周必強(qiáng)

（陜西永壽縣電力局 陜西咸陽 713400）

電氣工程自動(dòng)化與智能化技術(shù)之研究

周必強(qiáng)

（陜西永壽縣電力局 陜西咸陽 713400）

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電氣工程自動(dòng)化的建設(shè)在一定程度上決定了系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。為了促進(jìn)整個(gè)電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域的健康發(fā)展，將智能化技術(shù)引入其中日漸引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。在本文，筆者結(jié)合智能化技術(shù)的理論知識(shí)，淺析其在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用。

智能化技術(shù)；電氣工程；自動(dòng)化

引言

電氣工程自動(dòng)化是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、電氣技術(shù)和控制技術(shù)等高端新興技術(shù)為一體的學(xué)科。智能化技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能理論的統(tǒng)一，其在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用是整個(gè)國家現(xiàn)代化水平的重要體現(xiàn)。換而言之，智能化技術(shù)的應(yīng)用使得電氣控制過程更加的快速和便捷，即其主要從效率、精度和速度上來衡量電氣工程的自動(dòng)化控制水平。在本案，筆者首先介紹智能化技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)，然后在進(jìn)一步探究其在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用。

1 智能化技術(shù)的理論基礎(chǔ)

自從1956年“智能”概念首次提出以來便逐漸在不同行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，其主要通過對(duì)人的思維模式和技術(shù)等進(jìn)行模擬、擴(kuò)展及延伸來實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用，同時(shí)智能化技術(shù)涉及了哲學(xué)、仿生學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、控制論、信息論和自動(dòng)化等學(xué)科的內(nèi)容，其中智能的過程是賦予機(jī)器與人類大腦相同智能的過程，以保證機(jī)器人從事原本僅有人類所能從事的工作。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用幾乎成了人類生活和工作的一部分，而在計(jì)算機(jī)編程中，便需通過模仿人類大腦來收集、處理、交換及回饋相關(guān)的信息。因此，通過模仿可促進(jìn)電氣工程自動(dòng)化的發(fā)展。在電氣自動(dòng)化中，智能化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值包括：①無需建立控制模型，則可直接省去對(duì)待控對(duì)象模型的設(shè)計(jì)，從而將一些不可控因素控制在了源頭，繼而提升了自動(dòng)化控制器的精度；②實(shí)現(xiàn)了無人化操控，則通過改變控制技術(shù)，便可實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，同時(shí)亦可在一定距離中實(shí)現(xiàn)無人控制的自動(dòng)化調(diào)節(jié)，從而減少了人力所需及提高了控制的精度和效率；③在處理不同數(shù)據(jù)時(shí)具有極強(qiáng)的一致性，即：對(duì)輸入的數(shù)據(jù)，智能化控制器通過處理便可準(zhǔn)確加以估計(jì)及實(shí)現(xiàn)快速評(píng)估。目前，電氣工程自動(dòng)化已經(jīng)步入智能化階段，這一發(fā)展成果在促進(jìn)行業(yè)發(fā)展及社會(huì)進(jìn)步上意義重大。

2 智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用

在電氣工程自動(dòng)化中，智能化技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在下列三個(gè)方面：

2.1 模糊邏輯控制

目前，模糊控制器代替了PID控制器在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍甚至已擴(kuò)展到數(shù)字動(dòng)態(tài)的傳動(dòng)系統(tǒng)等領(lǐng)域。在S型、M型的模糊邏輯控制中，可在調(diào)速控制中應(yīng)用的控制器應(yīng)為M型，但無論是M型或是S型，都有其相應(yīng)的規(guī)則庫，一般稱作if then模糊規(guī)則集。在這一模糊規(guī)則集中，G、H為模糊集，其中G與ifX對(duì)應(yīng)，H與Y對(duì)應(yīng)，則有W=（ifX，Y），此乃S型控制器的規(guī)則。M型控制器是由知識(shí)庫、推理機(jī)和（反）模糊化組成。其中，推理機(jī)的作用最為關(guān)鍵，即：當(dāng)模糊控制行為出現(xiàn)時(shí)，其可采用人的思維模式通過推理并做出決定；知識(shí)庫是由語言控制的規(guī)則庫與數(shù)據(jù)庫組成，其中規(guī)則庫采用單獨(dú)的開發(fā)方法，其中在建模中，一般會(huì)用到模糊控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理機(jī)，但在建立操作器的控制中，便需將專家的知識(shí)與經(jīng)歷放在控制與應(yīng)用目標(biāo)上；模糊化是測量、量化和模糊化變量的重要手段，其函數(shù)表現(xiàn)形式具有多樣化的特征；在反模糊化中，反模糊化技術(shù)通常用在模糊化中，而中間平均技術(shù)則用在量化中。以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的模糊邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例。圖1為模糊邏輯控制結(jié)構(gòu)圖。

圖1 模糊邏輯控制結(jié)構(gòu)圖

結(jié)合圖1，假設(shè)偏差e模糊化的正、負(fù)偏差分別為NE、PE；偏差變化率△e模糊化的正、負(fù)偏差變化率分別為N△E、P△E；控制量增量△u模糊化的正、負(fù)、零增量分別為 N△U、Z△U、P△U，則有：If e=NE and△e=N△E then△U=Z△U；If e=NE and△e=P△E then△U=N△U；If e=PE and△e=N△E then△U=P△U；If e=PE and△e=P△E then△U=Z△U。

