智能化技術在電氣工程自動化中的應用研究

張藝哲

北京交通大學 電氣工程學院，北京 100044

0 引言

近年來，智能化技術日益成熟，在電氣工程自動化中逐漸得到廣泛應用，使得電氣工程的自動化、智能化和數字化水平大幅度提高，同時生產效率也得到顯著提升，還大幅度減少了人工成本，對電氣工程運行的穩定性也具有明顯的提升作用。智能化技術在電氣工程自動化中的應用，不僅大幅度提高了我國電氣工程自動化的整體發展水平，還對我國社會經濟的發展起到了非常重要的推動作用。

1 電氣工程自動化的重要性

1.1 促進社會發展

電氣工程自動化在提升社會生產力、促進經濟社會發展進步、推動社會發展、推動產業升級轉型等方面都能發揮較大作用。

1.2 為人們生活提供便利

電氣工程自動化為改變人們的生活方式、提升人們的生活質量發揮著積極作用。借助電氣工程自動化，人們的生活更加方便。建筑電氣工程為高層建筑居民提供了多種技術選擇，實現了穩定的供暖和供涼，且在電力供應的安全、穩定和效率上也得到了可靠的保障。

1.3 推動電廠發展

電氣工程自動化改變了電氣工程相關企業的工作和管理方式。借助電氣工程自動化，相關的自動化設備應用越來越多，電廠借助電氣工程自動化，提升了自動化水平，管理效率不斷提高，對于促進其發展也具有積極作用。

2 智能化技術在電氣工程自動化中的應用

2.1 智能化電網電力自動化調度技術

2.1.1 智能化電網電力自動化調度技術的必要性

我國電網服務區域不斷擴大，信息量快速增長，同時計算機系統也越來越復雜，這就需要提高數據采集分析的質量和效率。要達到這一效果，必須積極應用智能化技術，建立高度智能化、自動化的調度技術。并在此基礎上，促進數據采集分析的可持續發展。

2.1.2 智能化電網電力自動化調度技術的優勢

（1）保證電網運行的安全性。應用智能化技術，可以構建專門的應急處理系統，如后備系統。一旦電網發生故障，能夠立即隔離故障區域，保證電網系統的安全、穩定運行。

（2）保障電網系統的運行效果。將智能化技術應用于電網系統，能夠對電網系統的全天候運行起到良好的輔助作用。在電網系統運行過程中，利用智能化技術，能夠實現智能化和自動化操作，從而降低電網運行對人力成本的需求，還能大幅度減少失誤的發生概率，這能夠保障電網運行的安全性、穩定性[1]。

2.2 電氣工程智能化設計

2.2.1 傳統電氣工程設計模式的不足

傳統的電氣工程設計模式缺乏技術軟件等支持，資源調配和利用效率都不高。電氣工程設計需要查閱大量資料并進行探討，也需要相關設計人員具備一定的經驗，對于新人而言，電氣工程設計是較大的挑戰。隨著現代智能化技術的發展，傳統的電氣工程設計模式已經無法適應時代發展需要。傳統的電氣工程設計一旦完成，往往不能修改，一旦修改，就要重新設計，否則會導致工程設計存在諸多漏洞。傳統的電氣工程設計模式效率低下、容易出錯，無法適應現階段的電氣工程自動化設計需要。

2.2.2 電氣工程智能化設計模式的優勢

（1）信息更加直觀。智能化技術可以彌補傳統電氣工程設計中的短板，借助智能化軟件或設備，將相應電氣工程放到立體空間中，構建相關工程的三維坐標。通過輸入相關參數，可以確定整體工程設計框架，電氣工程的細節可以一目了然，直觀展示相關信息。

（2）修改方式簡單。應用智能化技術時，可以通過代碼編譯來設置相關程序，實現對于工程的可視化、動態化管理。電氣工程智能化設計軟件還能夠評價工程設計的整體合理性，以便設計師及時修改、完善不合理的地方，不需要重新修改整體設計，設計軟件能結合修改的部分完善整體設計，這樣可以有效避免人為設計中出現的錯誤，確保設計整體效益可靠，并提升電氣工程的整體設計效益。

