電氣工程及其自動(dòng)化的智能化技術(shù)應(yīng)用

吳三成

華潤風(fēng)電（清遠(yuǎn)清新）有限公司 廣東清遠(yuǎn) 511800

在科技和經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展背景下，社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)提出了更多要求，當(dāng)前電氣工程發(fā)展過程中，其面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇較多，為了能夠使電氣工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)健康持續(xù)發(fā)展，工作人員需要采取相關(guān)措施，進(jìn)而提高電氣工程自動(dòng)化水平，其中智能化技術(shù)發(fā)揮著重要作用，其可以確保資源能夠得到優(yōu)化整合，確保電氣工程項(xiàng)目安全穩(wěn)定。對(duì)此，工作人員需要根據(jù)電氣工程實(shí)際情況確保自動(dòng)化智能技術(shù)高效應(yīng)用。

1 電氣工程和智能化技術(shù)概述

1.1 電氣工程

電氣工程及其自動(dòng)化屬于綜合性學(xué)科，其中涉及了自動(dòng)化控制、電機(jī)電器和電子等技術(shù)類型，且需要顯示出強(qiáng)弱電和軟硬件等。電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，可以生產(chǎn)轉(zhuǎn)換電能，因此成為很多行業(yè)應(yīng)用的主要技術(shù)類型。近年來，隨著能源消耗量增加，電氣工程技術(shù)水平和人才儲(chǔ)備程度逐漸上升，而電力系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大也推動(dòng)了技術(shù)和行業(yè)的發(fā)展[1]。但是，當(dāng)前傳統(tǒng)電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)仍然存在開發(fā)周期長且自動(dòng)化控制系統(tǒng)不夠靈活的現(xiàn)象，影響了整體效率。

1.2 智能化技術(shù)

智能化技術(shù)在經(jīng)過幾十年發(fā)展已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，在信息、自動(dòng)化、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、語言等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。智能化技術(shù)通過模擬人體神經(jīng)系統(tǒng)采集、處理、交換、分析信息，實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用價(jià)值較高。利用智能化技術(shù)解決人類活動(dòng)中的問題，或是替代人類完成重復(fù)勞動(dòng)。工業(yè)領(lǐng)域中，智能化技術(shù)可以替代人類檢修設(shè)備故障、自動(dòng)維護(hù)設(shè)備，不僅可以降低成本，也能夠獲得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。近年來智能化技術(shù)在生活領(lǐng)域中的應(yīng)用水平逐漸提高，例如智能家居、智能電網(wǎng)等。

2 電氣工程及其自動(dòng)化中智能技術(shù)應(yīng)用的意義

2.1 提高電氣工程穩(wěn)定性

傳統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)通過控制器來管控系統(tǒng)，為了能夠?qū)⒖刂破髯饔冒l(fā)揮出來，需要構(gòu)建科學(xué)合理的控制模型。但是，在構(gòu)建控制模型完后，其無法隨著工作環(huán)境發(fā)生變化，也無法確保系統(tǒng)運(yùn)行管理精準(zhǔn)。但是在電氣工程及其自動(dòng)化中采用智能化技術(shù)可以有效解決上述問題，無需構(gòu)建模型，能夠管控電氣工程，具有較強(qiáng)的靈活性、精準(zhǔn)性，有效提高電氣工程穩(wěn)定性。

2.2 提高整體控制水平

電氣工程及其自動(dòng)化中，數(shù)據(jù)處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而數(shù)據(jù)處理效率、能力對(duì)電氣工程運(yùn)行產(chǎn)生了直接影響。智能化技術(shù)應(yīng)用后可以提高處理數(shù)據(jù)能力，優(yōu)化電氣工程自動(dòng)化水平，提高整體控制水平。運(yùn)行電力系統(tǒng)復(fù)雜，其中包括的數(shù)據(jù)量很大，但是通過應(yīng)用智能化技術(shù)能夠從不同角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面迅速處理分析。另外，根據(jù)實(shí)際情況，可以采取調(diào)控措施對(duì)設(shè)備運(yùn)行降低設(shè)備運(yùn)行出錯(cuò)率，起到預(yù)警作用，降低隱患率，確保運(yùn)行安全、穩(wěn)定。

