試論人工智能在電氣工程自動化中的應用

孫傳鶴

（東北電力大學，吉林 吉林 132000）

隨著互聯網與5G 技術的發展，人工智能與電氣工程領域的結合程度加深，在此背景下，人工智能已經成為電氣工程的主要發展方向。傳統電氣工程的控制邏輯較為簡單，具體包括M 型與S 型控制方案，與此同時，還提供了模糊化、知識庫與神經網絡等多種技術模塊，雖然技術模塊的加入，在一定程度上提升了控制效率，但是，在電氣工程智能化發展中產生的作用不明顯。鑒于此，將人工智能引入電氣工程成為必然選擇，需要有關人員做好數據采集、設備管理與生產監控等工作，由此發揮人工智能應用價值。

1 將人工智能用于電氣工程自動化的意義

現階段，人工智能已在諸多領域得到了廣泛運用，而將人工智能用于電氣工程，一方面能夠提升管理效果，另一方面可以確保工程有序推進，其所具有的意義可以被歸納為以下幾點。

1.1 提高安全系數

實踐經驗表明，新時期，基于常規管理模式對電氣設備進行管理所能取得效果變得十分有限，通常無法使設備可靠性、安全性得到有力保障，原因在于僅憑借工作人員的力量，難以做到24h 監控電氣設備。引入人工智能可以有效解決該問題，在全方位監控的前提下，針對設備情況自行采取相應的解決方案，以免由于長時間帶病運行，致使設備無法達到預期壽命，或是使現場人員安全受到威脅。

1.2 保證控制精度

常規電氣自動化極易受到外界因素的干擾，進而出現不必要的問題，導致控制效果無法達到預期，合理應用人工智能可以降低外界因素所產生影響，在保證設備穩定運行的前提下，使控制質量得到大幅度提升。人工智能可以取得該效果的原因，主要是該項技術能夠提前設定操作步驟，并通過發布相應指令的方式遠程控制設備的運行，與常規人為操作相比，其所表現出的有效性及可靠性均能夠達到理想水平。

2 電氣工程自動化中人工智能的應用策略

當今社會，電氣自動化建設工作需緊跟時代發展腳步，實踐經驗表明，將人工智能與電氣工程充分結合，可以在減少工作量、降低工作強度的前提下，使工作效率得到大幅度提升，在此背景下，各地電氣企業紛紛選擇引入人工智能，希望能夠憑借人工智能提高設備安全系數，使生產質量及效率最大程度接近預期。

2.1 數據采集環節

人工智能在采集數據方面同樣具有無法比擬的優勢。研究發現，一旦電氣設備發生異常，相關運行數據便會出現相應的變化，以往所采取管理模式，無法做到全面、實時采集設備數據，導致電氣工程所展現出自動化水平始終無法達到預期，如果技術人員能夠依托人工智能對數據進行采集，則可以使上述問題得到有效解決，這樣做的優點主要是憑借先進設備或軟件采集設備數據，對比所采集數據和歷史數據，判斷設備是否存在異常，通過傳遞信息或是發布預警的方式，將設備情況及時告知工作人員，確保工作人員能夠及時了解設備所存在問題和故障點位置，結合問題成因采取相應的解決措施，使管理工作發揮出應有作用，在提升工作質效的同時，將設備故障給系統運行、企業生產所造成負面影響降至最低。

2.2 設備管理環節

基于人工智能對電氣設備加以管理，既能夠使電氣工程所具有自動化水平得到提升，又可以使電氣系統的運行質量最大程度接近預期，人工智能之所以具備以上效果，其根本原因如下：首先，對人工智能加以應用，可確保技術人員對設備狀況具有及時且準確的了解，管理質效自然能夠得到不同程度的提高。日常工作中，技術人員只需要根據各個設備所展現出的狀態，遠程發送相應的指令，便能夠實現對設備的科學管理，與此同時，系統資源也能夠獲得更加充分的利用。其次，將人工智能用于設備管理，便于技術人員針對系統在各個階段的狀態，發布相應的指令，確保潛在問題能夠被及時發現并得到解決。最后，將人工智能與設備管理相結合，可以使管理效果得到全方位的優化，隨著遠程控制、無人控制等模式的加入，設備管理工作所消耗資源大幅度減少，該項工作的成本也將得到有力的控制。

