宋男

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200）

新時(shí)期下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日異月新，人們經(jīng)濟(jì)收入整體提升，對(duì)電氣系統(tǒng)也提出了更多、更高的要求，電氣工程建設(shè)發(fā)展中面對(duì)著諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為了確保電氣工程能良好穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)部門及人員應(yīng)加大研究力度，實(shí)踐中不斷提升電氣工程的自動(dòng)化水平。合理應(yīng)用智能化技術(shù)，一方面能顯著提升工作效率，另一方面還能有機(jī)結(jié)合人工智能和代碼編程，提升工作流程的簡潔度，在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中占據(jù)著重要地位，未來也有廣袤的發(fā)展空間。智能技術(shù)用于電氣工程領(lǐng)域，不僅是電氣工程及其自動(dòng)化的發(fā)展方向，也引領(lǐng)了相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)程。

1 電氣工程及其自動(dòng)化簡述

電氣工程及其自動(dòng)化自身是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，其主要涉及電工電子、計(jì)算機(jī)信息、電子、控制及機(jī)電一體化技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，軟硬件結(jié)合、電工和電子技術(shù)結(jié)合、元器件和系統(tǒng)結(jié)合、執(zhí)行與控制系統(tǒng)之間的結(jié)合等是電氣工程及其自動(dòng)化具備的主要特征，其中工程及其自動(dòng)化的控制系統(tǒng)是基礎(chǔ)部分。

近年來，我國科學(xué)技術(shù)在發(fā)展中取得了很大進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)持續(xù)更新，較好地滿足了電氣工程發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求。但是，從客觀上講，和歐美等發(fā)達(dá)國家相比，我國智能化電氣工程的研究起步較晚，設(shè)計(jì)研究相關(guān)產(chǎn)品時(shí)還存在自動(dòng)化控制效率偏低的現(xiàn)實(shí)問題，在這樣的情景下，應(yīng)不斷增加智能化技術(shù)的運(yùn)用力度，才能輔助提升電氣自動(dòng)化水平，引領(lǐng)我國冶金行業(yè)的規(guī)范化建設(shè)進(jìn)程。

2 智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化中應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 提升了模型控制的精確性

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)操控對(duì)象的數(shù)據(jù)庫規(guī)模及動(dòng)態(tài)方程比的繁雜性影響著系統(tǒng)的實(shí)際控制效率，當(dāng)控制效率偏低時(shí)，將會(huì)對(duì)被控制模型設(shè)計(jì)活動(dòng)推進(jìn)過程形成一定干擾。鑒于控制模型自身的高度復(fù)雜性及控制參數(shù)處于持續(xù)改動(dòng)的狀態(tài)下，造成很難精準(zhǔn)、有效地掌控整個(gè)管控過程。

此外，無法預(yù)計(jì)的非主觀因素同樣會(huì)對(duì)模型控制過程的穩(wěn)定性及最后效果產(chǎn)生一定影響，在很大程度上會(huì)弱化被控制模型的精準(zhǔn)程度，不利于電氣自動(dòng)化充分發(fā)揮自身的功能作用。在智能化技術(shù)的協(xié)助下，電氣自動(dòng)化控制期間，無須創(chuàng)建被控制目標(biāo)對(duì)象的模型，進(jìn)而規(guī)避部分不可控因素及減輕其給控制控制帶來的干擾程度。

2.2 處理數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范

電氣工程運(yùn)轉(zhuǎn)期間會(huì)生成大量信息，智能技術(shù)能依照統(tǒng)一規(guī)范處置數(shù)據(jù)，一方面使數(shù)據(jù)庫處理的精準(zhǔn)度得到保障，另一方面還明顯拓寬了電氣數(shù)據(jù)處理的空間范疇，進(jìn)而使電氣工程推進(jìn)過程中創(chuàng)造出更理想的效益。

