電氣工程及其自動化的智能化技術應用

于宙辰 孫明宇

（南京師范大學電氣與自動化工程學院 江蘇省南京市 210023）

電氣自動化技術是新時期電氣信息領域發(fā)展的一項技術成果。這項技術首次出現在20世紀50年代。它是科學、技術和信息的結晶。隨著這幾十年的發(fā)展，它在很多方面都得到了改善。目前，電氣自動化已經成為電氣系統(tǒng)、通信技術、人工智能技術等技術領域的綜合應用，并逐漸出現在人們的日常生活中，其廣泛的應用令人生畏。

當今時代是信息技術的時代，科學技術是推動生產力的重要力量，電氣自動化的快速發(fā)展必然要依靠科學技術的發(fā)展。現階段，我國電氣自動化產品制造業(yè)的規(guī)模越來越大，一些行業(yè)的關鍵技術研究也取得了可喜的進展。我相信在不久的將來，突破將會逐步實現。此外，產業(yè)鏈的生產技術水平也得到了顯著提高。中國的生產制造舉世聞名，國內制造水平與世界領先水平的差距也在不斷縮小，包括一些世界級的制造技術。在實際的工業(yè)生產過程中，通過電氣自動化的廣泛應用和總結，不難推動一些行業(yè)、一些領域的研究工作取得深刻突破。

1 電氣工程自動化存在的問題

與發(fā)達國家相比，我國電網調節(jié)自動化程度還不夠高。目前，中國現有的技術并不能將所有的電網連接控制在一起，只能控制一個系統(tǒng)或設備。因此，需要人來協(xié)調和控制，這可能會造成人為的錯誤，導致在需要調整的時候，由于沒有做出正確的選擇而造成能源的浪費。此外，電能表的作用也不容忽視。功率表是監(jiān)測和分析電能質量和停電的重要儀器。要想進一步實現節(jié)能，就必須對電網中每個有代表性的節(jié)點進行監(jiān)控。現有的電能表大多用于監(jiān)測和判斷電力故障，并給出相應的措施。因此，我們需要進一步開發(fā)電能表，監(jiān)測更多的數據，實現節(jié)能。

電網在實際運行中存在著各種損耗，如輸電過程中的變壓器損耗、電力電纜損耗、無功損耗等。由于這些損耗是由電流通過導線并加熱導線造成的，所以這些損耗是不可避免的。但是，可以在保證電網安全穩(wěn)定運行的前提下，采取一定的措施，使損耗最小化，使電能盡可能少地轉換為其他能源，從而達到節(jié)能的目的。

目前，中國的新能源主要由風力發(fā)電和太陽能發(fā)電組成。與火電、水電、核電相比，核電只要運行正常且穩(wěn)定，即可并網發(fā)電。然而，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電這兩種對天氣要求較高的新能源，卻紛紛涌入電網。如果在當地天氣多云或平靜的情況下，用戶用電需求突然增加，而周邊火電廠不增加供電，則會破壞供電平衡，甚至導致整個電網發(fā)生重大事故。相反，當用戶端電力需求突然下降時，如果不采取相應措施，新能源發(fā)電廠產生的電力將會過剩并以其他能源形式釋放，造成嚴重浪費。而且天氣非常復雜，所以如果你真的想充分利用新能源，基于目前的技術是遠遠不夠的。

2 智能化技術的具體應用優(yōu)勢

2.1 控制一致性

在設計過程中，控制算法是控制對象的傳統(tǒng)方式之一。這個過程通過對對象動作的控制來實現對最終效果的把控。在這一過程中，對精確性有著較高的要求，因此，其他控件難以達到理想的效果。而智能控制技術的核心是對輸入參數的控制。如果輸入參數一致，則可以保證不同對象采用相同的控制方式，從而保證控制的一致性。即通過數據輸入，估計尚未遇到或已經遇到的問題，輸入已經解決的對策。

2.2 提高系統(tǒng)的適應性

智能控制系統(tǒng)需要強大的信息采集方式進行配套，具有較強適應性的信息采集方式能夠滿足智能控制系統(tǒng)的信息需要，提高其具體應用效果。但在智能控制過程中，如果操作者不能在短時間內熟練地使用系統(tǒng)，則可以通過語言和信息響應的方式對系統(tǒng)進行控制。