2.3 生產監控環節

傳統的電氣自動化極易受到外界因素影響而失誤，導致控制質量無法達到預期。引入人工智能技術，可以降低外界因素所帶來的影響，確保設備運行質量達到預期水平。人工智能具有該作用的原因，主要是其能夠提前設定操作步驟，通過智能指令遠程控制設備，確保設備始終處于穩定且高效的運行狀態?，F階段，雖然多數電氣企業均已認識到自控系統對電氣工程的重要性，并結合自身情況開發了相應的系統，但受技術制約，既有系統在生產監控方面的表現往往難以達到預期，例如，被動開展各項工作，再例如，無法及時發現故障并發布警報，導致電氣工程無法按照預期計劃有序推進。對人工智能加以運用，則能夠有效解決既有系統所存在問題，全新系統和既有系統的區別如下：全新系統可以實時采集各項參數，全方位對比并分析歷史數據、采集所得到的數據，判斷系統發生欠壓故障或超載問題的概率，結合實際情況調整參數或是進行檢查，確保潛在隱患能夠得到有效消除，將設備受到損傷的概率維持在較低水平。

2.4 故障診斷環節

常規管控方式無法充分保證電氣設備的可靠性與安全性，改用人工智能則能夠有效解決該問題，通過全面監管的方式，確保電氣設備潛在隱患被及時發現并得到解決。將人工智能用于故障診斷的策略如下。

（1）排查診斷。隨著時間的推移，電氣設備往往會出現不同的故障，此時，便需要技術人員對故障進行系統且高效的排查。新時期，常規排查模式所存在不足逐漸顯露了出來，以變壓力為例，常規排查方式需要先收集變壓器油所分解氣體，再分析氣體情況，從而得出最終結論，這樣做不僅要耗費大量的精力與時間，其準確率也難以得到保證。對人工智能加以應用，可以有效解決常規模式的問題。人工智能故障診斷涵蓋專家系統、模糊理論以及神經網絡，可以快速確定電氣事故發生位置和事故原因，依托人工智能排查并診斷故障的步驟如下：首先，酌情對新型控制器進行配置，并在自控系統中寫入相關指令；其次，依托智能芯片處理圖像、分析數據并診斷電路，全方位掌握變壓器及其他設備的運行狀態；最后，結合各項數據，對設備是否存在異常加以判斷，啟動診斷故障和發布預警等程序，確保潛在問題能夠及時得到處理。在此過程中，人工智能的作用主要體現在以下方面：一是實時收集并分析設備運行數據；二是清晰、提取特征量；三是判斷設備狀態、剩余壽命。

模糊邏輯診斷、專家智庫等技術均能夠提高排查診斷工作的效率，其中，最應當引起重視的技術為專家智庫?；趯＜抑菐焖_展故障排查、診斷工作，強調以設備運行參數為依托，提取特征參數并全面分析，通過對比數據曲線的方式，確定故障種類與成因，隨后，系統便可以憑借既有智能算法，自動生成相應的診斷報告和解決方案。

（2）發布預警。研究發現，正常工況下，控制系統均會經由傳感器等設備，實時采集設備參數、溫濕度、電流及電壓值，隨后，再將所采集數據同步至后臺，對數據進行處理，并將經過處理的數據轉化成數字量，通過對比數字量的方式，了解設備運行狀態。若所采集參數和預設參數之間有較大出入，則代表設備存在異常，此時，系統便會發布相應的預警，將設備情況告知工作人員，由工作人員對設備進行相應的檢修，以免由于問題進一步發酵，導致設備完全損壞。人工智能和傳統預警模式的區別主要體現在以下方面：人工智能強調實時監測并采集數據，先對經過處理的數據進行分析，再結合數據變化趨勢判斷設備狀態，及時發現并處理潛在問題，以免設備受到難以挽回的影響。