2.2.3 常用的電氣工程智能化設計軟件

目前在電氣工程智能化設計中，可供選擇的計算機制圖軟件比較多，如CAD 智能制圖軟件、算王軟件、BIM 技術模型軟件等。這些制圖軟件能夠讓電氣工程設計建立在一個科學的基礎上，讓相關設計動作能夠合理進行。應用軟件，能夠直觀展示電氣工程的詳細信息，還可以預測施工中的問題，及時調整，為工程預算提供精準可靠的依據。

現階段在電氣工程智能化設計中應用比較多的是BIM 技術模型軟件，這一技術軟件，可以為電氣工程構建直觀的三維立體框架模型，設計師可以在其中輸入電氣工程的重要參數等詳細信息，方便設計師把握工程的詳細信息，優化整體的設計方案，完善電氣工程設計細節。結合BIM 模型，還能夠計算工程的施工量，為工程預算提供可靠依據。此外，分析BIM 模型的細節，還能夠預測施工中可能存在的施工問題，及時調整，提高電氣工程的合理性和效率[2]。

2.2.4 電氣工程智能化設計模式優化

要在電氣工程自動化中有效應用智能化技術，提高電氣工程設計的智能化、自動化水平，必須優化電氣工程的設計方法，從而確保電氣工程自動化設備能夠支持智能化技術的應用。在電氣工程設計過程中，必須充分考慮企業的實際生產需求，從而使電氣設備的功能能夠充分滿足生產要求。

（1）相關人員密切配合。在設計中，電氣工程自動化專業技術人員、企業生產流程管理人員及專業設計人員必須協動運作、相互配合，基于智能化、自動化技術的要求，對電氣工程設備的信息進行綜合分析、綜合設計，從而優化電氣工程設備的功能屬性及生產工藝流程。還要優化設備的參數及使用要求，從而確保設備的有效運行。

（2）深入分析各項數據信息。相關部門必須對電氣工程的設計人員提供全面且詳細的數據信息，并對這些數據信息進行深入分析，綜合考慮所有部門的需求，從而優化電氣工程的設計方案，將智能化技術科學地應用于電氣工程的設計方案中。

（3）優化電氣工程自動化的運行流程。應用遺傳算法，有效整體電氣工程自動化。對電氣設備的CPU進行升級，通過實施合理的設計方案，實現對電氣工程自動化中各個系統功能的統一操控，還能有效避免CPU 過載問題，使信息和網絡設備在電氣工程自動化中得到有效應用，顯著提高生產效率，避免浪費現象的發生。

2.3 智能化電氣工程變電站

2.3.1 智能化電氣工程變電站的優勢

在電氣工程自動化領域，變電站是不可缺少的重要組成部分。合理應用變電站，是保證電力系統安全、穩定運行的關鍵。在變電站中積極應用智能化技術，大力推廣智能化變電站，不僅能夠大幅度減少人力、物力及財力的使用，還能夠充分利用智能化系統實時監控、科學判斷變電站的運行情況，從而能夠降低變電站的運行成本，同時提高其運行效果和效率，提高變電站運行的安全性和精準性。

2.3.2 智能化電氣工程變電站的發展方向

目前，智能化變電站在我國的電氣工程自動化中已得到了一定的應用，但仍需要對其進行完善，大力更新相關技術，提高變電站的智能化、自動化水平，使其運行效率及穩定性能夠得到顯著提升。同時，對推動我國自動化技術向著智能化、機械化方向發展，建設現代化電網系統，也具有極為重要的現實意義。

2.4 智能化故障診斷技術

2.4.1 智能化故障診斷技術的必要性

在電氣工程自動化運行過程中，很多因素都會對電氣設備的正常運行造成不良影響，導致電氣設備發生短路、斷路等故障，對正常生產和生活造成極為不利的影響。在電氣工程自動化中，電氣設備是各種功能的執行者，也是自動化系統的重要載體。智能化技術在電氣設備功能中的有效應用，能大幅度提高電氣設備的智能化、自動化水平，也推動智能化技術在人們生活中的廣泛應用，這對推動智能化技術的發展起到了非常重要的促進作用。在應用電氣設備時，一旦電氣設備發生故障，將會對人們的正常生活造成極大的干擾。因此，必須在故障發生之前，提前對其進行診斷并發出預警信息，方便維修人員盡快判斷故障風險的類型、位置等情況，從而提早發現問題，將問題消滅于萌芽狀態，從而有效降低故障的發生概率，保證電氣工程自動化的正常運行。