2.3 提高數(shù)據(jù)處理質(zhì)量

在對(duì)電氣工程數(shù)據(jù)處理時(shí)，可以采用智能化技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，若是在控制器中輸入了差異數(shù)據(jù)，也可以通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)評(píng)估，準(zhǔn)確計(jì)算陌生且復(fù)雜的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)處理一致，進(jìn)而起到控制作用。但是，采用智能化技術(shù)可以對(duì)自動(dòng)化控制器進(jìn)行優(yōu)化，其與智能控制有機(jī)結(jié)合，協(xié)作應(yīng)用，若是智能控制器運(yùn)算時(shí)存在困難之處，工作人員可以憑借豐富經(jīng)驗(yàn)分析解決這些難點(diǎn)，可以有效提高數(shù)據(jù)處理效率，也能夠提高電氣工程運(yùn)行水平，獲得的經(jīng)濟(jì)效益更多。

3 電氣工程及其自動(dòng)化智能化設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要根據(jù)工業(yè)控制實(shí)際需求選擇高水平計(jì)算機(jī)，將以中央服務(wù)器為核心使電氣管工程系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定。其次需要根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模以及生產(chǎn)期限，根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳電子元器件，同時(shí)將控制器和傳感器等設(shè)備作為輔助設(shè)備，進(jìn)行最優(yōu)選擇之后采用正確連接方式在線路基礎(chǔ)上有效銜接設(shè)備，使生產(chǎn)線能夠做到自動(dòng)化運(yùn)行，進(jìn)而減少人為操作，減少任務(wù)量。同時(shí)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)適用和便捷原則對(duì)電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，將硬件和生產(chǎn)線有機(jī)結(jié)合起來，盡量滿足機(jī)械工藝中關(guān)于電氣工程自動(dòng)化控制的智能要求。整個(gè)過程中需要根據(jù)設(shè)計(jì)理念和實(shí)際情況符合度使硬件設(shè)計(jì)合理可靠。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可以采購現(xiàn)有自動(dòng)化控制軟件或是自行開發(fā)軟件。但是在實(shí)際應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化技術(shù)是，需要確保其與自動(dòng)化控制軟件更新相匹配，因此要選擇能夠長期合作的軟件公司，可以及時(shí)升級(jí)軟件，而軟件升級(jí)前需要提前對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)測，進(jìn)而使軟件系統(tǒng)能夠與硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)積極配合。

4 電氣工程及其自動(dòng)化的智能化技術(shù)應(yīng)用

4.1 智能應(yīng)用

當(dāng)前，電氣工程及其自動(dòng)化控制中，應(yīng)用智能化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無人管理以及遠(yuǎn)程管理，可以提高管理有效性。高壓和危險(xiǎn)系數(shù)大的工作采用智能化控制相對(duì)于傳統(tǒng)控制更具有優(yōu)越性。例如，控制時(shí)，智能化技術(shù)控制方便調(diào)節(jié)，且比較靈活，在應(yīng)用時(shí)無需控制對(duì)象模型中的不確定因素，同時(shí)也能夠隨時(shí)調(diào)整優(yōu)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，調(diào)整時(shí)無需人工操作，減少人力勞動(dòng)，有利于降低人工成本，提高社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益[2]。

電氣工程及其自動(dòng)化中應(yīng)用智能技術(shù)是根據(jù)時(shí)間顯示對(duì)電氣工程系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控和全過程監(jiān)控，進(jìn)而使電氣工程及其自動(dòng)化工作性能得到有效強(qiáng)化，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供安全穩(wěn)定運(yùn)行保障，這樣表示不同環(huán)境下的智能化技術(shù)可以與時(shí)代發(fā)展需求想順應(yīng)，使用更便捷。同時(shí)通過科學(xué)應(yīng)用智能技術(shù)使電氣工程順利進(jìn)行和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在多元控制對(duì)象基礎(chǔ)上需要對(duì)電氣工程進(jìn)行智能化優(yōu)化，使數(shù)據(jù)處理過程能夠高度一致、規(guī)范。

