電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中智能化技術(shù)的應(yīng)用

陳 云

（浙江新柴股份有限公司，浙江紹興 312500）

0 引言

當(dāng)前，電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)。隨著人們對(duì)電力需求量的與日俱增，以及對(duì)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)性能要求的不斷提高，電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)面臨著新的挑戰(zhàn)。其中最為突出的挑戰(zhàn)就是技術(shù)的創(chuàng)新。傳統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)使用的技術(shù)已不能夠滿足電力行業(yè)的發(fā)展需求。融入智能化技術(shù)的電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)能適應(yīng)電力行業(yè)的發(fā)展。因此，需要對(duì)智能化系統(tǒng)在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用做深入研究。

1 智能化技術(shù)概念

到目前為止，對(duì)智能化技術(shù)還沒有一個(gè)準(zhǔn)確的定義。具體表現(xiàn)為：各大搜索引擎搜索“智能化技術(shù)”，得出的結(jié)果大多都是各行業(yè)領(lǐng)域中智能化系統(tǒng)的概述。而且，大多數(shù)與智能化技術(shù)相關(guān)的文獻(xiàn)資料也未對(duì)智能化技術(shù)做詳細(xì)說(shuō)明。只有少數(shù)學(xué)者對(duì)智能化技術(shù)做了簡(jiǎn)單的定義。如張華平指出，“智能化技術(shù)是一種建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工技術(shù)基礎(chǔ)上的技術(shù)，是近幾年興起的一個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域。”劉祥指出，“所謂智能化技術(shù)即指人工智能技術(shù)?！眲⑿鸟Y指出，“智能化技術(shù)就是結(jié)合了計(jì)算機(jī)以及人工智能理論的技術(shù)”。由此得出，智能化技術(shù)就是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的新型技術(shù)?；陔姎夤こ痰闹悄芑夹g(shù)，是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、微電子信息技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等多種技術(shù)的綜合體現(xiàn)。

2 智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)

2.1 不需要建模

建立控制模型是傳統(tǒng)電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。過(guò)去，由于我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還存在一定不足，建立控制模型時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問題，導(dǎo)致最終建立的控制模型與實(shí)際設(shè)計(jì)之間的差異較大，需要對(duì)控制模型進(jìn)行調(diào)節(jié)。但在調(diào)節(jié)過(guò)程中，很難把控影響建模質(zhì)量的不可控因素，這就使按照控制模型建設(shè)的電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)不具有準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，影響電力行業(yè)的發(fā)展。而智能化技術(shù)融合了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子信息技術(shù)，不需要通過(guò)建立控制模型來(lái)建設(shè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。因此，不會(huì)受到建模過(guò)程中產(chǎn)生問題的影響，保障了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，促進(jìn)了自動(dòng)化控制系統(tǒng)整體性能的提升。

2.2 不需要人工控制

不需要人工操作是智能化技術(shù)的顯著特點(diǎn)之一。由于不需要人工控制，電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)不會(huì)受到人為因素的影響，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)利用率的提高以及對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防。而且，應(yīng)用智能化技術(shù)的電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其控制過(guò)程更加偏于智能化，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)能自動(dòng)獲取、分析、處理信息，并利用處理后的信息對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。此外，生產(chǎn)過(guò)程中一些需要進(jìn)行人工操作的部分被自動(dòng)化控制系統(tǒng)代替，可減少人工費(fèi)用的支出，降低生產(chǎn)成本。

智能化技術(shù)不需要人工控制的實(shí)現(xiàn)方式是通過(guò)利用下降時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間和魯棒性變化的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的聯(lián)合控制，進(jìn)一步提高自動(dòng)控制的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。

2.3 精準(zhǔn)處理數(shù)據(jù)信息

智能化技術(shù)的應(yīng)用使自動(dòng)化系統(tǒng)控制過(guò)程更偏向于智能化。而智能化控制中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的信息系統(tǒng)處理經(jīng)控制器獲取、分析的數(shù)據(jù)信息，并將處理后的信息傳遞給電氣設(shè)備，電氣設(shè)備根據(jù)信息迅速作出反應(yīng)。控制器分析數(shù)據(jù)時(shí)，能準(zhǔn)確分析控制量及被控對(duì)象，并對(duì)分析后的信息進(jìn)行整理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息處理準(zhǔn)確率的提高。

2.4 提高整體控制能力

智能化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦數(shù)據(jù)分析與處理出現(xiàn)異常情況，或者系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)呈不規(guī)則變化，自動(dòng)化系統(tǒng)中的報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)運(yùn)用智能化技術(shù)啟動(dòng)報(bào)警按鈕。工作人員接收到報(bào)警信號(hào)后，及時(shí)采取有效措施對(duì)異常問題予以解決，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而且，應(yīng)用智能化技術(shù)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅可以近距離控制電氣設(shè)備，也能遠(yuǎn)距離控制電氣設(shè)備。因此，智能化技術(shù)可提高自動(dòng)化系統(tǒng)的整體控制能力。

3 電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)問題分析

3.1 質(zhì)量管理

電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)具有較強(qiáng)的綜合性及復(fù)雜性。建設(shè)過(guò)程中，不僅需要對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中存在的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效檢測(cè)，也需要對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題以及異常情況進(jìn)行有效解決。除此之外，還要進(jìn)行質(zhì)量管理。但在實(shí)際建設(shè)時(shí)，多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)單位只注重檢測(cè)控制系統(tǒng)的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，解決控制系統(tǒng)中的問題以及異常情況，忽略了控制系統(tǒng)的質(zhì)量管理，導(dǎo)致自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及建設(shè)之間的差異得不到有效控制，從而影響整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

