自動(dòng)化智能化技術(shù)電氣工程論文

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1.智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著人工智能的發(fā)展，智能化技術(shù)被應(yīng)用到電氣工程及其自動(dòng)化中，主要用于控制器以及機(jī)器的智能化。智能化技術(shù)的應(yīng)用可以通過故障診斷、智能控制、優(yōu)化設(shè)計(jì)、PLD技術(shù)這幾方面來描述。

1.1故障診斷

電氣工程設(shè)備的工作時(shí)間長(zhǎng)，難免會(huì)發(fā)生故障，由于電氣設(shè)施故障的非線性、復(fù)雜性及不確定性，一旦發(fā)生故障，往往需要大量的時(shí)間排查故障，效率低、準(zhǔn)確率低。而智能化技術(shù)能夠有效解決這一問題。在故障發(fā)生前，一般儀器會(huì)出現(xiàn)一些人們很難發(fā)現(xiàn)的預(yù)兆，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器狀態(tài)，在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警并提示故障位置，在故障真正發(fā)生前避免故障，能夠在極大程度上減少維修時(shí)間。電氣工程中常常通過分析變壓器中滲漏油分解出來的氣體進(jìn)行故障診斷，確定故障發(fā)生的范圍，并通過各種手段逐步縮小范圍，從而確定故障位置并提示派遣人員及時(shí)檢修。同時(shí)，智能化裝置可以記錄故障問題，為以后的故障診斷提供參考，使故障診斷更加安全可靠。

1.2智能控制

智能控制能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)電氣工程及其自動(dòng)化的控制過程自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無人化管理和遠(yuǎn)程管理，提高管理的高效性。尤其對(duì)于一些高危險(xiǎn)、高難度的工作，如高壓控制，智能控制是必不可少的。相對(duì)于傳統(tǒng)的控制器，智能控制器的靈活性更好，更易調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的控制器在設(shè)置時(shí)需要精確考慮控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)方程，而實(shí)際涉及到的控制環(huán)境往往很復(fù)雜，存在很多不確定因素。但是智能控制不存在這方面問題，因?yàn)槠湓谠O(shè)計(jì)時(shí)并不涉及控制對(duì)象的模型。并且智能化控制器可以根據(jù)對(duì)響應(yīng)數(shù)據(jù)（如魯棒性變化、響應(yīng)時(shí)間、下降時(shí)間）的分析隨時(shí)調(diào)整系統(tǒng)，調(diào)整后智能控制器的性能會(huì)大大提高，調(diào)整的過程并不需要專業(yè)人士在場(chǎng)，這樣就減少了大量的人力。以風(fēng)力發(fā)電廠智能化升壓站系統(tǒng)為例。智能化升壓站系統(tǒng)通過對(duì)過程層和間隔層設(shè)備升級(jí)，將一些模擬量和開關(guān)量數(shù)字化，有效運(yùn)用光纖設(shè)備，實(shí)現(xiàn)間隔層和過程層的通信。站控層由系統(tǒng)主機(jī)、工作站、VQC等設(shè)備組成，是全站監(jiān)控、管理、調(diào)度中心。系統(tǒng)通過智能化控制，自動(dòng)完成信息的采集、測(cè)量、控制、保護(hù)等功能，相比于傳統(tǒng)的升壓站系統(tǒng)在效率、有效性等方面有很大的提高。

1.3優(yōu)化設(shè)計(jì)

電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)工作相當(dāng)繁瑣，需要綜合運(yùn)用成套設(shè)備、電路、電機(jī)與電氣、電磁場(chǎng)、變壓器等學(xué)科的知識(shí)，并結(jié)合過去的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，手工完成設(shè)計(jì)，方案的達(dá)標(biāo)率非常低，修改難度大，成本高，產(chǎn)品的開發(fā)周期也很長(zhǎng)。應(yīng)用智能化技術(shù)能夠有效提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短開發(fā)周期。智能化技術(shù)在這方面的應(yīng)用主要有專家系統(tǒng)和遺傳算法。其中，專家系統(tǒng)依據(jù)該領(lǐng)域的專家提供的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，建立數(shù)據(jù)庫，在決策前模擬專家決策過程，做出合理決策，該技術(shù)比較前沿，目前尚處于研發(fā)階段，尚未得到大量應(yīng)用。遺傳算法是一種借鑒進(jìn)化論的隨機(jī)化搜索方法，被廣泛運(yùn)用于信號(hào)處理、組合優(yōu)化、自適應(yīng)控制等領(lǐng)域，在電氣設(shè)計(jì)產(chǎn)品的優(yōu)化上性能優(yōu)越。

1.4PLC技術(shù)

