數學在電氣自動化技術中的應用研究

馬東娟

(寧夏工商職業技術學院人文教育學院,寧夏銀川 750021)

0 引言

當代社會,經濟進步無疑帶動科技研發,電氣自動化技術就是眾多先進技術中的一種,當前國內的電氣自動化領域已大量融入數學,將數學思維、軟件等融入至自動化技術中,為電氣自動化技術的開發與創新提供有力條件。站在我國電氣自動化發展現狀來看可發現,由于在該方面的投入較少,使得電網處于超負荷狀態,而經濟發展與社會建設都需得到電力支持。所以,有必要發揮數學作用,將其投入至自動化技術中提高技術含量,為促進我國科技與經濟共同進步提供保障。

1 電氣自動化技術發展現狀及趨勢

1.1 現狀

現階段,電氣自動化技術已經較為成熟,并在多個行業有所應用,站在其發展角度來看,有著良好的發展前景。比如在電力系統中有著廣泛應用,通過融入電氣自動化技術可以提高系統工作質量[1]。由于該技術已經實現全自動化操作,可以對電力系統實施24小時實時監測,對系統運行狀態進行在線監督,當發現存在問題時可以及時發出警報。同時還可利用電氣自動化技術建立管理、監督、遠程控制系統,全面實現電力系統自動化運行大,不僅降低人工勞動密度,也降低人工成本。

1.2 發展趨勢

進入新時期將電氣自動化技術和數學相結合,既是當前的研究重點,也是發展趨勢。數學雖然是一門獨立存在的學科,同時也可在其他領域中加以融入,從而發揮數學作用。在電氣自動化技術中引進,則可以豐富技術功能,提高技術應用穩定。數學在電路級、多能源混合發電系統、器件級等研究工作中發揮積極影響。

2 數學在電氣自動化技術中的具體應用

2.1 數學思維的應用

數學思維是在數學知識的綜合下生成的,其本身就包含了豐富的數學理論知識,而通過這些知識可以解決實踐難題。將這種思維應用到電氣自動化技術中,也可以解決技術問題。電氣自動化與數學之間有著某種特殊關聯,數學思維可以用來解決電氣自動化問題。面對領域中的許多難題,往往可以將其轉變成數學知識,在實踐中發現應用比較頻繁的便是泛函分析。該分析理論將函數、幾何等眾多數學知識點融為一體。這也充分說明在使用數學思維解決電氣自動化問題時會使用到這些數學理論。泛函數能夠將無限維度、空間函數加以實現,并使其體現在現實問題上,而在實際解決問題時可以通過模擬無限維度有效判斷與解決自動化問題。在電氣自動化技術中的實際應用可體現在以下幾方面。

其一,處理電路信號系統。在沒有使用數學思維之前,技術人員一般都會使用自己熟練的方式處理電路信號系統,往往是借鑒經驗,但這種方式難免存在處理不當的情況。在使用數學思維以后,則可以將現存的技術問題轉變為數學性問題,從而將電路信號系統處理過程當作數學問題,再利用數學知識解決,以此來提高處理質量[2]。就比如,在解決串聯電路電壓與電容關系時,若電壓是激勵,那么便可將電容的兩側當作響應。在解決該問題時,如果技術人員缺少經驗那么就無法解決現實難題,這時就需應用數學思維對已知信息進行剖析,隨后構建模型。在掌握基爾霍夫定律的基礎上,對差分、二階線性微分等方程進行求解,從而獲得電容與電壓的關系式,最終解決實踐難題。

其二,測量電機定子溫度場。由于電機定子的溫度場本身就屬于維度概念內容,技術人員通常都是通過專門的儀器設備來進行測量,這是使用比較頻繁的方法。當前已有不少技術人員通過數學思維獲得溫度場數據。以溫度場為核心融入數學理論進行剖析,并構建對應的數學模型,在獲得模型后便可從中了解溫度場是否滿足三維矢量場。因為徑向通風口中的物體流動速度和三維矢量相符,這時如果溫度場滿足三維矢量場,那么技術人員便可以與電機表面散熱系數相融合加以計算獲得定子溫度場相關數值。

其三,規劃輸電網。當需要規劃的輸電網范圍較為廣泛時就可以利用數學思維實現高質量規劃。由于規劃對象的覆蓋范圍和規模均較大,如果使用傳統規劃流程會受到許多因素制約,其中也涉及到了許多環節,很難達到規劃目的。數學思維得出現可以化繁為簡,把一些不必要的流程進行簡化,同樣建立在數學理論知識基礎上,對思維予以延伸。技術人員可以通過建立泛函數模型進行計算,便可在短時間內實現規劃。數學思維的應用有效減少了計算時間,技術人員只需對規化解模式進行優化即可,并不需要像傳統算法一般進行蟻算分析[3]。正是由于數學思維有著鮮明的輔助性,在電氣自動化技術中的應用十分豐富。