智能化技術(shù)顯著提升了電氣數(shù)據(jù)處理的規(guī)范性，這樣電氣工程在運(yùn)用不同領(lǐng)域內(nèi)時(shí)，即便是在多種因素的影響作用下，數(shù)據(jù)處理效果也不會(huì)形成較大的差異。但是，這里應(yīng)格外注重的是，智能化技術(shù)用于電氣工程內(nèi)，為了進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)的整體處理能力，工作人員要不斷拓展數(shù)據(jù)分析的深度性，充分結(jié)合分析結(jié)果與智能技術(shù)，編制更科學(xué)合理的智能技術(shù)執(zhí)行方案，輔助電氣工程運(yùn)作期間創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)收益。

2.3 提升電氣自動(dòng)化工作便捷性

傳統(tǒng)控制過程推進(jìn)過程中，不僅表現(xiàn)出實(shí)際控制效率普遍偏低的不足，而且也很難滿足人們?cè)陔姎庀到y(tǒng)應(yīng)用功能方面提出的差異化要求。而電氣工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化能夠應(yīng)用智能控制器輔助增加系統(tǒng)調(diào)控過程的便捷度。這種控制器子什么具備很多優(yōu)勢，比如，其能依照模型有關(guān)數(shù)據(jù)的改動(dòng)情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)控，無須傳統(tǒng)人工操作的參與，明顯減輕了人們的工作圈地與壓力，協(xié)助企業(yè)減少費(fèi)用支出；一些控制器還能自主完成距離的調(diào)控工作不僅具有控制效率低下的缺陷，而且也難以滿足人們對(duì)電氣系統(tǒng)功能的需求。

電氣工程自動(dòng)化可以憑借智能化控制器，充分提升電氣系統(tǒng)的調(diào)整控制工作的便捷性。智能化控制器具有明顯的控制優(yōu)，自主響應(yīng)魯棒性以及時(shí)間差波動(dòng)，并且會(huì)將其作為依據(jù)快速執(zhí)行自動(dòng)化管控任務(wù)。

3 智能化技術(shù)在電氣工程以及電氣工程自動(dòng)化中的應(yīng)用對(duì)策

3.1 設(shè)備的智能化改變

智能化設(shè)備是智能化技術(shù)的主要應(yīng)用對(duì)象。很多企業(yè)在生產(chǎn)制造電氣設(shè)備過程中已經(jīng)應(yīng)用了大量的智能系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備，在高新科技的協(xié)助下優(yōu)化了機(jī)械設(shè)備的性能，進(jìn)而增加點(diǎn)球自動(dòng)化系統(tǒng)的控制能力。例如，各類型智能傳感器產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，傳感器內(nèi)置的微小型處理器及存儲(chǔ)設(shè)備有編程功能，能夠自主執(zhí)行信息傳送、分析、推斷等諸多過程。敏感組件、信號(hào)相關(guān)處理電路等是智能傳感器的主要構(gòu)成，自主選取量程、校正、推斷、存儲(chǔ)等是其基本的性能。

可以嘗試把智能傳感器用在電氣工程及其自動(dòng)化建設(shè)領(lǐng)域，進(jìn)而強(qiáng)化工程運(yùn)作期間設(shè)備采集、分析數(shù)據(jù)的能力，結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求精準(zhǔn)傳輸與應(yīng)用數(shù)據(jù)，進(jìn)而最大限度地提升數(shù)據(jù)資源的利用效率。與傳統(tǒng)的傳感器相比，智能傳感器在處理過程穩(wěn)定性與處理結(jié)果精準(zhǔn)度兩大方面更占據(jù)優(yōu)勢，現(xiàn)如今，壓力型智能傳感器在國內(nèi)機(jī)械行業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了普及應(yīng)用。

3.2 在智能化控制中的應(yīng)用

過去在執(zhí)行電氣工程控制任務(wù)時(shí)需要投入大量的人力、物力資源，以致參與者在操作控制電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀況時(shí)無法兼顧其他工作內(nèi)容，而合理應(yīng)用智能化技術(shù)有效改善了以上工作局面。部分情景下，可以將電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)型成智能控制系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測電氣工程控制工作的執(zhí)行過程，進(jìn)而在技術(shù)上使用電氣工程運(yùn)行的安穩(wěn)性、可靠度得到更大保障。

