人工智能在電氣工程自動化中的運用探討

柳曉巍

摘 要：在電氣工程自動化中，人工智能技術(shù)具有降低電氣自動化成本、改善電氣工程運作效率等應用優(yōu)勢。為此，本文首先介紹人工智能的含義、優(yōu)點，然后再重點探討人工智能在電氣工程自動化中的運用，以期解決人們在工作、生活中的諸多不便。

關(guān)鍵詞：電氣工程自動化；人工智能；運用

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0258-02

前 言

人工智能（AI）最初于1956年在Dartmouth學會上提出。經(jīng)過若干年的研究和發(fā)展，人工智能實現(xiàn)了在問題求解、邏輯推理與定理證明、自然語言處理、智能信息檢索和專家系統(tǒng)等領(lǐng)域的廣泛應用。其中，在電氣工程自動化中，人工智能的應用日漸引起人們的關(guān)注，且大大方便了人們的工作和生活。下面，筆者主要探討人工智能及其在電氣工程自動化中的運用。

1 人工智能

人工智能是一門綜合性的學科，即其核心是計算機技術(shù)，并融合了數(shù)理邏輯、控制論、信息論、自動化、生物學、心理學、哲學和醫(yī)學等學科。人工智能作為計算機科學的分支，其研究的目的主要是開展科研和模擬、拓展、延伸人類的智能技術(shù)、方法、理論等，從而賦予機器一些人類智能來完成相應的工作。但是，人工智能與人腦思維存在本質(zhì)區(qū)別，即：人工智能僅僅是機械地開展無意識的物理操作。

隨著人工智能研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)人工智能在電氣工程自動化中運用極具優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下五個方面：

（1）優(yōu)化調(diào)節(jié)參數(shù)。在電氣工程自動化中，通過科學調(diào)整人工智能的參數(shù)，可以最大限度地改善智能函數(shù)的綜合性能，且人工智能控制器可按計算機預設的數(shù)據(jù)和語言、信息的反饋結(jié)果進行設定，同時可按預設的參數(shù)進行拓展與修改作業(yè)，從而體現(xiàn)了方便、快捷的應用特點。

（2）受相關(guān)因素的影響小。與人工控制器相比，人工智能控制器的適應能力更強，即無需獲取精確的動態(tài)模型，無需提供固定的參數(shù)設置和工作環(huán)境，這無疑降低了外界因素的影響，從而保證了機械設備的正常運行。

（3）操作誤差小。在電氣工程自動化中，運用人工智能技術(shù)對消除外界因素的不良影響和防范機械設備發(fā)生運行故障具有重要意義，從而保證了機械設備按預設參數(shù)正常運行，解決了實際值偏離理論值的問題，實現(xiàn)了電氣工程自動化的管理目標。

（4）控制管理的一致性良好。在電氣工程中，人工智能技術(shù)采用的控制方法比傳統(tǒng)的控制方法更具一致性，即：無論何種對象，都可以及時進行信息反饋，從而消除了外界因素的影響，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)范性，保證了同一類產(chǎn)品性能的一致性。

（5）成本投入更低。與傳統(tǒng)的電氣操作相比，人工智能降低了電氣設備對線路、變壓器的依賴，電力企業(yè)無需安排專門的工作人員管理維護設備，從而節(jié)省了電力企業(yè)的成本投入。

