人工智能技術在電氣自動化控制中的應用

劉邦年

（安徽祥源科技股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 電氣自動化控制的系統功能

隨著智能技術的快速發展，電氣自動化在未來的生產和發展中也面臨著諸多挑戰。科學合理地應用人工智能技術，并在應用中不斷進行優化和完善，可有效提升電氣自動化控制的工作效率和工作質量，滿足社會發展的要求[1]。電氣自動化控制具有較為復雜的控制系統和架構，涉及的內容也比較龐雜。電氣自動化系統離不開控制程序的應用與實現，而自動化控制可有效提升工作效率，減輕人工勞動量，并進一步提升電氣系統的運行質量和效率。

在電氣自動化控制系統的應用中，電氣設備的運行由預警技術和職能監控技術組成。人工智能技術的應用使計算機系統代替了人工巡查，提升了準確性，是電氣自動化控制穩定運行的核心保證。通過使用智能監控技術能夠達到自動報警效果，使電氣設備的運行更加順利，避免重大事故的發生。電氣自動化系統在運行中應準確并完整地記錄設備故障，合理應用控制系統，提高工作水平。

2 人工智能的概念及應用特點

2.1 人工智能技術的概念

人工智能技術在人們的日常生活和工作中得到了廣泛應用。它隨著人類社會科學和自然科學的發展而產生，包括了以計算機為基礎的多學科內容[2]。人工智能與人類智慧接近，進行以計算機為基礎的編程，模擬人類思維收集和利用信息數據，并對數字和圖像等不同信息做出識別判斷。人工智能技術作為高科技的新型技術，屬于計算機領域的分支，在應用中分析、研究以及開發不同的內容，并將這些內容融為一體。人工智能技術在各個行業中的應用和發展，能夠有效降低人力和物力成本，提升仿真精度，應用于工業能夠提升操作的準確性。

人工智能在20世紀中期發展成型。隨著云計算等技術的發展，人工智能技術得到了快速提升，為社會各個行業帶來了明顯變化，同時廣泛應用于電氣自動化控制方面。人工智能技術結合計算機系統或其他設備，可滿足相關口令的各種智能要求。例如，我國智能手機的快速發展，主要依靠智能語音技術通過手機指令滿足用戶的各種使用需求。電氣自動化控制應隨著時代的發展，結合人工智能技術，改變傳統的生產模式，從而不斷提升電力系統的工作質量與效率，促進電力企業的發展。

2.2 人工智能技術在電氣自動化控制中的應用特點

2.2.1 人工智能技術的應用范圍比較廣泛

電氣自動化控制在傳統的應用中只能對系統的某一部分做單向的信息傳輸，優勢在于能夠對單個部分起到很好的控制效果，但無法對系統的其他部分實施有效控制[3]。人工智能技術的應用可以把傳輸單向信息變為傳輸網絡信息，全方位地控制系統。情況緊急下，根據實際情況處理數據迅速解決系統故障，從而保障系統的安全穩定運行。

2.2.2 人工智能技術的操作比較簡單

運行電氣自動化控制系統需要熟悉工作原理，了解各元部件的連接關系，對各項資料數據進行綜合分析對比，耗費的時間較多且難免出現錯誤。而運用人工智能技術能對繁雜的系統數據進行快速和可視化的分析研究，提高了自動化控制效率，減少了人力資源的浪費，也降低了錯誤率。因此，日常工作中技術人員可利用人工智能技術全面把握系統，方便快捷地獲取運行參數，并及時校正系統中的錯誤連接點，避免浪費時間，提升其安全性和可靠性，將節約的人力資源合理應用于設備檢測環節，從而提升人員利用效率。

2.2.3 提高電氣自動化的準確率

電氣自動化控制中出現的錯誤將嚴重影響工作的準確性，且需花費大量的時間進行校驗，影響工作進度，不利于企業的長遠發展。人工智能技術可通過計算機系統分析并檢測數據信息，有效降低電氣自動化的計算錯誤，從而提升電氣自動化的精確程度。同時，人工智能技術加強了電力系統運行的穩定性，提升了電力系統的操作性以及電氣自動化控制的效率和準確性。