現(xiàn)如今，智能化技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域發(fā)揮出了更大的功能作用，有關(guān)部門可以采用遠(yuǎn)程化操控、無人化管理等全新模式減少人力資源的投入量，解除掉空間、時(shí)間等客觀因素造成的限制，引領(lǐng)電氣工程自動(dòng)化控制的快速化發(fā)展進(jìn)程，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)壯大發(fā)展提供更可靠的支撐。

3.3 故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

新時(shí)期下，各地電氣工程的建設(shè)規(guī)模及數(shù)量均不斷增加，工程的應(yīng)用范疇也呈現(xiàn)出持續(xù)拓展的趨勢，電氣結(jié)構(gòu)復(fù)雜度顯著提高，氣候條件及設(shè)備配置類型等諸多因素影響著電氣系統(tǒng)的運(yùn)行效率與安全性，從某種程度上講，其增加了電氣系統(tǒng)發(fā)生故障問題的風(fēng)險(xiǎn)。

可以應(yīng)用智能化技術(shù)預(yù)判斷電氣工程運(yùn)行過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，在此基礎(chǔ)上，編制相應(yīng)的防范及應(yīng)急處理方案，降低安全事故的發(fā)生率。合理應(yīng)用電氣故障智能化診斷技術(shù)，能及時(shí)探查到電氣工程內(nèi)潛在的問題，推行相關(guān)解決方法措施，進(jìn)而確保電氣系統(tǒng)能正常運(yùn)作。

電氣工程自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程中，系統(tǒng)傳統(tǒng)運(yùn)作模式出現(xiàn)了翻天覆地的改變，系統(tǒng)自動(dòng)化水平明顯提高，而設(shè)備支持系統(tǒng)是電氣工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)條件，這也是電氣系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備數(shù)量及類型顯著增多的一個(gè)直接原因，預(yù)示著系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜度的增加。

如果此時(shí)依然沿用傳統(tǒng)檢修與保養(yǎng)辦法，一方面無法確保實(shí)際工作效率，另一方面也會(huì)增加電氣工程突發(fā)故障問題的風(fēng)險(xiǎn)。而故障智能化診斷技術(shù)能及時(shí)探查到系統(tǒng)內(nèi)部的異常情況，及時(shí)開展維修工作，減少或規(guī)避部分電氣事故，使電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行獲得更大的保障。

眾所周知，變壓器是電氣系統(tǒng)的一個(gè)重要構(gòu)成部分，其使用效果關(guān)系著整個(gè)電力工程運(yùn)行的安全性、可靠度。主客觀多種素影響著變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，如果不能查明誘發(fā)設(shè)備故障問題的成因，則將會(huì)直接影響問題的處理效率。而通過應(yīng)用智能化技術(shù)，能夠科學(xué)分析變壓器滲漏油內(nèi)的氣體成分及故障波及范圍，快速檢出及處理故障問題。

3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)是電氣工程自動(dòng)化控制建設(shè)及發(fā)展中的一個(gè)重要內(nèi)容，這是提升整個(gè)電氣工程運(yùn)行可靠性與連貫性的重要基礎(chǔ)。而實(shí)際中電氣設(shè)計(jì)工作會(huì)涉及諸多工作內(nèi)容，直接增加了設(shè)計(jì)過程的煩瑣性與復(fù)雜度。傳統(tǒng)的電氣設(shè)備優(yōu)化工作推進(jìn)過程中會(huì)遇到諸多問題，并且基本上是依照技術(shù)人員的工作經(jīng)驗(yàn)開展的，很難最大限度地提升電氣方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。

而將智能化技術(shù)用于電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，能為相關(guān)工作的開展提供可靠的技術(shù)支持。一些電力企業(yè)會(huì)嘗試運(yùn)用CAD 技術(shù)與信息技術(shù)去執(zhí)行各項(xiàng)設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)工作內(nèi)容，不僅能簡化設(shè)計(jì)工作過程，節(jié)約時(shí)間及減少資金支出額度，還能使電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量得到保障。

