電氣工程及其自動(dòng)化的智能化技術(shù)應(yīng)用

于宙辰 孫明宇

（南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院 江蘇省南京市 210023）

電氣自動(dòng)化技術(shù)是新時(shí)期電氣信息領(lǐng)域發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)成果。這項(xiàng)技術(shù)首次出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代。它是科學(xué)、技術(shù)和信息的結(jié)晶。隨著這幾十年的發(fā)展，它在很多方面都得到了改善。目前，電氣自動(dòng)化已經(jīng)成為電氣系統(tǒng)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，并逐漸出現(xiàn)在人們的日常生活中，其廣泛的應(yīng)用令人生畏。

當(dāng)今時(shí)代是信息技術(shù)的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)生產(chǎn)力的重要力量，電氣自動(dòng)化的快速發(fā)展必然要依靠科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)階段，我國(guó)電氣自動(dòng)化產(chǎn)品制造業(yè)的規(guī)模越來(lái)越大，一些行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)研究也取得了可喜的進(jìn)展。我相信在不久的將來(lái)，突破將會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)。此外，產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)技術(shù)水平也得到了顯著提高。中國(guó)的生產(chǎn)制造舉世聞名，國(guó)內(nèi)制造水平與世界領(lǐng)先水平的差距也在不斷縮小，包括一些世界級(jí)的制造技術(shù)。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)電氣自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用和總結(jié)，不難推動(dòng)一些行業(yè)、一些領(lǐng)域的研究工作取得深刻突破。

1 電氣工程自動(dòng)化存在的問(wèn)題

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)電網(wǎng)調(diào)節(jié)自動(dòng)化程度還不夠高。目前，中國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)并不能將所有的電網(wǎng)連接控制在一起，只能控制一個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備。因此，需要人來(lái)協(xié)調(diào)和控制，這可能會(huì)造成人為的錯(cuò)誤，導(dǎo)致在需要調(diào)整的時(shí)候，由于沒(méi)有做出正確的選擇而造成能源的浪費(fèi)。此外，電能表的作用也不容忽視。功率表是監(jiān)測(cè)和分析電能質(zhì)量和停電的重要儀器。要想進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能，就必須對(duì)電網(wǎng)中每個(gè)有代表性的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控?，F(xiàn)有的電能表大多用于監(jiān)測(cè)和判斷電力故障，并給出相應(yīng)的措施。因此，我們需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)電能表，監(jiān)測(cè)更多的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中存在著各種損耗，如輸電過(guò)程中的變壓器損耗、電力電纜損耗、無(wú)功損耗等。由于這些損耗是由電流通過(guò)導(dǎo)線并加熱導(dǎo)線造成的，所以這些損耗是不可避免的。但是，可以在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，采取一定的措施，使損耗最小化，使電能盡可能少地轉(zhuǎn)換為其他能源，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

目前，中國(guó)的新能源主要由風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電組成。與火電、水電、核電相比，核電只要運(yùn)行正常且穩(wěn)定，即可并網(wǎng)發(fā)電。然而，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電這兩種對(duì)天氣要求較高的新能源，卻紛紛涌入電網(wǎng)。如果在當(dāng)?shù)靥鞖舛嘣苹蚱届o的情況下，用戶用電需求突然增加，而周邊火電廠不增加供電，則會(huì)破壞供電平衡，甚至導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)發(fā)生重大事故。相反，當(dāng)用戶端電力需求突然下降時(shí)，如果不采取相應(yīng)措施，新能源發(fā)電廠產(chǎn)生的電力將會(huì)過(guò)剩并以其他能源形式釋放，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。而且天氣非常復(fù)雜，所以如果你真的想充分利用新能源，基于目前的技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

2 智能化技術(shù)的具體應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 控制一致性

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，控制算法是控制對(duì)象的傳統(tǒng)方式之一。這個(gè)過(guò)程通過(guò)對(duì)對(duì)象動(dòng)作的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)最終效果的把控。在這一過(guò)程中，對(duì)精確性有著較高的要求，因此，其他控件難以達(dá)到理想的效果。而智能控制技術(shù)的核心是對(duì)輸入?yún)?shù)的控制。如果輸入?yún)?shù)一致，則可以保證不同對(duì)象采用相同的控制方式，從而保證控制的一致性。即通過(guò)數(shù)據(jù)輸入，估計(jì)尚未遇到或已經(jīng)遇到的問(wèn)題，輸入已經(jīng)解決的對(duì)策。

2.2 提高系統(tǒng)的適應(yīng)性

智能控制系統(tǒng)需要強(qiáng)大的信息采集方式進(jìn)行配套，具有較強(qiáng)適應(yīng)性的信息采集方式能夠滿足智能控制系統(tǒng)的信息需要，提高其具體應(yīng)用效果。但在智能控制過(guò)程中，如果操作者不能在短時(shí)間內(nèi)熟練地使用系統(tǒng)，則可以通過(guò)語(yǔ)言和信息響應(yīng)的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

2.3 增強(qiáng)控制性能

學(xué)習(xí)和了解系統(tǒng)運(yùn)行所需要的各類參數(shù)和取值是控制系統(tǒng)運(yùn)行的先驅(qū)條件。結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，能夠更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行。以模糊控制路基電氣系統(tǒng)為例。為了保證系統(tǒng)的完整性，并根據(jù)整體發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。這種效果可以得到加強(qiáng)。與傳統(tǒng)的自動(dòng)控制方法相比，該方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。

3 智能化技術(shù)在電氣工程自動(dòng)化控制中的設(shè)計(jì)

