人工智能化在電氣自動化中應(yīng)用分析

陳　靈（國網(wǎng)四川雅安電力（集團(tuán)）股份有限公司，四川 雅安 625000）

?

人工智能化在電氣自動化中應(yīng)用分析

陳靈（國網(wǎng)四川雅安電力（集團(tuán)）股份有限公司，四川 雅安 625000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)已經(jīng)普及到生產(chǎn)生活中的方方面面，電力自動化控制系統(tǒng)也得到了完善的發(fā)展，與此同時，人工智能系統(tǒng)在電氣自動化控制中的應(yīng)用也取得了一定的成效，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，人工智能有著巨大的優(yōu)勢，該種技術(shù)主要是建立在計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，能夠解決很多傳統(tǒng)技術(shù)難以解決的問題，將人工智能應(yīng)用在電氣自動化控制系統(tǒng)中可以有效提升設(shè)備的使用效率與使用質(zhì)量，本文簡單闡述了人工智能技術(shù)的概念及特點(diǎn)，主要分析了人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用。

電氣自動化；人工智能；應(yīng)用分析

引言

隨著科技生產(chǎn)力水平的飛速提升，電氣企業(yè)為了更好的適應(yīng)社會生產(chǎn)力的需要，引進(jìn)現(xiàn)今發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)提高企業(yè)生產(chǎn)力尤為必要，人工智能技術(shù)正是在這一形勢下應(yīng)運(yùn)而生的，將其應(yīng)用到電氣自動化控制運(yùn)行中不僅能夠確保其內(nèi)部程序的安全運(yùn)行，還能夠在一定程度上提高企業(yè)生產(chǎn)效率，為電氣企業(yè)創(chuàng)造最大化的經(jīng)濟(jì)效益，提高電氣企業(yè)在社會經(jīng)濟(jì)中的地位。

1　人工智能技術(shù)的概述

1.1人工智能概念

人工智能技術(shù)雖然已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域，但用于電氣自動化設(shè)備的控制還不是很明顯的。當(dāng)前，人工智能應(yīng)用于電氣自動化控制主要有：專家系統(tǒng)控制，所謂專家系統(tǒng)是一個匯聚了大量的知識和經(jīng)驗(yàn)的程度系統(tǒng)，它可以存儲這個領(lǐng)域的專家知識，專家知識的具體形成過程是通過事先總結(jié)然后就其進(jìn)行分析，最后再通過某一種模式來表現(xiàn)出來。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中要處理輸入的各種信息，然后通過知識的推理做出決策和推斷。它的開發(fā)研究在人工智能中最為活躍；模糊控制，它的護(hù)理機(jī)制最為簡單，是應(yīng)用作為廣泛的。

1.2人工智能的應(yīng)用優(yōu)勢

人工智能在電氣工程自動化中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在人工智能控制器上，非線性函數(shù)近似器，比如模糊理論、遺傳算法、神經(jīng)算法等，是最常應(yīng)用于電氣工程自動化的人工智能控制器，與常規(guī)的函數(shù)估計(jì)器相比，它有很強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢：

（1）人工智能控制器的一致性很強(qiáng)，輸入不可知的數(shù)據(jù)得到的預(yù)測效果也特別好，而且它不會受到忽略器的影響。雖然在對某些對象進(jìn)行控制時，沒有使用人工智能控制器而得到的效果也不錯，但如果換成了其他的控制對象，那么獲得的效果就不一定也會那么好，所以必須嚴(yán)格遵守具體問題具體分析的原則來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）可以對控制對象進(jìn)行精確的掌握的動態(tài)方程在很多的情況中都是非常復(fù)雜的，所以，控制器在對實(shí)際控制的模型進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)的時候，通常會出現(xiàn)大量如參數(shù)的變化，非線性時等無法確定的因素而無法對其進(jìn)行掌握，而人工智能控制器不需要控制對象的模型就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時，人工智能控制器還可以以不同的魯棒性、響應(yīng)時間和下降時間來作為根據(jù)進(jìn)行一定程度的調(diào)整，以對自身的性能進(jìn)行提高。