2.2.4 統一操作標準

人工智能技術能使電氣自動化設備所設定的參數與實際工作參數一致，避免受到外界因素的影響或發生人為疏忽導致的故障，提升工作效率。穩定的自動化控制是電氣系統運行的基礎，人工智能通過計算機系統操作設備，使自動化控制穩定運行，可為企業產品質量提供保障，從而提升企業的經濟效益，促進企業長遠健康發展。

3 人工智能技術在電氣自動化控制中的具體應用

3.1 在電氣自動化設備中的應用

電氣設備是保證電氣自動化系統順利運行的基礎，其設計工作非常重要。電氣設備的設計具有系統性和復雜性，包含電機和電路等多門學科知識[4]。隨著科技的不斷發展，電氣設備的整體質量不斷提升。人工智能技術在電氣設備設計和操作中的應用，能有效促進電氣設備的發展，提升其在電氣系統應用中的質量和效率。工作人員在操作時會受到外界的影響，如操作失誤、情緒控制以及對設備原理不理解等，從而造成設備控制的不穩定。人工智能技術使操作具有一致性，避免了上述情況。人工智能的關鍵要素是計算機系統，通過編寫計算機程序智能控制電氣裝置。例如，機械繼電器工作速度較慢，如果應用人工智能技術編寫的PLC程序控制開關量，可以通過虛擬繼電器提升運行速度，且操作者不用花費大量時間等待繼電器的反應。利用PLC程序控制斷路器，能有效監控短路情況，提升電氣系統的運行效率，并優化電氣設備的運行環境，解決以往工作中存在的難題。

3.2 在診斷故障中的應用

電氣系統運行中由于各種因素的干擾會發生故障，在故障發生前一般會有征兆，且不同的征兆可能會產生不同類型的故障[5]。電氣設備的平穩運行是保證電氣系統有效控制的基礎，采取措施預防可能發生的故障，可有效保證電氣設備的穩定。此外，需定位已經發生故障的電氣設備，及時對其進行維修保養，以保證其穩定運行。

將人工智能技術應用于電氣設備的故障預防和修復，能有效提升設備運行的安全穩定性。人工智能技術中的專家系統技術、神經網絡技術以及模糊理論技術具有故障診斷能力。例如，在變壓器出現故障時，傳統的診斷需要利用復雜化的技術，投入大量的人力、財力以及物力等，且故障排除遇到的困難較多。如果不能準確分析數據會使故障診斷出現誤差，嚴重影響了電氣系統的穩定性和安全性。應用人工智能技術在進行電氣設備的故障診斷中能實現自動化診斷，準確判斷設備的故障問題，節省了檢測時間，從而為后續的故障處理提供準確的數據和充足的時間。

3.3 在電氣控制中的應用

電氣控制是電氣自動化系統的重要內容，其穩定運行能有效提升整體電氣自動化控制的運行質量和效率。在電氣自動化控制系統中合理應用人工智能技術，需充分發揮人工智能技術對神經網絡、模糊系統以及專家系統的有效控制。人工智能技術可通過交流或直流傳動方式進行模糊控制，以達到良好效果。模糊控制中模糊推理和語言變量的技術核心應結合專家系統科學地應用模糊控制器，通過計算機系統構建閉環結構[6]。專家系統仿效專家經驗和控制理論進行計算，具有較強的自動化控制能力。它靈活的選擇控制率能很好地適應各種系統，進一步優化調控參數。神經網絡在電氣自動化控制中也備受關注，具有良好的發展前景。

