模型，并將各類模型應用于系統(tǒng)中，然后通過大量的實踐選擇最合適的模型。但是智能化技術不同，采用智能化技術對風電系統(tǒng)進行控制時，不需要使用模型。與傳統(tǒng)的控制技術模型相比，采用智能化技術不僅可以有效節(jié)約風電設備控制系統(tǒng)后期的模型調(diào)試成本，同時還可以提高風電系統(tǒng)地控制效率。

3 智能化技術在風電電氣工程自動化控制中的應用

3.1 人工智能控制技術在電氣系統(tǒng)終端控制中的應用

智能化技術在電氣工程自動化控制中的應用主要包含在以下兩方面：（1）專家系統(tǒng)；（2）神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。鑒于此，可以將智能化技術中的神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)，也就是俗稱的人工智能技術應用在風電電氣系統(tǒng)的終端控制系統(tǒng)之中。和傳統(tǒng)的終端控制系統(tǒng)不同，借助人工智能終端操作系統(tǒng)，技術人員可以通過異地輸入指令或軟件遠程操作等方式對風電系統(tǒng)的終端系統(tǒng)進行操作和控制，并結(jié)合外部環(huán)境，如風力大小、用電需求等及時調(diào)節(jié)風電系統(tǒng)的各項參數(shù)。此外，利用人工智能技術，還可以對風電系統(tǒng)進行24h的監(jiān)控和保護，如果風電系統(tǒng)的終端控制系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生問題，技術人員可以通過遠程操作及時暫停風電設備的運行，并通過智能化控制對風電電力系統(tǒng)進行檢修。同時，利用人工智能技術還可以對風電系統(tǒng)的日常運行狀態(tài)以及每日電產(chǎn)量進行收集和整理，再通過網(wǎng)絡技術實時傳輸給風電設備控制中心，控制中心則會依據(jù)傳輸和整理后的數(shù)據(jù)對風電設備的各項運行參數(shù)加以調(diào)整。此外，還可以借助人工智能技術對敷設風電設備的關聯(lián)性能進行檢測。一般情況下，風電系統(tǒng)風機電纜都擁有自己獨特的保護層，并埋藏于風機樁底部。為了確保風電系統(tǒng)信號和數(shù)據(jù)的傳輸，需要定期對風電設備的敷設光纜進行檢修，但是由于我國很多風電設備都安裝在戈壁灘或沙漠等人跡罕至的區(qū)域，派遣專人進行檢驗需要耗費大量的時間和人力成本。鑒于此，可以在敷設風電系統(tǒng)光纜的過程中，在光纜設備中插入人工智能檢測系統(tǒng)，借助人工智能檢測系統(tǒng)，可以對光纜線路進行及時檢測，如果發(fā)現(xiàn)光纜外層破損或者需要更換時，風電公司再派遣專人前往維修即可。借助這樣的技術，一方面可以提高風電設備的運行質(zhì)量，另一方面可以為風電企業(yè)節(jié)約成本。

3.2 加強模糊邏輯控制技術的運用

模糊邏輯控制技術是當前智能技術中的重要組成部分，是由英國大學所研制出的一種特殊控制器技術，能夠根據(jù)自身所具備的知識庫以及推理邏輯從眾多模糊的數(shù)據(jù)信息中查找出最佳的處理方式，這種自主推理方式對電氣工程自動化控制有著重要意義。因此，鑒于模糊邏輯控制技術在電氣工程自動化控制中的重要作用，電氣工程自動化控制人員應當加強對模糊邏輯控制技術的運用。

圖1 環(huán)境智能技術的應用

例如，控制人員在進行工程建模時，就可以將模糊邏輯控制技術與神經(jīng)網(wǎng)絡推理機融合，及時將各種數(shù)據(jù)信息輸入到風電工程神經(jīng)網(wǎng)絡控制機中，并利用RXD和TXD管腳進行風電設備內(nèi)部數(shù)據(jù)的初步處理與傳輸，然后再將信號傳輸至風電設備的中樞控制顯示屏上。通過這種模糊邏輯控制技術的運用，可以保證風電工程自動化控制質(zhì)量，有效降低了風電工程自動化控制失誤情況的出現(xiàn)。

