人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

馬 龍

(西山煤電(集團(tuán))公司 公用事業(yè)分公司，山西 太原 030053)

任何先進(jìn)的技術(shù)都因生產(chǎn)力的發(fā)展而出現(xiàn)，對(duì)于人工智能技術(shù)也不例外。社會(huì)生產(chǎn)的高度自動(dòng)化，對(duì)生產(chǎn)效率提出了更高的要求。運(yùn)用人工智能技術(shù)，在提高電網(wǎng)系統(tǒng)高度自動(dòng)化的同時(shí)，可提升系統(tǒng)工作效率，從而降低生產(chǎn)成本。

1 人工智能技術(shù)的應(yīng)用理論

第三次信息產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，以計(jì)算機(jī)為代表的信息技術(shù)突飛猛進(jìn)。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的飛躍也帶動(dòng)了自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化等方向的快速發(fā)展。人工智能技術(shù)也是基于這些技術(shù)的集合而產(chǎn)生的一種新的技術(shù)方向。人工智能在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中主要是通過(guò)研發(fā)拓展等方式以一些新的理論、技術(shù)以及設(shè)備為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)這些對(duì)象智能化的功能。人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要組成部分，人類(lèi)可以通過(guò)人工智能了解智能化概念的本質(zhì)，從而生產(chǎn)符合人類(lèi)需求的應(yīng)用設(shè)備，例如機(jī)械人、語(yǔ)言、圖像識(shí)別等在實(shí)際應(yīng)用中使生活工作更加便利。

人工智能的概念提出于20 世紀(jì)50 年代，人工智能的研究是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，并在發(fā)展過(guò)程中不斷引入各個(gè)學(xué)科的理論。因此，目前人工智能技術(shù)的研究是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要融合各個(gè)學(xué)科的知識(shí)、考慮各方面的因素，才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用設(shè)備具備與人類(lèi)智能較為相似的功能?，F(xiàn)在，編程技術(shù)也在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用。電氣自動(dòng)化控制的主要目標(biāo)是提高生產(chǎn)效率，減少和排除故障，節(jié)約運(yùn)行成本。因此，人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制方面有較好的應(yīng)用前景。

2 人工智能控制器的研究及其優(yōu)點(diǎn)

在實(shí)際控制系統(tǒng)中，人工智能技術(shù)是以人工智能控制器來(lái)體現(xiàn)其對(duì)于控制系統(tǒng)的功能影響。針對(duì)要實(shí)現(xiàn)不同功能的人工智能控制器，通常采用很多途徑進(jìn)行研究。目前，運(yùn)用模糊神經(jīng)、遺傳算法等理論手段就能把人工智能控制器當(dāng)作非線性函數(shù)近似器進(jìn)行人工智能研究與開(kāi)發(fā)。人工智能控制器相對(duì)于一般控制技術(shù)和函數(shù)運(yùn)算器而言，有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)人工智能控制器，能夠使設(shè)計(jì)過(guò)程中因不確定因素而導(dǎo)致研究無(wú)法開(kāi)展的現(xiàn)象得到解決。因?yàn)槿斯ぶ悄芸刂破鞑恍枰⒀芯繉?duì)象的模型，能夠便于開(kāi)展對(duì)某個(gè)對(duì)象的研究。2)與普通的控制器相比，人工智能控制器在數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)的便利性方面也具有較大優(yōu)勢(shì)，而且研究人員只需具備機(jī)械設(shè)備的性能數(shù)據(jù)就可進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)等操作，就可滿足研究目的。

因此，以人工智能控制器為代表的人工智能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。它能夠代替較復(fù)雜的腦力勞動(dòng)，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行收集與鑒別并有效地進(jìn)行處理。將人工智能技術(shù)運(yùn)用到電氣自動(dòng)化控制中，能夠促使生產(chǎn)、交換等過(guò)程得到優(yōu)化，提高生產(chǎn)的自動(dòng)化效率。就產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層面而言，人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用能夠促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與升級(jí)，實(shí)現(xiàn)電氣行業(yè)生產(chǎn)新突破。