3 將人工智能用于電氣工程自動化的效果

3.1 模擬控制層面

電氣工程所涉及電氣設備的種類和數量較多，常規控制方法需要先分析設備情況，再設置相應的控制程序，不僅要消耗大量精力與時間，還難以保證控制效果。基于人工智能對電氣系統加以控制，能夠使控制效率得到大幅提高，這是因為人工智能控制強調以數據庫參數為依據，通過智能化調整的方式，簡化設置程序、檢測設備的步驟，其所具有優點主要體現在以下方面：首先，人工智能的加入，使得工作人員可以借助設備或儀器對系統進行實時監測，由此達到精準監測、全過程管理的目的。其次，系統能夠自行切換運行狀態，根據實際需求進行制熱或是冷卻。最后，合理應用人工智能，便于工作人員全面了解系統是否存在故障，以免造成不必要的問題。

3.2 閉環控制層面

對處于運行狀態的電氣設備而言，基于人工智能展開閉環邏輯控制，通常能夠取得事半功倍的效果。閉環邏輯控制強調先獲取被控制方狀態，將相關參數同步至輸入端，并對所獲取數據和預設值一一對比，再根據二者所存在差別以及問題成因發布相應的糾偏指令，確保輸出值能夠達到預期。事實證明，對閉環邏輯控制進行應用，可以在不進行人為干預的前提下，最大程度降低外界因素給設備所產生的影響，延長設備壽命。要想使其作用得到充分發揮，關鍵需要做到以下幾點：一是提前編寫控制程序，根據實際情況確定預設值、偏差范圍。二是實時監測設備情況，保證設備始終處于穩定且高效的運行狀態，酌情簡化控制流程，降低控制難度。三是考慮到設備性能、外界環境均處于不斷變化的狀態，因此，技術人員需要將研究整定數值所具有合理性的工作提上日程，綜合分析設備情況、外界環境以及行業標準，對整定數值做出相應的調整，確保各項數據均具有實際意義。

3.3 遠程控制層面

以往電氣系統多由人工進行控制，該模式存在以下弊端：首先，是人工控制會被時間、空間所制約，無法做到不間斷監控；其次，是人工控制對人員能力所提出要求極為嚴格，只有理論基礎堅實、專業能力突出且實踐經驗豐富的人員，才能使控制效果達到預期；最后，是系統存在無法手動控制的部分，人工控制所能取得效果十分有限。將人工智能用于系統控制，可以有效解決上述模式存在的不足，在保證控制效果的前提下，節約工作成本與時間。

4 將人工智能用于電氣工程自動化的注意事項

4.1 設計環節

電氣系統具有內容煩瑣、結構復雜等特點，只有將操作相關設備的工作交由經驗豐富的人員負責，才能將誤操作的概率降至最低，并使電氣設備自動化運行的設想成為現實。對人工智能加以運用，可以有效彌補人工在腦力及體力方面所存在的缺陷，在減輕工作負擔的同時，使工作效率達到預期。

4.2 故障診斷環節

作為電氣自動控制極為重要的一環，模糊控制強調以模糊控制器為依托，對人工智能與電氣設備進行科學結合，由此達到對電氣設備進行科學管控的最終目的。以直線電動機為例，傳統控制模式極易被負載所影響，導致電機無法穩定運行，改用模糊控制則能夠避免該問題出現，在保證控制精度的前提下，使設備得到穩定且安全的運行。

5 結語

綜上，將人工智能用于電氣工程，可以取得顯著的應用成果，有利于提升工程現代化水平，并確保控制效率達到預期要求。在人工智能實際應用中，建議有關人員明確技術應用要點，通過引入各項技術，做好電氣設備數據采集、監控管理、故障診斷等多項工作，并及時識別與診斷電氣故障，使得人工智能在電氣工程領域獲得高效應用。另外，人工智能是電氣自動化控制的發展趨勢，因此，有關人員還應科學分析技術應用優勢，合理選擇相應的技術方案，確保電氣工程發展能夠展現出智能化、現代化特征。