2　人工智能技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用分析

人工智能技術(shù)打破了電氣自動化運(yùn)行中傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)的局限，實(shí)現(xiàn)了電氣研發(fā)生產(chǎn)的智能化控制，它是現(xiàn)時代的一大創(chuàng)新，由于其本身的特殊性與功能，該技術(shù)在電氣自動化控制中得到了廣泛應(yīng)用，其主要應(yīng)用于以下幾個方面：

2.1人工智能技術(shù)在平常電氣系統(tǒng)操作中的應(yīng)用

電氣系統(tǒng)操作程序較為繁雜，以往的手工運(yùn)行要消耗大量的人力物力財(cái)力，運(yùn)用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)操作運(yùn)行的智能化操作，簡化了以往繁瑣的電氣系統(tǒng)操作，甚至部分工作不用外出，在家中就可以進(jìn)行工作，其支持遠(yuǎn)程遙控。不僅如此，該技術(shù)還能夠簡化操作系統(tǒng)的主界面，將系統(tǒng)中的重要及所需數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一保存及處理，并且它還能夠自動化生成報(bào)表，工作人員要了解整個系統(tǒng)操作狀況，看報(bào)表就可以快速了解整個工作狀況，大大提高了電氣系統(tǒng)操作的效率。

2.2人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

電氣自動化工作運(yùn)行中由于其程序較為復(fù)雜，要保證電氣自動化的正常運(yùn)行，需要對運(yùn)行中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，在運(yùn)行人工智能技術(shù)之前，要解決這一問題，就要引進(jìn)大批高素質(zhì)人才，而這樣會給電氣企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)壓力，而人工智能技術(shù)則能夠輕而易舉的實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制，其內(nèi)部經(jīng)過程序編寫及操作后，使電氣設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)自動化運(yùn)行及控制，減少了人力資源的浪費(fèi)。

2.3人工智能技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制主要應(yīng)用的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制及模糊控制等控制技術(shù)，運(yùn)行這些控制技術(shù)，確保電氣自動化系統(tǒng)的安全運(yùn)行，提高了電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，它不僅能夠提高工作效率，擴(kuò)大電氣設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模，還能夠減少資金的投入量，對電氣企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展具有重要意義。

2.4人工智能技術(shù)在電氣運(yùn)行事故及故障診斷中的應(yīng)用

人工智能故障診斷技術(shù)是人工智能技術(shù)的重要組成部分，該技術(shù)主要應(yīng)用于電氣運(yùn)行故障及事故發(fā)生時，電氣設(shè)備運(yùn)行中程序較多，一些小故障時常發(fā)生并且不可避免，對于這一問題人工智能故障診斷技術(shù)能夠及時檢測出電氣運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，其內(nèi)部的專家系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確分析出故障出現(xiàn)的原因，對于一些小故障它能夠進(jìn)行自動化修復(fù)，而一些大的故障它能夠及時提醒相關(guān)人員進(jìn)行維修，并為維修人員提供了真實(shí)可靠的故障數(shù)據(jù)，對維修人員進(jìn)行維修工作具有很大的幫助，大大提高了電氣運(yùn)行故障診斷的準(zhǔn)確性，從而使電氣自動化設(shè)備運(yùn)行盡快恢復(fù)正常，降低因故障造成的損失。

2.5人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前，人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（原理如圖1所示）、專家系統(tǒng)、啟發(fā)式搜索、模糊集理論幾個方面，其中，專家系統(tǒng)是一種集經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則與專業(yè)知識一體的程序性系統(tǒng)，該種系統(tǒng)需要依賴一定領(lǐng)域的知識與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理，并模擬專家的決策對各個難題來處理。專家系統(tǒng)主要包括六個部分，即推理機(jī)、知識庫、人機(jī)接口、知識獲取、咨詢解釋、數(shù)據(jù)庫。在整個系統(tǒng)的使用過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況的變化來更新規(guī)則庫，以便獲取到最及時的要求。

圖1　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理如圖

目前，很多訓(xùn)練算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都在電力系統(tǒng)中得到了一定程度的應(yīng)用，神經(jīng)系統(tǒng)的儲存方式與學(xué)習(xí)方式都十分的靈活，也有著強(qiáng)大的狀態(tài)分類能力以及識別能力，在負(fù)荷預(yù)測的過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行科學(xué)合理的分類，并實(shí)現(xiàn)對輸入的選擇，構(gòu)建出日預(yù)測模型以及周預(yù)測模型，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與元件關(guān)聯(lián)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合即可實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的診斷，識別是不同的故障。