3 人工智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

3.1 人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用首先體現(xiàn)在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)方面。電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工作，不僅表現(xiàn)在要綜合運(yùn)用電機(jī)、電路和電磁場(chǎng)等學(xué)科的知識(shí)，而且還表現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程需要大量豐富的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法即運(yùn)用較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)和手工經(jīng)驗(yàn)，較難找出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。因此，將人工智能技術(shù)引入電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的結(jié)合，縮短了電氣產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高了產(chǎn)品的實(shí)際效率和質(zhì)量。

此外，在電氣設(shè)備的高效運(yùn)作方面，人工智能技術(shù)也有較好的運(yùn)用。一直以來(lái)，在電氣自動(dòng)控制領(lǐng)域中確保電氣化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)作是較復(fù)雜的問(wèn)題，其涉及到許多領(lǐng)域以及眾多學(xué)科知識(shí)。人工智能技術(shù)的引入可代替腦力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備自動(dòng)化的運(yùn)作，但降低了人力成本的投入，而且提高了電氣設(shè)備工作效率及其精確度。

3.2 人工智能技術(shù)在電氣控制中的應(yīng)用

在電氣行業(yè)的正常運(yùn)行過(guò)程中，電氣控制的作用至關(guān)重要。當(dāng)前電氣控制過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)了人工智能控制。而人工智能控制技術(shù)主要依靠計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序來(lái)進(jìn)行控制，因此，控制程序是人工智能控制技術(shù)的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)會(huì)依據(jù)不同環(huán)節(jié)需要來(lái)調(diào)用不同程序?qū)ιa(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制。因此，對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)的控制有嚴(yán)格的要求，任何誤差都將導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)出現(xiàn)問(wèn)題。

3.3 人工智能技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用

對(duì)于電氣設(shè)備，其發(fā)生故障一般都會(huì)出現(xiàn)事故前的征兆，即不同征兆的發(fā)生預(yù)示著設(shè)備的不同故障，而征兆具有不確定和非線性等特征。因此，在設(shè)備出現(xiàn)故障前，能夠?qū)φ髡走M(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷設(shè)備故障類(lèi)型，并實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的定位維修，對(duì)設(shè)備運(yùn)行是十分重要。人工智能技術(shù)的應(yīng)用能夠準(zhǔn)確對(duì)電氣設(shè)備中的故障進(jìn)行定位、隔離并修復(fù)，保證電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前，人工智能技術(shù)中的模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等智能技術(shù)在電氣設(shè)備的故障診斷中運(yùn)用尤其廣泛。例如，變壓器是電氣系統(tǒng)中重要的設(shè)備，其能否正常運(yùn)行對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)至關(guān)重要，因此，變壓器的故障分析與診斷一直是研究的熱點(diǎn)。如果采用人工智能技術(shù)，可以對(duì)變壓器油液中的氣體進(jìn)行分析，通過(guò)分析結(jié)果可全面掌握變壓器的故障類(lèi)型和程度。此外，在發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的故障診斷方面，人工智能技術(shù)也有廣泛的運(yùn)用。

3.4 人工智能技術(shù)在日常操作中的應(yīng)用

電氣領(lǐng)域的操作步驟復(fù)雜繁瑣，其操作過(guò)程也比較嚴(yán)格，因此，人工操作很容易出現(xiàn)問(wèn)題。操作一旦出錯(cuò)，就可能引起大的故障，造成經(jīng)濟(jì)損失。人工智能技術(shù)的引入能夠?qū)㈦姎庀到y(tǒng)日常操作過(guò)程簡(jiǎn)單化，并且提高操作的效率和準(zhǔn)確率。此外，操作界面簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)操作的遠(yuǎn)程控制操作，這些都較大程度上提高了生產(chǎn)效率，保障了電氣系統(tǒng)運(yùn)行安全。