4.2 故障診斷

當(dāng)前，電氣工程及其自動(dòng)化項(xiàng)目中，設(shè)備一般是處于長期運(yùn)行過程中的，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備負(fù)荷量增加，容易出現(xiàn)故障問題。此外，電氣設(shè)備故障本身比較復(fù)雜、不確定，因此工作人員在故障排查上較為困難，會(huì)影響電力系統(tǒng)的正常作業(yè)[3]。但是，電氣工程及其自動(dòng)化中，智能化技術(shù)應(yīng)用可以解決以上問題，例如如果發(fā)生故障前一般會(huì)有對(duì)應(yīng)征兆，但是肉眼難以發(fā)現(xiàn)，可以利用智能化技術(shù)監(jiān)測管理設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)可以確定故障位置，并提出預(yù)警，這樣能夠減少故障排查時(shí)間，也能夠快速恢復(fù)故障。

4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

電氣工程及其自動(dòng)化項(xiàng)目需要重視電氣設(shè)備設(shè)計(jì)工作，確保設(shè)計(jì)科學(xué)合理可以提高電氣工程穩(wěn)定性以及安全性。但是，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，由于本身繁瑣，需要工作人員根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并合理應(yīng)用電路、電磁場等方面的知識(shí)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)下，一般是將經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐結(jié)合起來，本身效率低，設(shè)計(jì)方案無法滿足理想要求。而利用智能化技術(shù)設(shè)計(jì)電氣設(shè)備可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和水平，縮減設(shè)計(jì)周期，其中轉(zhuǎn)接系統(tǒng)在該領(lǐng)域中憑借數(shù)據(jù)庫模擬設(shè)計(jì)電氣設(shè)備，可以降低設(shè)計(jì)難度和成本，但是該技術(shù)不夠成熟，需要不斷完善才能夠廣泛使用[4]。當(dāng)前，普遍采用遺傳算法優(yōu)化設(shè)計(jì)電氣設(shè)備，其在信號(hào)處理以及適應(yīng)控制等范圍應(yīng)用，成本較低，可以滿足不同設(shè)計(jì)要求。

在電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域中，智能化技術(shù)的應(yīng)用使電氣設(shè)備設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)限制，可以直接采用計(jì)算機(jī)輔助軟件、CAD技術(shù)設(shè)計(jì)電氣設(shè)備，利用智能化技術(shù)可以提高工作人員的數(shù)據(jù)整理和分析能力，彌補(bǔ)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中的問題。工作人員按照實(shí)際情況制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)備設(shè)計(jì)和使用出錯(cuò)率，降低事故發(fā)生率，起到預(yù)先警報(bào)效用。

4.4 PLC應(yīng)用

電氣工程及其自動(dòng)化中，PLC技術(shù)在其中的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，廣泛應(yīng)用在大部分電氣系統(tǒng)中。由于電氣系統(tǒng)的抗干擾性能比較高，智能水平也比較高，二者優(yōu)勢結(jié)合推動(dòng)了電氣系統(tǒng)中智能技術(shù)的應(yīng)用。PLC控制系統(tǒng)中，控制器能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯編程，精準(zhǔn)控制目標(biāo)，這種可編程邏輯控制器被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，逐漸取代了以往的控制設(shè)備[5]。操作人員通過可編程控制器不斷改進(jìn)電氣工程功能，有效監(jiān)控電氣工程整體運(yùn)行，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)也能夠靈活自動(dòng)切換電氣設(shè)備，進(jìn)一步提高了電氣工程系統(tǒng)安全性，使電氣系統(tǒng)更智能，有利于實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化。除此之外，PLC技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電氣工程自動(dòng)化生產(chǎn)過程，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的故障及時(shí)檢測出來，自動(dòng)定位故障，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)PLC能夠有效隔離故障環(huán)節(jié)，避免由于設(shè)備故障而導(dǎo)致的故障擴(kuò)大，利用PLC技術(shù)能夠有效提高電器柜工程自動(dòng)化運(yùn)行效率，使設(shè)備和運(yùn)行系統(tǒng)能夠自動(dòng)切換，將PLC技術(shù)核心價(jià)值充分發(fā)揮出來。