3　人工智能技術(shù)工程應(yīng)用實(shí)例分析

這幾年，隨著人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等國內(nèi)電網(wǎng)公司相繼啟動了基于人工智能技術(shù)的智能電網(wǎng)建設(shè)，并取得非常好的效果。

3.1故障自愈的實(shí)現(xiàn)

在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，保證系統(tǒng)運(yùn)行正常，將所需用電及時、安全、有效地輸送到用戶是非常重要的環(huán)節(jié)。目前，電網(wǎng)故障的維修策略主要是采用故障后維修，維修人員及設(shè)備抵達(dá)現(xiàn)場需要一定時間，因此，如何避免故障范圍擴(kuò)大，把故障影響縮小到最小也是電網(wǎng)建設(shè)重點(diǎn)考慮的問題之一。經(jīng)過智能電網(wǎng)的建設(shè)，目前電網(wǎng)具備一定的故障自愈功能，最大程度減少了因突發(fā)故障引起的影響。對配電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備、配網(wǎng)設(shè)備采取可視化管理才能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障自愈功能。可視化管理能夠及時檢測到配電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生的異常，在檢測到故障之后能夠自動快速啟動維修決策程序，實(shí)現(xiàn)故障高速響應(yīng)處理。處理程序啟動同時，將會實(shí)施有效的隔離措施，自動調(diào)控對故障進(jìn)行隔離，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障自我診斷、自我治療、自我痊愈的功能。系統(tǒng)處理故障時間非常重要，將故障處理時間壓縮到秒級，可極大地縮短正常用戶的恢復(fù)供電時間，減少故障影響和經(jīng)濟(jì)損失。此外，自動隔離故障可避免擴(kuò)大停電范圍，保證配網(wǎng)可靠、安全運(yùn)行，使用戶感受不到故障停電的發(fā)生。

3.2建設(shè)智能客戶終端

人工智能技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在電網(wǎng)故障診斷和自愈功能的實(shí)現(xiàn)方面，同時也體現(xiàn)在智能客戶終端中，能夠?yàn)榭蛻籼峁└玫碾娏Ψ?wù)。電網(wǎng)智能客戶終端的建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)對客戶電力需求的實(shí)時監(jiān)控，加強(qiáng)用電信息的互動共享。通過智能客戶終端，客戶可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢系統(tǒng)，了解任意時段或者某一時刻的用電量。任意時刻用電量的可查詢功能，能為客戶提供及時的用電信息，以此來改進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃，在保證生產(chǎn)情況下達(dá)到節(jié)約用電的效果。智能客戶終端中的用電信息采集系統(tǒng)還可依據(jù)實(shí)時電費(fèi)進(jìn)行客戶余額報(bào)警提示，提前向客戶發(fā)出費(fèi)用提示，可以減少因?yàn)殡娰M(fèi)造成的不必要的停電時間，提高社會生產(chǎn)效率。與此同時，電力管理部門通過智能客戶終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)連接與分享，可實(shí)時對客戶用電情況進(jìn)行監(jiān)控，對電表故障及時排除，避免不必要損失。

4　結(jié)束語

人工智能技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是電氣企業(yè)技術(shù)革新的體現(xiàn)，對電氣企業(yè)的發(fā)展具有現(xiàn)時代的經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電氣自動化控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了智能化設(shè)計(jì)，能夠?qū)﹄姎庾詣踊到y(tǒng)出現(xiàn)的常見故障做出準(zhǔn)確的分析與診斷，提高電氣自動化生產(chǎn)的效率，確保了電氣自動化控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

［1］汪萬彩.人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用探討［J］.機(jī)電信息，2015，5（36）：11～12.

［2］耿英會.智能化技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，8（25）：55～56.

［3］胡 蝶.人工智能在電氣自動化控制中的應(yīng)用［J］.中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2015（09）.

陳 靈（1970-），男，工程師，本科，從事電力通信等相關(guān)工作。

TP18

A

2095-2066（2016）17-0022-02

2016-5-20