3.2 節(jié)能

電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行需要消耗大量能源。要獲得大量能源，除了開采能源之外，還可以提高能源利用率。如何提高能源利用率、使用有限的能源支持更多系統(tǒng)的運(yùn)行是節(jié)能問題。為了防止過(guò)度開采能源，并使自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)適應(yīng)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的理念，需要充分考慮節(jié)能問題。否則會(huì)造成能源的浪費(fèi)，甚至對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。

3.3 系統(tǒng)控制

系統(tǒng)控制問題主要包括：①PLC/DCS 控制問題。影響PLC/DCS 控制的主要因素是選型、設(shè)計(jì)、編程與調(diào)試；②伺服控制問題。影響伺服控制的主要因素是PID 各自對(duì)差值調(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)置、線路連接以及編碼器安裝；③變頻控制問題。影響變頻控制的主要因素是參數(shù)設(shè)置、變頻器安裝以及布線；④電機(jī)控制問題。影響電機(jī)控制的主要因素是參數(shù)的調(diào)整、測(cè)試以及驅(qū)動(dòng)器與控制器的選擇。除上述控制問題外，還有液壓氣動(dòng)控制問題、電加熱系統(tǒng)控制問題等。

3.4 自動(dòng)化水平

當(dāng)前，我國(guó)電氣工程自動(dòng)化水平并不高，具體表現(xiàn)為仍舊需要從國(guó)外進(jìn)口先進(jìn)的電氣設(shè)備。而且，雖然我國(guó)在電氣工程自動(dòng)化領(lǐng)域做了大量的研究，但是由于種種因素的影響，部分研究成果更加偏向于理論性，并不能將其應(yīng)用到實(shí)際中。此外，我國(guó)還沒有完全掌握自動(dòng)化核心技術(shù)。

4 智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

4.1 智能化PLC 技術(shù)

現(xiàn)階段，PLC 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)，主要起輔助作用。PLC 作為可根據(jù)用戶需求進(jìn)行編程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯運(yùn)算、定時(shí)/計(jì)數(shù)等功能。PLC 通過(guò)D/A 式I/O 控制各種不同類型的電氣設(shè)備、機(jī)械設(shè)備及其生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化控制。PLC 技術(shù)結(jié)合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子信息技術(shù)以及繼電器控制技術(shù)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)的不足，簡(jiǎn)化了控制形式，改善了自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性能。PLC 的功能會(huì)隨著科技的創(chuàng)新發(fā)展逐漸增多，而且其對(duì)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的推動(dòng)作用也會(huì)逐漸加大。因此，需要將PLC 技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。

4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)是否能安全穩(wěn)定地運(yùn)行，取決于其設(shè)計(jì)是否具有較強(qiáng)的科學(xué)性及合理性。要使設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的科學(xué)性與合理性，首先需要設(shè)計(jì)人員掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)；其次，需要設(shè)計(jì)人員了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求；最后，需要設(shè)計(jì)人員在實(shí)際需求的基礎(chǔ)上運(yùn)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以及優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)探尋系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)，其功能性較強(qiáng)，可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精確處理，提高系統(tǒng)使用性能。

4.3 故障診斷技術(shù)

提高電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性，需要注意兩方面內(nèi)容。一是注意系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立；二是注意系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。影響其運(yùn)行的主要因素是對(duì)系統(tǒng)故障的發(fā)現(xiàn)和處理。故障診斷技術(shù)是實(shí)時(shí)監(jiān)控與檢測(cè)系統(tǒng)故障的重要手段。通過(guò)對(duì)故障的監(jiān)督與檢測(cè)，防止系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)安全問題，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全與穩(wěn)定，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。故障檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可減輕相關(guān)人員的工作負(fù)擔(dān)，為排除系統(tǒng)故障提供可靠依據(jù)，促進(jìn)最優(yōu)處理故障的方案，保障系統(tǒng)的技術(shù)檢修。

4.4 智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)的主要控制方式有兩種，一種是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，另一種是模糊控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種基于模仿動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征的分布式并行信息處理算法模型。因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制廣泛應(yīng)用于信息識(shí)別及信號(hào)處理等領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)，不能以精準(zhǔn)的語(yǔ)言描述其運(yùn)行，因此不能達(dá)到控制目的。為解決這類系統(tǒng)中的控制問題，人們開始研究模糊算法?；谀：惴ǖ哪：刂剖且环N以模糊抽象性數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述的控制規(guī)則控制系統(tǒng)工作的控制方式。它不依賴數(shù)學(xué)模型，被廣泛應(yīng)用于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)等領(lǐng)域。

5 結(jié)語(yǔ)

智能化技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的新型自動(dòng)化控制技術(shù)。其不需要建模，也不需要人工控制，能精準(zhǔn)處理數(shù)據(jù)信息，還能提高系統(tǒng)的控制能力。當(dāng)前電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中存在的主要問題有質(zhì)量管理問題、節(jié)能問題、系統(tǒng)控制問題以及自動(dòng)化水平不高問題等。而將智能化技術(shù)應(yīng)用于電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中，可有效解決這些問題。智能化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、故障的診斷以及控制的智能化。

要想充分發(fā)揮智能化技術(shù)的功能，以加強(qiáng)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展，需要對(duì)智能化技術(shù)做深入研究，滿足自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)技術(shù)的需求。