4.5 加速運(yùn)行

智能化技術(shù)能夠在不同時(shí)間和狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)試整理，電氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，工作人員通過這種優(yōu)勢對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，提高了電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行性能，使電氣工程能夠正常運(yùn)行[6]。另外，通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)利用智能化技術(shù)能夠提供便捷合理的執(zhí)行手段，對(duì)其他控制器和電氣設(shè)備起到合理調(diào)節(jié)、操作作用。

4.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)反向轉(zhuǎn)波算法相對(duì)于梯形控制閥來說，性能更高，不僅可以大大縮短定位時(shí)間，也能夠有效控制非初始速度和負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多層次性，能夠進(jìn)行反向?qū)W習(xí)計(jì)算，在其中的子系統(tǒng)中，其一可以按照機(jī)電系統(tǒng)參數(shù)判斷、控制轉(zhuǎn)子速度，另一系統(tǒng)則能夠按照電氣動(dòng)態(tài)參數(shù)判斷控制定子電流。智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用在模式識(shí)別和信號(hào)處理中，因?yàn)槠渲袘?yīng)用了非線性一致函數(shù)估計(jì)器，在電氣傳動(dòng)自動(dòng)化控制中得到了應(yīng)用。智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的一致性，因此無需被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型，對(duì)噪音的抵抗力較強(qiáng)。

4.7 變電站應(yīng)用

由于人民生活水平逐漸提高，生活質(zhì)量要求增多，電氣工程日常應(yīng)用也越發(fā)重要。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展友好，其在日常生活中的應(yīng)用可以滿足不斷提高的生活質(zhì)量要求。作為電氣工程核心，變電站通過采用智能化技術(shù)不僅能夠使傳統(tǒng)操作方式和監(jiān)控流程友好，也能夠降低人工操作復(fù)雜性，減少人工操作失誤。因此，在變電站中應(yīng)用智能化技術(shù)較好，可以實(shí)現(xiàn)全面系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信息化，信息數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)可以將充分采用計(jì)算機(jī)將電力信號(hào)取代，使信息傳輸更加穩(wěn)定準(zhǔn)確，進(jìn)而使電氣工程實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展，以滿足逐漸提高的生活質(zhì)量要求。

5 電氣工程及其自動(dòng)化中應(yīng)用智能化技術(shù)的前景

在電氣工程及其自動(dòng)化中，智能技術(shù)控制相對(duì)于傳統(tǒng)控制優(yōu)勢巨大，智能化系統(tǒng)從根本上使其中存在的不可控因素得到避免，能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，大大提高了系統(tǒng)性能。因此，從智能系統(tǒng)優(yōu)勢分析得到，智能系統(tǒng)在速度、精度和效率等性能上更高，其中的群控和數(shù)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)柔性化，功能上主要朝向設(shè)計(jì)用途圖形界面、可視化計(jì)算以及多媒體等方向發(fā)展，體系結(jié)構(gòu)上朝向集成化、結(jié)構(gòu)化以及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，在電子工程及其自動(dòng)化中，需要廣泛應(yīng)用智能化技術(shù)，利用智能化技術(shù)不僅能夠自動(dòng)控制電氣設(shè)備，同時(shí)也能夠確保電氣工程項(xiàng)目能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行，智能化技術(shù)的應(yīng)用前景廣泛，實(shí)際使用時(shí)需要工作人員根據(jù)實(shí)際情況并與先進(jìn)技術(shù)、以往經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，進(jìn)而推動(dòng)智能化的應(yīng)用，使電氣工程能夠健康持續(xù)發(fā)展。