2.2 數學軟件的應用

說到數學軟件不得不提到Matlab,這是一種功能較多、實用性較強的數學軟件。雖然也有其他幾種數學軟件,但Matlab的應用最為廣泛。該軟件可以對許多復雜數值加以計算,且所耗時間較短,最終的計算率極高,可以有效代替人工計算。光從功能來看,Matlab軟件主要包含了數值、符號、矩陣計算及圖形處理等功能,從內容上來看Matlab軟件中包含了許多電氣自動化技術經常使用到的數字和公式等。可以通過這些內容和功能構建相應模型,在解決現實技術難題中發揮積極作用。比如,在設計電氣自動化圖紙時,就可以使用Matlab軟件。電氣自動化圖紙的內容主要包含符號、數字、概括圖等,在傳統的設計方法中雖然也可以呈現這些內容,但所耗時間較長,有時甚至還存在誤差容易誤導技術人員。可以通過Matlab軟件繪制圖紙。在進入軟件后對圖紙中的相關內容進行設計與調整,在生成圖紙后與之相關的所有人員都可進行維護、運行,有著較強的可行性,為電氣自動化技術的實施提供了有力保障。同時,也可以利用Matlab軟件對技術人員實施監管。Matlab軟件的主要功能是仿真,通過提前構建模型了解電氣自動化運作時可能發生的問題及存在的安全隱患,并提出可行性分析,提前制定問題優化對策。由于技術人員有著個性化差異,即使在相同軟件中的操作結果也多多少少存在差異。針對這種情況,就需要將軟件的仿真功能充分發揮,促使操作成效保持一致。

仿真既是Matlab軟件的主要功能,也是優勢所在。在電氣自動化技術應用中完全可以通過軟件仿真解決許多實際問題。比如,針對進閘管這一元件,在建模時可以把觸發角數值設置成60,隨后借助管Thy ristor1功能去除觸發脈沖,這樣一來后續便不會再出現任何沖突脈沖,可以減少阻力[4]。針對電流而言,可將其視為直線,針對電流建模則要站在波形上予以分析。c 管疏通之后,b 管的管Thy ristor2也隨之疏通,這時會自動生成負載波形,同時也可以形成回路系統。該回路的電壓是c 相電壓,電壓是否具備連續性主要取決于電感。當電感比較小時儲存量也比較小,在脈沖到來前可以把之前儲存的全部能源釋放出去。在通過Matlab軟件仿真的過程中,假設波形變化幅度和速度均比較快,那么技術人員則可以利用減小步長這一方法使其速度與頻率變化速度得到降低,在該基礎上則可以對各晶閘管變化情況進行記錄,從而幫助技術人員更好地了解和掌握電氣自動化技術狀況。

2.3 數學技術的應用

數學技術也是數學學科的重要組成,依舊深受電氣自動化技術歡迎。數學技術有著便捷、高效等優勢,在輸入正確參數、配備符合要求的硬件設備之后便能夠自動對任務對象進行識別。站在客觀角度來講,數學技術有著較強的可靠性,其是科學技術進步的結晶,在電氣自動化領域占據重要地位。比如,在創新回路改良方法中就可實現數學技術應用,在使用虛端子技術后對二次回路進行調試。數學技術中有跳合閘開啟與關閉功能,而且是遠程操控,無需工作人員進行現場操作,大大提高了工作安全性,也給遙控裝置與連鎖間隔層提供保護。在采用虛端子技術時,技術人員可以設計終端系統,把對應因素控制在合理范疇內[5]。利用雙網結構實現GOOSE網配置,實現接口主頻,在此基礎上,利用先前配置好的GOOSE網對其余主機通信加以管理。另外數學技術可以保證電氣自動化數據的精確。電氣自動化技術的出現也是時代進步的體現,可以以科技代替傳統勞動力,營造舒適、便利的生活環境,對于數據要求十分嚴格。除了要保證數據具備邏輯性之外,還應提高準確性,避免在技術運行中產生失誤情況。可利用數學技術對數據加以識別,并在識別后給出相關結果報告。將數學技術充分應用到電氣自動化技術中能夠提高技術應用效果,為推動行業進步作出突出貢獻。

3 數學在電氣自動化技術中的應用注意事項

3.1 確保虛端子技術的靈活

虛端子技術是一種對二次回路進行優化、改進的方法技術,該技術的應用可以加快電氣自動化協調發展。在將數學技術和電氣自動化技術相結合時會涉及到該技術應用,此時應確保技術的靈活,主要包含技術利用和開發兩方面。需對虛端子技術相關設備裝置進行調試,確所有的終端設備之間可以及時共享、傳輸信息數據,提高電氣自動化設備開關靈活性,進一步實現智能與技術相結合的操作目標。

3.2 改善操控系統

操控系統作為電氣自動化技術運行的關鍵組成發揮著關鍵影響。針對現有系統應實施優化、創新,使其滿足數學應用需求,可實現全面化自動監督、識別、控制。在對電氣自動化技術的操控系統進行檢測時,也應關注到影響因素,對因素予以篩選,確保最終投入使用的操控系統擁有高標準、高質量,為數學思維、技術的應用提供條件。

4 結語

綜上所述,數學雖是獨立學科,但由于具備實操性、穩定性等諸多優勢,也在電氣自動化技術中有著普遍應用。本文分析了數學思維、軟件及技術在電氣自動化技術中的主要應用。其中,數學思維在處理電路信號系統、測量電機定子溫度場、規劃輸電網等方面發揮積極作用;數學軟件在設計電氣自動化圖紙、監管技術人員、仿真等方面有所應用;數學技術在創新回路改良方法中的作用有所體現。在實際的應用過程中,需確保虛端子技術的靈活,改善操控系統,才能充分發揮數學功能。