3.3 PLC技術的運用

PLC技術是一種十分重要的輔助技術，其主要用于內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并可以通過數(shù)字或各種模擬式輸入/輸出來實現(xiàn)風電工程自動化控制，所以工作人員在將智能化技術運用于電氣工程自動化控制中時應當加強對PLC技術的運用研究。

例如，管理人員可以將各個風電控制系統(tǒng)進行融合，建立風電工程控制體系，并在風電工程控制體系中搭建相應的PLC技術平臺，從而運用PLC技術的邏輯運算功能對風電工程自動化控制中的各個指令進行運算分析，大大提高風電工程運行效益。

3.4 優(yōu)化操作及故障診斷技術

目前，我國建立的風機設備中，只有三分之一采用了智能化控制技術，其他的風機設備均采用傳統(tǒng)的電氣工程自動化控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的電氣工程自動化控制系統(tǒng)雖然也有一定的控制效果，但存在很多問題。以風機設備的故障檢修和維護為例，應用傳統(tǒng)的電氣工程自動化控制系統(tǒng)很難及早發(fā)現(xiàn)風機設備中存在的一些故障，同時也很難對風機設備故障區(qū)域進行定位，當故障嚴重時才得以發(fā)現(xiàn)。而智能化控制技術不同，智能化控制系統(tǒng)可以利用人工智能技術對風機設備的故障區(qū)域、故障情況進行初步分析，然后借助網(wǎng)絡信號傳導至中控平臺，此時風電公司可以結(jié)合系統(tǒng)傳回的數(shù)據(jù)分析故障，然后進行修理。這樣操作一方面可以大幅提高風電設備的控制效率以及準確率，另一方面也可以及早發(fā)現(xiàn)風機設備中存在的一些故障，從而防止故障擴大化為風電企業(yè)帶來的巨額損失。

3.5 環(huán)境智能技術的運用

環(huán)境智能技術是在20世紀90年代在計算機領域所提出的一種設想，目前已經(jīng)能夠得到一定范圍內(nèi)的運用。環(huán)境智能技術主要是指能夠?qū)θ擞懈袘畔⒑头答佇袨榈沫h(huán)境，將其運用在風電電氣工程自動化控制中應用意義重大。對此，風力發(fā)電中的環(huán)境智能技術能夠感知風力大小以及方向，從而將實時的風力信息傳輸?shù)娇刂浦行模欣诟鶕?jù)風力的實際情況調(diào)整發(fā)電設備，從而實現(xiàn)環(huán)境智能技術的高效應用。同時，環(huán)境智能技術還能感知發(fā)電環(huán)境，如判斷天氣條件，在陰雨天氣時風力發(fā)電機的功率要進行適當?shù)恼{(diào)整，從而減少潮濕環(huán)境對發(fā)電設備的影響，促進風電電氣工程自動化控制的有效應用，如圖1所示。

3.6 自然語言處理技術的運用

自然語言處理技術指的是相應的智能化系統(tǒng)對于自然語言數(shù)據(jù)的下屬字段進行分析處理的過程，主要包括語言理解、語言生成和機器翻譯3個部分。自然語言處理技術在風電電氣工程自動化控制中的應用主要包括對利用環(huán)境智能技術獲取的數(shù)據(jù)進行理解并轉(zhuǎn)換的過程。自然語言處理技術能夠理解反映風力方向及大小的數(shù)據(jù)，并與閾值進行比對。如果超出相應閾值，則會自動生成自然指令語言傳輸?shù)娇刂浦行模瑢崿F(xiàn)對于風力發(fā)電的自動化控制，促進風力發(fā)電技術的自動化與智能化，如圖2所示。

圖2 自然語言處理技術

4 結(jié)束語

綜上所述，風電設備作為綠色能源設備，具有廣闊的市場前景。為了提高風電設備的運行質(zhì)量以及運行效率，在風電設備控制系統(tǒng)中加入智能化技術是必要的。將智能化技術應用于風電設備中不僅可以實現(xiàn)人工智能化控制，同時還可以及時對設備進行自檢。鑒于此，我國要大力發(fā)展智能化電氣自動化工程技術，并結(jié)合風電系統(tǒng)的發(fā)展情況對該技術加以應用，從而推動我國風電行業(yè)發(fā)展。