2.3 增強控制性能

學習和了解系統(tǒng)運行所需要的各類參數和取值是控制系統(tǒng)運行的先驅條件。結合實際情況調整系統(tǒng)參數，能夠更好的實現系統(tǒng)運行。以模糊控制路基電氣系統(tǒng)為例。為了保證系統(tǒng)的完整性，并根據整體發(fā)展趨勢進行分析。這種效果可以得到加強。與傳統(tǒng)的自動控制方法相比，該方法具有許多優(yōu)點。

3 智能化技術在電氣工程自動化控制中的設計

3.1 集中監(jiān)控設計

集中監(jiān)控，是智能控制系統(tǒng)中的一個重要的組成部分，承擔著監(jiān)控系統(tǒng)運行情況，保證系統(tǒng)安全的重任。如果將這種思想與電氣工程自動化相結合，可以得到不同的結果。有限集中控制，操作方便，操作簡單。許多不必要的設計和復雜的步驟可以簡化。在集中控制的具體應用中，我們可以發(fā)現集中管理的概念。換句話說，處理器對系統(tǒng)的各個部分和功能進行修改，以達到預期的目的。但也存在設計缺陷。它會增加處理器的負載，并且隨著時間的推移，長時間、繁重的處理器運行會導致性能下降和速度變慢。

3.2 遠程監(jiān)控式設計

遠程監(jiān)控是智能控制系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢，能夠實現人工遠離危險工作環(huán)境進行工作的效果，極大的降低工作環(huán)境對人員的影響。與集中監(jiān)控相比，許多功能得到了優(yōu)化和改進。但是，遠程監(jiān)控式設計存在一個先天性的問題，即各個組件之間需要進行通信，而通信過程需要一定的時間，這就限制了此種方式在大型電氣工程中的應用。

3.3 現場總線式設計

現場總線能夠更有針對性的對系統(tǒng)進行控制。在具體應用過程中，項目的時延要求是需要考慮的重點。運用現場總線能夠減少隔離設備的配置。仿真器和終端柜的數量也可以減少。更重要的是減少各類線纜的使用與布設，在降低系統(tǒng)復雜性的同時降低系統(tǒng)成本。

4 電氣工程及其自動化中對智能技術的具體應用

4.1 智能控制

隨著技術的革新，電氣工程控制中的智能化水平不斷提高，并逐漸取代了傳統(tǒng)的控制方式，將系統(tǒng)控制的效率和質量提高到遠遠高于傳統(tǒng)控制方式的水平，并通過實現自動化，大大提高了工作效率。針對某些操作要求高、具有一定風險的工作，智能控制技術能夠在一定程度上替代傳統(tǒng)的人工操作。在解決疑難問題的過程中，將高超的技術靈活展示，成為控制電氣設備正常運行的智慧大腦。

4.2 故障自我診斷

電氣工程設備作為一類復雜裝置，在運行過程中難免出現故障，這是系統(tǒng)運行中不可避免的正常現象。此時，可以利用智能技術進行掃描，從而快速定位故障點，為后續(xù)的故障處理指明方向。運用這種技術，能夠極大地節(jié)約故障處理過程中對時間和資金的消耗，并且降低重復排障率，提升設備維護效率。

4.3 優(yōu)化設計

傳統(tǒng)上，電氣工程設計工程師更嚴格的要求，對于復雜的理論知識和實際的操作經驗都要有豐富的儲備，但是，在實際的設計工作中，仍然有可能面對一些棘手的問題，對于這些問題的處理，需要有極強的專業(yè)素質，對于一般的設計人員則難以勝任，這樣一來，會增加工程的設計成本，降低工程實施的效率。采用智能化技術，可以通過計算機設計出立體仿真模型，能夠為設計人員提供直觀的輔助設計手段,省去大量的原型制作時間，減少材料損失和時間消耗,這有利于進一步優(yōu)化設計,對于電氣工程的推進效率有著極大的幫助。