2 人工智能在電氣工程自動化中的運用

2.1 電氣設備優(yōu)化設計

電氣設備優(yōu)化設計要求設計人員掌握牢固的電機電器、電磁場、電路等基礎知識和擁有豐富的設計經(jīng)驗。傳統(tǒng)意義上，設計人員采用人工設計的方式在實驗室完成電氣設備的設計，所以很難得到最優(yōu)設計方案。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設計（CAD）取代手工設計方式在電氣設備設計中的主導地位，從而極大地縮短了電氣設備開發(fā)的周期，即：將人工智能技術(shù)引入CAD中，提高了電氣設備的設計質(zhì)量與設計效率。在電氣設備的優(yōu)化設計中，人工智能的應用主要從遺傳算法、專家系統(tǒng)中體現(xiàn)出來。其中，遺傳算法采用了先進的計算方法，計算結(jié)果精準，所以遺傳算法與其衍生算法在電氣設備優(yōu)化設計中的應用非常普遍；專家系統(tǒng)是一種應用較多的電氣設備優(yōu)化設計方法，其有助于準確捕捉電氣設備故障發(fā)生前的預兆。

2.2 電氣設備故障診斷

通常來講，變壓器、發(fā)電機和發(fā)動機等電氣設備最易出現(xiàn)故障。如果采用傳統(tǒng)的故障診斷方法，存在的主要問題是診斷的準確率較低，即：先收集并分析變壓器油生成的氣體樣本，再按分析結(jié)果判斷電氣設備的故障情況?？梢?，傳統(tǒng)的診斷方法不宜應用于日常的電氣設備故障診斷中，究其原因是：電氣設備故障具有突發(fā)性的特點，如若未及時診斷并處理故障或方法不當，便會造成嚴重的后果，而傳統(tǒng)的方法時效很低，且會消耗掉大量的人力和時間。為此，電氣設備故障診斷引入了人工智能技術(shù)，即：通過運用人工智能中的專家系統(tǒng)、模糊數(shù)學和神經(jīng)網(wǎng)絡（見表1），實現(xiàn)了電氣設備故障的準確診斷，從而大大提高了生產(chǎn)效率。

2.3 實現(xiàn)控制與保護功能

在電氣工程自動化中，常用的人工智能實現(xiàn)了實時自動采集、處理開關(guān)量和模擬量數(shù)據(jù)，且可按預設的要求批量、定時整理和存儲數(shù)據(jù)，可利用圖像生成軟件模擬和顯示電氣系統(tǒng)歷史運轉(zhuǎn)的真實畫面，從而直觀形象地反應了斷路器、隔離開關(guān)、電壓和電流等電氣設備的運轉(zhuǎn)情況。操作人員可在數(shù)據(jù)分析的基礎上創(chuàng)建圖表，但需保證控制端設備具備與實際需求相符的硬件條件，以免控制端設備因運算資源消耗量過大而影響其他控制程序的穩(wěn)定運行。另外，通過運用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)了實時智能監(jiān)視掛牌檢修主要電氣設備的實際開關(guān)狀態(tài)和模擬量數(shù)值，警示狀態(tài)變化事件和事故報警越限，按順序記錄下各項事件，并對負序量的計算進行在線分析等，同時集成了電話圖像、語音、聲光等模式選擇性或同時報警。從操作控制的角度來講，人工智能技術(shù)支持技術(shù)人員遠程或現(xiàn)場控制斷路器、隔離開關(guān)等，并調(diào)整勵磁電流；可按順序記錄并對實時模擬量故障錄波、捕捉相關(guān)波形、開關(guān)量變位、設定和修改在線參數(shù)、保護定值；可運行管理操作票專家系統(tǒng)、自動存儲運行日志、自動生成和存儲或打印報表等。

3 結(jié) 語

在電氣工程自動化中，人工智能技術(shù)的運用完善了電氣自動化的綜合性能，從而提高了電氣產(chǎn)品的質(zhì)量；實現(xiàn)了電氣智能化控制，從而提高了電氣設備的工作效率；改善了電氣設備故障診斷技術(shù)，從而提高了電氣設備故障的診斷水平?？傊?，人工智能是一項緊隨計算機技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的尖端技術(shù)，其在電氣工程自動化中的應用減少了電氣設備的運行故障，節(jié)約了設備的運行成本，提高了設備的生產(chǎn)效率，可見人工智能的應用前景廣闊，值得深入研究。

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收稿日期：2018-9-18