PLC（可編程邏輯控制器）具有高可靠性和抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域。在一些大型的電力企業(yè)的輔助系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)代替了一般的繼電控制器。PLC技術(shù)使用內(nèi)存，用程序方式存儲(chǔ)控制邏輯，并用半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)。PLC技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了供電系統(tǒng)的自動(dòng)切換，用軟繼電器取代了實(shí)物器件，使供電系統(tǒng)更加安全可靠。并且，它能使用復(fù)雜的工作環(huán)境，具有良好的發(fā)揮性能，穩(wěn)定性強(qiáng)。

2．智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的應(yīng)用前景

2.1優(yōu)勢(shì)分析

智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中相比于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)有巨大優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)需要建立控制模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法分析，建立動(dòng)態(tài)方程，但由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)出現(xiàn)無法預(yù)料的問題，很難達(dá)到預(yù)期的效果。智能化系統(tǒng)可以從根本避免不可控因素，提高工作的效率。智能化技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過監(jiān)測(cè)響應(yīng)時(shí)間、下降時(shí)間等對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)性能大大提高。因此，智能化系統(tǒng)比傳統(tǒng)的控制器更能適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境。另外，智能化技術(shù)擁有很強(qiáng)的一致性。在輸入不同的數(shù)據(jù)時(shí)具有同樣可靠的估計(jì)能力，有廣泛的適用性。

2.2性能方向

速度、精度及效率是電氣工程及其自動(dòng)化的關(guān)鍵指標(biāo)。在電力系統(tǒng)中采用智能高速處理器芯片，同時(shí)采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，能夠改善電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，提高系統(tǒng)的速度、精度和效率。柔性化柔性化主要包括群控系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)這兩個(gè)方面。對(duì)于群控系系統(tǒng)，必須按照生產(chǎn)流程的具體要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大的作用，完成信息流和物料流的動(dòng)態(tài)調(diào)控。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)，其強(qiáng)大的可裁剪性和覆蓋面可以滿足客戶的具體要求。

2.3功能方向

在功能方向上，主要包括設(shè)計(jì)用戶圖形界面、可視化計(jì)算、多媒體技術(shù)方面的發(fā)展。目前的操作系統(tǒng)一般都采用圖形界面，具有良好的人機(jī)交互性。在智能化系統(tǒng)中采用圖形化界面，通過窗口和菜單實(shí)現(xiàn)編程、圖像顯示、圖像模擬、仿真等功能，能夠降低操作者的門檻，方便非專業(yè)人士操作。通過可視化技術(shù)，信息的表達(dá)不再是呆板的文字和數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖表，能方便操作者分析數(shù)據(jù)，也可以高效地處理和解釋數(shù)據(jù)。同時(shí)，采用無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等技術(shù)，將可視化和虛擬環(huán)境相結(jié)合，能夠更加有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。多媒體技術(shù)一般是將聲音、文字、圖像、視頻等融合在一起傳輸，如果將多媒體技術(shù)應(yīng)用于智能化系統(tǒng)，可以更加綜合化、智能化地處理信息，能帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4體系結(jié)構(gòu)

通過集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)智能化技術(shù)在體系結(jié)構(gòu)方面的發(fā)展和完善?？梢允褂酶呒啥鹊奶幚砥鳌⒋笠?guī)模集成電路FPGA、CPLD等提高軟硬件運(yùn)行速度。器件的高度集成化能夠提高電路密度，減小器件體積，更加方便安裝和使用。將智能化技術(shù)模塊化，各模塊之間通過接口通信，這樣有助于技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和集成，也可以運(yùn)用模塊的增減將智能化產(chǎn)品分級(jí)別銷售。將智能化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使得人們能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，隨時(shí)掌握系統(tǒng)狀況，使電氣工程的控制不受地域限制。也可以實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備上控制其他設(shè)備，進(jìn)行編程等操作。對(duì)于較小的電力系統(tǒng)，遠(yuǎn)程控制能夠節(jié)約電纜的增加數(shù)，材料以及安裝費(fèi)用，并且可靠性高、靈活性強(qiáng)；但是在通訊量大的系統(tǒng)中遠(yuǎn)程控制會(huì)比較困難。

3.結(jié)語

人工智能為智能化技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)，具有自動(dòng)化的特征，因此，智能化技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域能夠發(fā)揮巨大的作用，甚至?xí)砜刂葡到y(tǒng)的革命。智能化技術(shù)有著廣闊的發(fā)展前景，需要結(jié)合實(shí)際，穩(wěn)扎穩(wěn)打，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，將智能化產(chǎn)品集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化，推動(dòng)電氣工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

作者：劉金祥 單位：寧夏美通電力工程有限公司