在電氣設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)中配合應(yīng)用模糊PID 自適應(yīng)調(diào)節(jié)器，能夠更加靈活地調(diào)控各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而更好的改善電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制功能。圖1 是模糊PID算法的控制流程，其具體是由模糊化、模糊推理、速度PID 調(diào)控與去模糊模塊三大部分構(gòu)成。模糊PID 采用設(shè)定隸屬函數(shù)與模糊規(guī)則的方式，計(jì)算出電氣工程內(nèi)發(fā)電機(jī)的給定速度與現(xiàn)實(shí)輸出速度的誤差e 與誤差率ec，明確控制參量的改變情況，最后基于去模糊過程獲得控制變量。

圖1 模糊PID 控制流程

模糊化處理：即模糊處理電氣系統(tǒng)給定的給定速度與現(xiàn)實(shí)輸出速度的誤差e 與誤差率ec，模糊處理公式如下：

式中，k 表示的是輸出量，T 代表的是時(shí)間，r 是給定值，r（k）實(shí)際輸出值用表示。

模糊規(guī)則：誤差e 與誤差率ec 影響著模糊規(guī)則的制定情況，并且要依照 ΔKp、 ΔKiΔKd等參數(shù)進(jìn)行適度調(diào)整。設(shè)定e 與ec 模糊取值區(qū)間是（-3，3），各項(xiàng)差值是1； ΔKp、 ΔKiΔKd參數(shù)的模糊取值范疇是（-0.3，0.3），各項(xiàng)差值是0.1。

設(shè)定了7 個(gè)不同的模糊子集，分別是{NB（負(fù)大），NM(負(fù)中)，NS(負(fù)小)，Z（零），PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}。綜合以上所得的模糊子集建立出模糊規(guī)則。

解模糊：執(zhí)行解模糊的最終目標(biāo)是獲得清晰度最高的變量值，具體公式如下：

式中， xi代表的是第i 個(gè)模糊輸出量，u（ xi）是第i 個(gè)模糊輸出量的隸屬值。

4 電氣工程及其自動(dòng)化的智能化發(fā)展趨勢

（1）未來的智能化技術(shù)在運(yùn)行速度、精準(zhǔn)度及能效等方面會(huì)提出更高的要求，智能化技術(shù)會(huì)依照電力行業(yè)的發(fā)展需求持續(xù)提升電氣系統(tǒng)的智能化水平，設(shè)計(jì)研發(fā)出更多細(xì)節(jié)性的制動(dòng)化調(diào)控功能。未來的智能化技術(shù)也要使電氣自動(dòng)化控制過程中體現(xiàn)出柔性化特質(zhì)，全面提升電氣工程的綜合性能，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的信息流。

（2）智能化技術(shù)以既有的用戶界面圖形化與系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算可視化基礎(chǔ)上，有效追蹤與預(yù)判斷模擬圖形、帶圖形，提升用戶界面圖形的便捷化、人性化程度，進(jìn)一步提升電氣數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)度。

（3）智能化技術(shù)將會(huì)朝著集成化、多元模塊結(jié)合的方向發(fā)展。當(dāng)前電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)興起的LED 技術(shù)有自身重量輕、體積微小及集成了多種信息化與智能化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，能輔助提高電氣工程集成電路的密度，在存儲(chǔ)和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)等方面均表現(xiàn)出良好的效能。

5 結(jié)語

綜上，智能化技術(shù)用于電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)電控制過程中暴露出的不足，增加了電氣工程控制的精準(zhǔn)度，使電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程的可靠性得到更大保障，進(jìn)而協(xié)助電力企業(yè)節(jié)省了很多人力、物力資源，也明顯減少了傳統(tǒng)人工操作時(shí)帶來的各種隱患因素。未來電力企業(yè)進(jìn)一步加大智能技術(shù)在電氣工程建設(shè)方面的應(yīng)用力度，引領(lǐng)該行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)程，一方面能創(chuàng)造出理想效益，另一方面也能為社會(huì)經(jīng)濟(jì)長久發(fā)展保駕護(hù)航。