2.2 PLC技術(shù)

在電氣工程自動(dòng)化控制中，PLC技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：①應(yīng)用在順序控制中，其中順序控制是以順序控制系統(tǒng)為對(duì)象，即：在輸入信號(hào)以后，不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)設(shè)的生產(chǎn)工藝順序自動(dòng)且有序地操作。在順序控制中，PLC技術(shù)的應(yīng)用對(duì)人力的減少、生產(chǎn)穩(wěn)定性及工作效率的提高具有重要的作用，比如在火電廠的除灰系統(tǒng)中，PLC技術(shù)的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了無人值守，還減少了人力需求，繼而提高了企業(yè)的效益。②應(yīng)用于開關(guān)量控制中。PLC技術(shù)一開始僅用在開關(guān)量的邏輯控制中，但在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，現(xiàn)已在應(yīng)用范圍上得到了拓展。PLC的本質(zhì)是以自定義的虛擬繼電器來取代機(jī)械繼電器，且虛擬繼電器可忽略不計(jì)反應(yīng)時(shí)間，則將PLC技術(shù)應(yīng)用在開關(guān)量控制上是可行的。例如，在斷路器控制中，斷路器一般受控于繼電器，但這種控制方式的反應(yīng)速度較慢，而將其更換為PLC控制，則可較快斷路控制的反應(yīng)速度。從而減少了對(duì)器材的損傷。另外，面對(duì)日新月異的科技發(fā)展局面，PLC在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用前景越來越廣泛，且正向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和干擾性更強(qiáng)等方向發(fā)展，從而使其應(yīng)用價(jià)值更高。

2.3 CAD設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)下，電氣工程自動(dòng)化設(shè)備迎來了新一輪的革新浪潮。在這一背景下，傳統(tǒng)的手工產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式已無法滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需要，取而代之的是CAD設(shè)計(jì)。電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括電氣件布線圖與電氣原理圖設(shè)計(jì)、編輯設(shè)備材料表及輸出計(jì)算書等。在這一過程中，CAD設(shè)計(jì)的應(yīng)用無疑在保證上述功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)周期的縮短、工作效率的提高及人力需求的減少。例如，在CAD設(shè)計(jì)模式下，配電箱可采用數(shù)據(jù)輸入法與數(shù)據(jù)提取法兩種自動(dòng)化設(shè)計(jì)方法，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)選型、計(jì)算和繪制系統(tǒng)圖的功能。另外，由CAD繪制的電氣控制線路安裝接線圖是以電氣設(shè)備及元件安裝配線和電氣故障檢修為服務(wù)對(duì)象：①可直接顯示出電氣設(shè)備不同元件的空間位置與接線情況；②可按機(jī)床設(shè)備的接線圖安裝和檢修機(jī)床電氣設(shè)備，注意在實(shí)際工作中，一般將電氣原理圖與接線圖結(jié)合使用。總之，在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)的應(yīng)用在避免人為出錯(cuò)率、提高工作效率等方面具有重要作用。

2.4 故障診斷

在電氣系統(tǒng)的運(yùn)行中，電氣設(shè)備將不可避免地出現(xiàn)故障。對(duì)此，智能化技術(shù)的應(yīng)用將可為電氣設(shè)備的診斷提供更為準(zhǔn)確和全面的方法。比如，在電氣設(shè)備中，變壓器的作用舉足輕重，因此監(jiān)測人員對(duì)其的運(yùn)行狀況十分重視，且對(duì)其的檢測與維修頻率十分高。變壓器故障的智能化診斷方式為：先通過分析變壓器滲漏油分解出的氣體來快速確定故障的范圍，然后再逐漸縮小范圍來最終確定故障點(diǎn)，并結(jié)合故障情況進(jìn)行維檢修。又如：線路是電氣系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，會(huì)對(duì)電氣自動(dòng)化和智能技術(shù)應(yīng)用造成影響，為此，需要科學(xué)的展開線路故障檢測工作，提高檢測的效果和檢測的質(zhì)量。線路的智能化診斷方式為：通過分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的接地電流，線路負(fù)荷電流、線路對(duì)地電場等數(shù)據(jù)，判斷線路的基本狀況，了解線路的運(yùn)行狀況，根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息，并通過電流與設(shè)定電流值之間的比對(duì)，對(duì)線路的短路、斷路等情況進(jìn)行判定，最終，確定故障的具體線路，逐漸縮小范圍，實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的確定，結(jié)合線路的具體故障情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的檢修。可見，智能化技術(shù)的應(yīng)用無疑實(shí)現(xiàn)了變壓器和線路故障診斷的及時(shí)性、快速性和高效性，從而保證了變壓器與線路的正常工作狀態(tài)，規(guī)避故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，提高電氣工程運(yùn)行的有效性。

3 結(jié)語

綜上，在電氣工程自動(dòng)化控制中，智能化技術(shù)的應(yīng)用提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、減少了產(chǎn)品生產(chǎn)所需的勞動(dòng)力，并最終為企業(yè)創(chuàng)造了豐厚的效益。但在未來的世界中，科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代周期越來越短，因此智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的應(yīng)用尤其要做到與時(shí)俱進(jìn)，從而最大化地以腦力勞動(dòng)取代體力勞動(dòng)，以降低企業(yè)在勞動(dòng)上的成本支出，進(jìn)而提高企業(yè)在未來世界市場的競爭力。

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TM76

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1004-7344（2016）17-0080-02

2016-5-31

周必強(qiáng)（1975-），男，助理工程師，本科，主要從事電氣工程及其自動(dòng)化方面工作。