3.4 在日常操作中的應用

電氣自動化控制的操作過程比較復雜且繁瑣，需要遵守嚴格的技術標準和要求。在操作中如果出現問題可能會影響電氣系統的穩定運行，不僅給企業帶來嚴重的經濟損失，而且可能會造成人員傷亡。將人工智能技術科學合理地應用于電氣自動化控制的日常操作，能夠有效簡化操作程序，避免故障發生，提升設備操作的精準性和工作效率。同時，人工智能技術具有簡單的操作界面，可實現遠程控制操作，并可以對日常操作中常見的問題采取良好的處理措施，有效控制事故的發生風險，確保電氣系統整體運行的安全。

4 人工智能技術在電氣自動化控制中的案例分析

4.1 人工智能技術在智能斷路器中的應用

某變配電站由于用電負荷較大，近年來發生了數次斷電事故，甚至引起電力火災。經當地管理部門核查后，對電力系統進行了智能化改造。設計的智能斷路器是將人工智能應用于傳統斷路器，改善傳統斷路器工作滯后的缺點，利用人工智能技術提前預測問題，提升電力系統的安全性。在該變配電站中，智能斷路器的設計采用五連桿的自由脫扣器機構，通過合閘電磁鐵的釋放按鈕完成閉合操作。當地發生電力火災時電流不超過2 000 A，因此將額定工作電流設定為4 800 A，從而有效降低了火災發生的風險。

智能斷路器設計的核心技術包括單片機技術、傳感器技術、通信技術以及數字顯示技術，其中單片機技術能夠存儲所有可能引發火災的危險模型。研究人員經過分析變配電站近年來的火災情況，收集當時的電壓和電流數據樣本，并將這些樣本投入單片機中進行訓練。訓練完成后的單片機與傳感器和顯示設備連接在一起，可很好地監測線路，完成對故障的檢驗。

在完成智能斷路器的改造后，技術人員通過改變參數進行了危險試驗、臨界值試驗以及安全試驗，檢測智能斷路器的報警狀態，結果如表1所示。

表1 模擬實驗結果

可見，投入使用后，智能斷路器有效完成了報警和保護動作，保障了變配電站的用電安全。

4.2 人工智能技術在變壓器監測中的應用

某變配電站在改造電力系統時決定利用人工智能技術加強變壓器監測，一方面收集和積累數據信息，另一方面實時監測變壓器功能、供電穩定以及用電安全。為保證智能監測的有效性和準確性，應收集對象參數，訓練智能設備，建立模型。例如，在監測變壓器中，變壓器在一般工作狀態下的工作溫度為50～70 ℃，出現故障時電阻阻值會增加，因此智能監測應將變壓器溫度作為核心指標。在實驗時應收集30個工作日內的變壓器信息，通過調試了解不同負載下變壓器的溫度變化，構建低負載、中負載、高負載以及過負載模型。同時，收集不同故障時變壓器的溫度，將得到的數據輸入單片機中獲取樣本，并根據隨機森林法進行機器訓練，精準歸納故障類型。單片機與傳感器相連接，在發生故障時可及時發出警報。

智能系統包括單片機、通信結構、傳感器以及其他附屬部分，實時監測變壓器附近配置的智能系統，精準顯示變壓器工作狀態下的溫度值。異常情況發生時，智能系統能夠及時識別故障并發出警報。工作人員對相關輸入參數進行模擬試驗，試驗結果如表2所示。

表2 報警反應模擬實驗結果

試驗結果表明，智能系統在變壓器監測的應用中運行良好，充分體現了人工智能技術在電氣自動化控制中的應用效果。

5 結 論

隨著科技的不斷發展和經濟水平的不斷提升，各個行業的發展更加智能化和科技化。電氣行業的生產和發展應滿足社會的需要和人們生活的需求。人工智能技術的應用于電氣自動化控制發揮了重要作用，有效提升了工作質量和效率，保證了電氣系統運行的穩定性和安全性。電氣企業在發展中應順應時代潮流，結合電氣行業的優勢和特點，不斷創新技術，推動人工智能技術的應用和優化，從而促進電氣企業的健康發展。