4 人工智能技術(shù)工程應(yīng)用實(shí)例分析

近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的成熟發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)、廣東電網(wǎng)等國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司相繼啟動(dòng)了基于人工智能技術(shù)的智能電網(wǎng)建設(shè)，并取得非常好的效果。

4.1 故障自愈的實(shí)現(xiàn)

在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，保證系統(tǒng)運(yùn)行正常，將所需用電及時(shí)、安全、有效地輸送到用戶是非常重要的環(huán)節(jié)。目前，電網(wǎng)故障的維修策略主要是采用故障后維修，維修人員及設(shè)備抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)需要一定時(shí)間，因此，如何避免故障范圍擴(kuò)大，把故障影響縮小到最小也是電網(wǎng)建設(shè)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一。經(jīng)過(guò)智能電網(wǎng)的建設(shè)，目前電網(wǎng)具備一定的故障自愈功能，最大程度減少了因突發(fā)故障引起的影響。對(duì)配電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備、配網(wǎng)設(shè)備采取可視化管理才能實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障自愈功能?？梢暬芾砟軌蚣皶r(shí)檢測(cè)到配電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生的異常，在檢測(cè)到故障之后能夠自動(dòng)快速啟動(dòng)維修決策程序，實(shí)現(xiàn)故障高速響應(yīng)處理。處理程序啟動(dòng)同時(shí)，將會(huì)實(shí)施有效的隔離措施，自動(dòng)調(diào)控對(duì)故障進(jìn)行隔離，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的故障自我診斷、自我治療、自我痊愈的功能。系統(tǒng)處理故障時(shí)間非常重要，將故障處理時(shí)間壓縮到秒級(jí)，可極大地縮短正常用戶的恢復(fù)供電時(shí)間，減少故障影響和經(jīng)濟(jì)損失。此外，自動(dòng)隔離故障可避免擴(kuò)大停電范圍，保證配網(wǎng)可靠、安全運(yùn)行，使用戶感受不到故障停電的發(fā)生。

4.2 智能客戶終端的建設(shè)

人工智能技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在電網(wǎng)故障診斷和自愈功能的實(shí)現(xiàn)方面，同時(shí)也體現(xiàn)在智能客戶終端中，能夠?yàn)榭蛻籼峁└玫碾娏Ψ?wù)。

電網(wǎng)智能客戶終端的建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)客戶電力需求的實(shí)時(shí)監(jiān)控，加強(qiáng)用電信息的互動(dòng)共享。通過(guò)智能客戶終端，客戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢系統(tǒng)，了解任意時(shí)段或者某一時(shí)刻的用電量。任意時(shí)刻用電量的可查詢功能，能為客戶提供及時(shí)的用電信息，以此來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃，在保證生產(chǎn)情況下達(dá)到節(jié)約用電的效果。智能客戶終端中的用電信息采集系統(tǒng)還可依據(jù)實(shí)時(shí)電費(fèi)進(jìn)行客戶余額報(bào)警提示，提前向客戶發(fā)出費(fèi)用提示，可以減少因?yàn)殡娰M(fèi)造成的不必要的停電時(shí)間，提高社會(huì)生產(chǎn)效率。與此同時(shí)，電力管理部門(mén)通過(guò)智能客戶終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)連接與分享，可實(shí)時(shí)對(duì)客戶用電情況進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)電表故障及時(shí)排除，避免不必要損失。

5 結(jié) 語(yǔ)

人工智能技術(shù)是對(duì)人類(lèi)智力技術(shù)的替代、延伸與擴(kuò)展，在當(dāng)前生產(chǎn)與控制高度自動(dòng)化形勢(shì)下能更好地服務(wù)生產(chǎn)與生活。電力是保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與安全的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化控制勢(shì)必要采取人工智能控制。因此，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)及其在電氣自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電氣工程系統(tǒng)的智能化運(yùn)行，提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保障了電網(wǎng)運(yùn)行安全。

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