基于智能技術的電氣自動化控制系統設計與分析

牛 麗

(陜西廣播電視大學，西安 710068)

基于智能技術的電氣系統逐漸成為各行業發展的重點，它對提升電氣工程自動化、智能水平具有關鍵作用，是實現自動化生產、識別及自動化優化等功能的重要技術途徑，對提高企業競爭力、效益和長遠發展意義重大。應用智能技術還能拓寬電氣控制系統的設計思路，提升自動化功能，建立更穩定、全面的自動化系統，提升相關電氣設備及系統的自我檢測、故障診斷等功能，從而幫助技術人員更有效地處理故障、簡化操作，讓電氣控制系統擁有“思考”能力。在電氣自動化控制系統中應用智能技術，可簡化設計過程和系統操作流程，提升系統控制器性能，提高系統信息價值，降低運行成本，優勢顯著。

1 智能技術在電氣自動化控制系統中的應用

1.1 設計方面

智能技術可應用于優化系統設計。自動化控制是由多個設備和子系統構成的整體，各設備的構造、運行標準、技術基礎各有不同，各子系統間的功能、運行變準等也不相同，因此整個電氣系統運行過程需要調節這些不協調的因素。應用智能化設計可通過中央控制、編寫程序對各子系統及設備進行統一的優化管理，設計中考慮各設備、程序的運行因素，提高控制的全面性和精度。

電氣系統架構設計中，技術人員通過計算機對控制系統的整體架構進行全面、詳細的模擬，從而確保基礎架構在功能等方面符合基本運行需求，并在此基礎上結合生產環境、生產要求分析、模擬系統架構的運行情況，再到不同的生產環境中進行實驗，從而確保系統架構的可操作性、實用性。

功能設計方面，利用智能技術將電氣設備與中控平臺相連接，可以準確、及時收集系統各設備的繁雜信息，并利用控制平臺對信息進行整理歸納、分析處理和存儲，從而保證系統擁有科學、全面的數據傳輸功能。結合傳感器等技術，能夠建設一整套信息預警、數據監控系統，及時、準確地監測和分析系統設備的運行狀態、運行數據，更智能地發現、處理故障，如自行斷電。

1.2 故障診斷

設備故障可直接導致電氣系統運行停止、功能失效，甚至對其他相連設備、系統產生損壞，會嚴重影響正常生產。應用智能技術，如模擬邏輯、神經網絡等技術，可有效提升故障診斷、分析、報警的及時性和準確性，如配電設施故障診斷中應用專家系統，通過動作、操作等邏輯規則，將斷路器的狀態進行標準化處理，納入系統故障診斷模塊知識庫中，通過控制系統的數據傳輸功能，接收和分析相關報警設施反饋的信息，從而綜合判斷配電系統運行狀態，做出智能化處理。

1.3 完善控制系統

深入應用智能技術對提高電氣系統中設備的運行穩定性、效率有重要作用，更有助于完善電氣控制系統。智能技術主要體現在直流傳動、交流傳動等系統形式中，直流傳動系統可快速處理多類信息，結合系統運行狀況、模式，分析出合理的控制方式。交流傳動系統通過監測、診斷交流設備及其環境參數，減少信息定位時間，還可更好地控制負載轉矩等設備運行狀態的變化。

2 基于智能技術的電氣自動化控制系統設計

2.1 設計方法

集中監控。該方法便于檢查運行狀況，但存在系統接線復雜、維護流程復雜等弊端，若對系統防護要求較低，則可采用這種簡單的設計法。集中監控要滿足電氣系統功能集中等需求，需要將系統各類功能集成在中央處理器內，從而減少監測對象，保證各子系統有較高的信息處理速度。

遠程監控。該方法在設備接入互聯網的基礎上，將控制計算機與被監測設備通過互聯網相連，實現網絡自動化遠程監控，可大幅減少電纜數量，減少系統建設成本，并使系統設計更為靈活，但對網絡通信速度、通信穩定性要求較高。

現場總線監控。FCS在變電站、體育館等場所的電氣工程中應用普遍，該技術主要由主控制器、總線、現場IO從站及現場設備儀表等實現，通過現場總線連接不同設備，形成控制系統，單一設備故障不會影響其他設備運行或導致整體系統崩潰，從而有效保障電氣系統整體運行的安全性、穩定性。

2.2 設計原則

電氣系統有多個子模塊，有利于集中控制、信號轉換，通過光纖、網絡等方式傳輸信息，利用總控設備調整各模塊設備運行狀況，在設計中為平衡各模塊功能，保證各單元獨立運行，降低環境干擾，需要遵循以下原則：

擴展性原則：設計自動化控制系統時，需充分考慮控制系統的規模，保證功能擴張符合用戶需求及生產要求。

穩定性原則：通過主控室進行分布式接線，在保護柜中進行集中式接線，保證開關設計、接線處理更為合理，從而提升線路傳送、接收信息的穩定性。

兼容性原則：無論是網絡控制還是接線控制單元，都需要保證相連設備硬件、軟件配置、功能等方面的兼容性，并保證通信結構和連接端口符合用戶多元需求。

2.3 控制層功能設計

數據采集、信息傳輸。依托網絡等數字化手段進行自動化程度較高的數據采集、傳輸、控制。通過終端設備中的監測軟件，實現對各終端設備運行情況及環境信息的采集，主要包括設備運行時間、設備運行故障信息及設備所處環境溫度、濕度等信息，信息收集為系統的控制功能提供實現基礎。信息傳輸是指通過控制中心傳輸信息指令，終端設備接收并實施相應操作，主要通過視頻電纜等實現，需要根據傳輸距離、信息類型挑選合理的傳輸方法、設備。信息分析即對采集信息的處理分析，最后存入數據庫。對難以自主處理的信息，應設計相應的監控提示、操作提醒，由技術人員手動協調系統工作、處理故障。

控制過程的設計。電氣系統控制過程是設計的主要內容，促使電氣系統提升自動化控制水平、運行效率。主要使用專家系統、模糊控制等技術實現控制過程，模糊控制不同于專家系統的標準化設計，主要以模糊變量及推理技術為基礎，以基本的運行、操作思路設計能夠分析和控制被控制對象信息的模糊控制模型，通過模糊控制器實現系統控制。

2.4 監控層功能設計

監控層屬于控制層重要的子系統，承擔監視、報警等重要功能。監視功能即時監視設備運行參數、狀態，通過圖像等形式顯示，并存儲于數據庫，圖像通過通用色調顯示設備標識，用戶可編輯、調用圖像信息，通過顯示窗口進行移動、縮放等操作。文本輸出支持矢量字庫、動態棒型圖等圖標編輯功能，報警功能通過音響報警裝置設置告警等級、報警聲音，若數據異常，即發出警報聲，并在控制設備中顯示相應報警顏色，提醒管理人員，故障解除后報警信息消失。