2.4.2 智能巡檢機器人

（1）安全性高?；谥悄芑夹g的巡檢機器人的使用安全性比較高，能夠完成大范圍的巡檢任務，十分高效、便利。

（2）效率高。智能化巡檢機器人具有自動巡檢、遠程遙控巡檢、工藝運行參數自主讀取并診斷分析工況等功能。智能巡檢機器人替代人工進行巡檢，可以減輕巡檢人員的工作量，也能夠降低相關人員在電氣工程工作環境中的巡檢風險，真正實現了無人化的自動巡檢操作，大大提升了巡檢安全性和工作效率。

（3）精準度高。在智能化巡檢機器人的系統中，還安裝有智能控制裝備，能夠對所有設備表計、開關狀態、指示燈等進行全面控制與智能識別。傳統的人工巡檢工作對于電氣工程中一些死角往往不能做到精準檢查，不能及時發現一些的潛在隱患，不利于巡檢工作效率的提升，還可能導致重大的安全事故。智能化巡檢機器人以電池四輪驅動，配置360°智能日夜視攝像頭，裝載氣體檢測儀、拾音器，搭配先進的傳感和避障模塊，能夠實現聲、光、氣三項巡檢數據的收集和各類風險的預警。使用智能巡檢機器人，可以避免各種問題出現。

（4）經濟效益高。智能巡檢機器人的使用成本相對于人力成本更低，長期效益更好。

（5）環境適應能力強。智能巡檢機器人能夠適應各種環境氣候，可在-30～60 ℃的極端溫度下，以及風沙、暴雨、氣體泄漏等惡劣條件下按程序和指令作業。

2.4.3 智能巡檢機器人的應用

近年來，我國城市軌道交通網絡增長迅速，大量城市軌道交通基礎設施在養護期、線路安全和監測方面所面臨的壓力增大。傳統人工巡檢存在勞動強度大、工作效率低、檢測質量分散等不足。智能巡檢機器人在城市軌道交通領域的應用愈發廣泛，智能巡檢機器人逐漸出現在地鐵運維中，并成為運維主力，可以將讓地鐵故障率降低90%。在搭載雙光（可見光+紅外）攝像儀后，還能進行夜間巡檢，實現了全天候、不間斷的無人機巡檢[3]。

2.5 智能化PLC 技術

2.5.1 PLC 技術

PLC 技術是一種計算機編程技術，需要根據工程建設的實際需求，利用計算機編程建立一套完善的邏輯控制系統，進而對各種電氣設備實現有效控制[4]。在應用PLC 技術的過程中，可以通過存儲編程內容隨時調取編制好的程序，從而控制電氣設備的運行秩序。運用PLC 技術控制電氣設備需要重點關注順序控制和時間控制，這是保證電氣設備正常運行的控制關鍵點。

2.5.2 PLC 與智能化技術融合的意義

通過應用PLC 的智能切換功能，能夠及時切換電力系統中的各種電氣設備，可以根據不同的要求，運行不同的電氣設備，從而保證電氣工程的運行效率，提高其安全系數[5]。隨著科學技術的快速發展，智能化技術得到廣泛普及，將智能化技術與PLC 技術進行有機融合，實現對智能化技術的有效應用，這對推動我國電氣行業的快速發展，提高電氣行業的智能化水平，具有重要作用。

3 結束語

綜上所述，在電氣工程自動化中應用智能化技術，對提高電氣工程自動化水平具有積極作用。因此，必須對此方面進行深入研究，以提高電氣工程自動化中智能化技術的應用效果，推動我國工業發展進步，加強社會主義現代化建設。