4.4 變電站管理

變電站是電氣工程的核心部分。變電站的故障會引起電氣工程系統(tǒng)的故障。因此，變電站管理在電氣工程中顯得尤為重要。智能技術在變電站管理中的應用，可以有效提高自動化管理的效率和水平，實時跟蹤變電站的生產運行情況，針對不同的變化采取有針對性的保護和控制措施，保證電氣工程的效率。

4.5 電網調度

電網調度是變電站應用的主要過程。電網調度需要平衡多區(qū)域的電力供應。電網調度包括計算機服務系統(tǒng)、計算機網絡等，并將廣域網連接在一起，實現對電網工作有效性的監(jiān)測和對電站供電的合理控制。智能技術的有效應用，可以隨時監(jiān)控電網調度的運行狀態(tài)，防止電網出現電力問題，保證電氣工程工作的安全進行。

4.6 在農業(yè)中的應用

我國自古以來就是一個農業(yè)大國，農業(yè)在我國長期以來占據重要的位置，是保障國計民生的基礎產業(yè)。但是，長期以來，傳統(tǒng)的農業(yè)生產屬于勞動密集型產業(yè)，要大量的人力和時間作為產業(yè)延續(xù)的保障，生產出的農作物在收獲時節(jié)也會因人力投入不及時或勞動效率問題造成浪費。隨著電氣自動化技術應用很大程度上改善了這一情況。電氣自動化控制系統(tǒng)可以直接操控生產機器對其進行作業(yè)，機械操控，更加省時省力。

4.7 在建筑領域的應用

電氣自動化技術可以控制和操作的設備,主要是在建筑業(yè),建筑需要大量的設備,自動控制的電氣自動化技術,可以有效地減少錯誤失業(yè),提高效率,同時,電氣自動化技術工程,分布,員工還提供大的安全保護。

5 未來電氣自動化的發(fā)展方向

5.1 實現專業(yè)化

電氣自動化技術是一種混合的幾個技術于一體，這需要全體員工技術掌握，但是現在，相關人員技術和心中沒有完全煮熟爛，在操作中，這種技術不僅可以讓大打折扣的技術，但也可能帶來一些負面?zhèn)Γ院髞淼碾姎庾詣踊夹g的發(fā)展，除了技術本身的發(fā)展，就其相關人員共同發(fā)展。這就要求公司定期對他們進行嚴格的培訓。每次技術改進都要對相關人員進行技術培訓，以提高其業(yè)務能力和管理水平。電氣自動化技術正處于發(fā)展階段，員工也處于持續(xù)學習階段，兩者相輔相成。員工不僅是這項技術的操作人員，也是維護人員，所以有必要對設備的維護有一定的了解，盡量盡快解決設備的常見故障，以減少延誤造成的損失。

5.2 實現市場化

市場發(fā)展的目標是現代各行各業(yè)的發(fā)展,也是現代發(fā)展趨勢,電氣自動化技術自然也要“入鄉(xiāng)隨俗,所需的電氣自動化系統(tǒng)設備、零部件和其他必要條件市場,當然,公司決策者必須有足夠的市場經驗,能夠看到市場趨勢,計劃,根據市場的方式,這樣才能在各種各樣的以市場為導向的經濟力量在不敗之地,此外,也有自己的性格,繼續(xù)研發(fā)高新技術,家里做生命的根源,也是很有必要的電氣自動化技術實現市場化道路。

6 結束語

隨著我國科學技術的快速發(fā)展，電氣工程自動化智能化技術水平也在迅速提高，其優(yōu)勢將得到顯著體現。在電氣工程自動化系統(tǒng)的設計中，必須明確智能技術的理論和基本問題，使自動控制能夠靈活地應用于智能技術中，從而有效地提高電氣工程自動化產品的開發(fā)效率。科學技術的快速進步和電氣工程自動化智能研究者應該與時俱進,積極學習,努力創(chuàng)新,在設計中使用的智能技術,顯示智能便利和優(yōu)勢,但也提高電氣工程自動化的智能水平,促進電氣工程自動化智能化的迅速發(fā)展,造福社會。