電氣自動控制工程中智能化技術應用

劉皎麗

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠 山西省太原市 030205）

伴隨著工業現代化的發展，電氣工程自動化和智能化的需求顯著增加，正是因為技術的不斷進步，使得電氣工程領域迎來了新的變革，尤其是自動化、智能化技術的廣泛應用，使得電氣工程自動控制逐步彌補了傳統人工控制的弊端，無論是控制效率還是控制精度都大大提升。現階段的智能化技術發展迅猛，已然被應用在電氣自動控制工程中的方方面面，在電氣系統內形成了新的控制模式，也有利于加快新型工業化發展道路，未來相關人員要加大智能化技術的研究和應用。

1 智能化技術概述

智能化技術是信息時代下的技術產物，其中融合了多種技術，計算機技術、精密傳感技術、GPS定位技術等都是其中的代表性技術。當前的經濟社會發展條件下，智能化技術的發展迅猛且逐步被廣泛應用在了各個領域，作為集控制學、生物學和信息學等學科于一體的新型技術，智能化技術在當前的電氣工程領域，已然成為了不可或缺的技術。隨著智能技術應用范圍的逐步擴大，市場上的智能化產品越來越多，產品性能和功能都明顯提升，因此，智能化技術在生產生活領域的應用范圍日漸擴大，如智能手機、智能家電等，都充分采用了智能化技術的內容。在智能化技術的支持下，各種產品的信息采集、傳輸和分析更為高效和便捷，使得各種的機器設備具有了人工智能的特點，即使是一些復雜的問題，也可以利用機器中的智能化模塊來進行處理。

2 智能化技術在電氣自動控制工程中的應用

2.1 電氣優化設計

現階段的電氣工程構成中，其復雜性越來越突出，為保障其總體的控制設計質量，往往要保障電氣設計的質量，經由科學的電氣設計優化，可以有效提升電氣自動控制的功能和水平，使得電氣系統的運行更為可靠與安全。傳統的電氣優化設計中，因為為人工方式，整個優化工作完成往往需要非常長的時間，且為保障整體的設計質量和效率，往往需保障參與到電氣優化設計中的全部人員都具有豐富的經驗，掌握了多方面的專業知識和技能。而智能化技術在電氣優化設計中，因為可以直接利用相應的智能化模塊來完成設計工作，也就使得優化設計的效率和質量都得以提升，比如，對電氣控制工程精密部分開展設計時，智能設計方式不僅使得在設計時的周期得以縮短，更提升了這部分的總體性能[4]。利用智能化技術開展優化設計時，中央處理單元為主要的處理中樞，經由實時的數據集收集，由中央處理單元來進行這部分數據的處理，開展有針對性的優化設計。

圖1：人工智能設備控制流程圖

2.2 電氣故障診斷

現階段的智能技術發展十分迅速，在電氣工程領域，智能技術常常被應用于設備故障診斷上，而智能模塊對各類故障的診斷主要是由模糊理論來完成的，在模糊理論下，對故障的精準識別與定位，有效提升了電氣設備運行的可靠性。智能技術在電氣設備故障診斷中的應用多用在發動機、變壓器或者發電機等方面，在這類電氣設備中的使用，也就對設備的維修工作起到了重要的指導作用。因為電氣設備的運行環境比較復雜，在運行過程中，常常會由于內外部因素而引起各類的故障，故障的頻繁發生給電氣設備的安全使用造成了巨大的挑戰，在智能模塊輔助下，不僅可以快速進行故障類型的分析，更可以進行故障原因的分析和精準定位，在最短的時間內制定最佳的故障處理對策，恢復電氣設備的正常使用。比如，以變壓器為例，當變壓器運行時出現了故障，傳統的故障判定上，一般是由專業人員來進行油氣的收集，經由對油氣中氣體成分的全面分析，才能夠進行故障的判定，這種故障判定方式下，不僅會消耗比較長的時間，甚至外部因素還可能會影響判定結果的準確性，一旦出現失誤，就會導致故障影響范圍的擴大。而人工智能技術下，完全可以實現對故障的高效診斷，系統會自動將對應的診斷結果反饋出來，也是由智能模塊來實現故障處理策略的制定的。

很多的電氣工程中，為達到智能化控制的目標，一般會配備對應的模糊模擬器，由模糊模擬器來負責進行相應的數據采集、處理，進而來準確進行故障的判定。當下的電氣工程領域，所采用的模擬控制器主要包含了S型和M型，在具體的應用中，M型能夠實現對減速的有效控制，而S型與M型的原理高度相似，但其區別具體表現在各自所對應的規則庫上。模擬控制器中包含了推理機、模糊化、反模糊化、知識庫等構成模塊，一旦在電氣系統運行中出現了模糊控制情況，就可直接通過推理的方式來保障指令的正確執行。知識庫中包含了規則庫和數據庫，一旦系統出現了較為復雜的故障時，就可以由模糊邏輯來進行相應的數據分析，進而來快速制定相應的故障處理對策。

2.3 自動化操作

智能化技術在電氣自動控制中的應用還體現在自動化操作中，這一應用優勢使得智能技術在當下的電氣工程領域應用非常多。以某建筑電氣工程為研究對象，該建筑為9層，高34m，建筑總面積832m2，從此工程中的電氣工程來看，存在有電氣設備控制室的配置，在建筑1層和2層有電氣存儲室、電氣設備房的布設，根據該工程中的電氣配置情況，本建筑為二類建筑，適用于樹干放射形式的配電，在每個樓層的電氣豎井中都應該進行對應配電箱的布設，并將專門的電纜線直接布設于各個樓層的豎井中。在智能技術輔助下，控制系統兼具自動化控制的特征，系統內設置有自動報警、環境檢測、設備檢測等模塊，在此電氣工程的自動化系統中，采用的保護方式為集中選線，總共布設了6個機柜，在智能化技術應用以后，遠程控制目標得以實現，專業管理人員在智能化技術下，控制工作受到時間、地點的限制相對減小。自動化操作和控制中，通過終端設備來進行相應的指令下達，實時對電氣系統的每個部分和要素加以控制，達到了動態化管理的目標，給電氣系統創造了相對穩定的運行環境。在自動化系統的運行中，智能技術還有著極強的抗干擾能力，各種因素對控制的影響相對較小，基本上可以保持系統的最佳運行狀態。在電氣工程的不同運行階段，都將智能監控貫穿于其中，再加上光纖電纜等的配備，自動化控制和操作呈現出高效化的特征。人工智能設備控制流程如圖1所示。

2.4 綜合控制

電氣自動控制工程中，智能技術在綜合控制中有著突出的作用，經由綜合控制中的一系列智能技術應用，有效克服了傳統控制技術的限制，比如，在很多的變電所工作中，會采用集中選線的方式，經由人工智能技術應用，發揮了智能技術對變電所的保護功能，避免了變電所運行中的漏電、線路短路、線路過載等問題。智能技術在綜合控制中的應用，采用的是模糊控制和神經網絡理論，有效保障了控制的可靠性，發揮了智能技術的優勢。

2.4.1 模糊控制

在控制系統中的模糊控制理論下，利用的是直流或者交流傳統系統，經由這些系統的配備，系統可靠性大大提升，是當下電氣自動控制領域的核心技術。直流傳動系統包含了Sugeno和Mamdani，其中，前者的預防功能突出，而后者可以有效對系統的運行速度加以有效控制，經由二者之間的高度協調，直流傳統系統處于智能控制模式下。交流傳動系統下，是由專門的控制器來完成系統的控制的，在控制器的控制功能下，系統的運行模式更為科學且合理，有效預防了各類系統風險的出現。市場上的模糊控制器種類非常多，比如，自調式、簡單式、變結構、模糊PID，都是電氣工程中應用較多的類型。工業生產領域，一般采用的是模糊PID，這種類型的控制器呈現出耦合性和非線性的特征，再加上較強的時滯性，使得其在控制方面的優勢明顯，但這種類型的傳感器下，如果控制對象有所差異，需結合控制對象的特征來進行PID參數的有效優化。因此，針對模糊PID控制器，為發揮控制器的作用，正式的使用之前，首先要進行參數的適當調整，使得控制器控制模塊的響應速率得以增強。變結構控制器由不同模糊控制器組合而成，在控制功能實現的過程中，不同單元所負責的是不同的控制對象，所采用的控制規則也存在著一定的差異。

2.4.2 神經網絡

控制系統中的神經網絡同樣是智能技術的重要體現，其屬于一種特殊的網絡結構，是由不同的控制單元所組合形成的，在電氣工程的運行中，神經網絡可以對人腦思維和決策過程加以模擬，也就實現了對電氣工程中各個流程和要素的控制。在神經網絡系統的運行過程中，一旦智能化模塊采集到了特定的數據，就可以快速利用一個神經元來展開相應的連接，根據系統所對應設置的規則完成信息的轉化，通過不同單元中的傳輸系統，也就可以進行數據、圖像、語音等各類信息的同步接收和集中處理，而對這些數據的處理就是決策分析的過程，是決策指令下達的重要依據。比如，在電氣工程中，通過BP神經網絡，可直接利用遺傳算法優化來進行權值的設計，保持系統良好的運行狀態。遺傳算法下的神經網絡權值優化設計了以下方面：遺傳算法的優化程序為GA1.m；BP神經網絡的監控程序為GA2.m；監控測試程序為BP.m。在利用遺傳算法開展權值優化的過程中，為使得最終的優化結果可以符合控制可靠性的要求，將G取值為100，并將其作為優化代數，提取30個樣本數量，獲得對應的交叉概率。

2.5 PLC應用

信息時代到來以后，我國的智能技術發展十分迅猛，因為智能技術的技術優勢日漸凸顯，使得其被應用在了很多的方面，尤其是在電氣工程領域，智能技術的應用直接改變了傳統的控制模式。比如，在當下的電力系統中，常規的繼電控制器已然被PLC系統所取代，而PLC系統設計中就采用了智能技術的概念，這一系統與常規的控制器相比，可以對每個的運行流程加以協同控制。以煤礦企業的能源運輸為例，上煤、儲煤、配煤和輔助系統，在傳感器和遠程I/O輔助下，添加PLC系統以后，整體的控制可靠性得以提升。

3 結束語

近年來，我國的電氣工程領域，電氣自動化已然取得了一定的成效，但因為計算機信息技術等處于不斷的發展中，智能化技術也同步存在著巨大的發展。智能化技術在電氣自動控制中的應用，可以發揮這一技術在控制方面的優勢，全面提升電氣系統控制的科學性，發揮電氣工程的最大效益。