3.1 集中監(jiān)控設(shè)計(jì)

集中監(jiān)控，是智能控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，承擔(dān)著監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況，保證系統(tǒng)安全的重任。如果將這種思想與電氣工程自動(dòng)化相結(jié)合，可以得到不同的結(jié)果。有限集中控制，操作方便，操作簡(jiǎn)單。許多不必要的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的步驟可以簡(jiǎn)化。在集中控制的具體應(yīng)用中，我們可以發(fā)現(xiàn)集中管理的概念。換句話說(shuō)，處理器對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分和功能進(jìn)行修改，以達(dá)到預(yù)期的目的。但也存在設(shè)計(jì)缺陷。它會(huì)增加處理器的負(fù)載，并且隨著時(shí)間的推移，長(zhǎng)時(shí)間、繁重的處理器運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致性能下降和速度變慢。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控式設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程監(jiān)控是智能控制系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)人工遠(yuǎn)離危險(xiǎn)工作環(huán)境進(jìn)行工作的效果，極大的降低工作環(huán)境對(duì)人員的影響。與集中監(jiān)控相比，許多功能得到了優(yōu)化和改進(jìn)。但是，遠(yuǎn)程監(jiān)控式設(shè)計(jì)存在一個(gè)先天性的問(wèn)題，即各個(gè)組件之間需要進(jìn)行通信，而通信過(guò)程需要一定的時(shí)間，這就限制了此種方式在大型電氣工程中的應(yīng)用。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線式設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)總線能夠更有針對(duì)性的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。在具體應(yīng)用過(guò)程中，項(xiàng)目的時(shí)延要求是需要考慮的重點(diǎn)。運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線能夠減少隔離設(shè)備的配置。仿真器和終端柜的數(shù)量也可以減少。更重要的是減少各類線纜的使用與布設(shè)，在降低系統(tǒng)復(fù)雜性的同時(shí)降低系統(tǒng)成本。

4 電氣工程及其自動(dòng)化中對(duì)智能技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 智能控制

隨著技術(shù)的革新，電氣工程控制中的智能化水平不斷提高，并逐漸取代了傳統(tǒng)的控制方式，將系統(tǒng)控制的效率和質(zhì)量提高到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)控制方式的水平，并通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，大大提高了工作效率。針對(duì)某些操作要求高、具有一定風(fēng)險(xiǎn)的工作，智能控制技術(shù)能夠在一定程度上替代傳統(tǒng)的人工操作。在解決疑難問(wèn)題的過(guò)程中，將高超的技術(shù)靈活展示，成為控制電氣設(shè)備正常運(yùn)行的智慧大腦。

4.2 故障自我診斷

電氣工程設(shè)備作為一類復(fù)雜裝置，在運(yùn)行過(guò)程中難免出現(xiàn)故障，這是系統(tǒng)運(yùn)行中不可避免的正常現(xiàn)象。此時(shí)，可以利用智能技術(shù)進(jìn)行掃描，從而快速定位故障點(diǎn)，為后續(xù)的故障處理指明方向。運(yùn)用這種技術(shù)，能夠極大地節(jié)約故障處理過(guò)程中對(duì)時(shí)間和資金的消耗，并且降低重復(fù)排障率，提升設(shè)備維護(hù)效率。

4.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)上，電氣工程設(shè)計(jì)工程師更嚴(yán)格的要求，對(duì)于復(fù)雜的理論知識(shí)和實(shí)際的操作經(jīng)驗(yàn)都要有豐富的儲(chǔ)備，但是，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，仍然有可能面對(duì)一些棘手的問(wèn)題，對(duì)于這些問(wèn)題的處理，需要有極強(qiáng)的專業(yè)素質(zhì)，對(duì)于一般的設(shè)計(jì)人員則難以勝任，這樣一來(lái)，會(huì)增加工程的設(shè)計(jì)成本，降低工程實(shí)施的效率。采用智能化技術(shù)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出立體仿真模型，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供直觀的輔助設(shè)計(jì)手段,省去大量的原型制作時(shí)間，減少材料損失和時(shí)間消耗,這有利于進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)于電氣工程的推進(jìn)效率有著極大的幫助。

4.4 變電站管理

變電站是電氣工程的核心部分。變電站的故障會(huì)引起電氣工程系統(tǒng)的故障。因此，變電站管理在電氣工程中顯得尤為重要。智能技術(shù)在變電站管理中的應(yīng)用，可以有效提高自動(dòng)化管理的效率和水平，實(shí)時(shí)跟蹤變電站的生產(chǎn)運(yùn)行情況，針對(duì)不同的變化采取有針對(duì)性的保護(hù)和控制措施，保證電氣工程的效率。

4.5 電網(wǎng)調(diào)度

電網(wǎng)調(diào)度是變電站應(yīng)用的主要過(guò)程。電網(wǎng)調(diào)度需要平衡多區(qū)域的電力供應(yīng)。電網(wǎng)調(diào)度包括計(jì)算機(jī)服務(wù)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，并將廣域網(wǎng)連接在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)工作有效性的監(jiān)測(cè)和對(duì)電站供電的合理控制。智能技術(shù)的有效應(yīng)用，可以隨時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行狀態(tài)，防止電網(wǎng)出現(xiàn)電力問(wèn)題，保證電氣工程工作的安全進(jìn)行。

4.6 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

我國(guó)自古以來(lái)就是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)占據(jù)重要的位置，是保障國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。但是，長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，要大量的人力和時(shí)間作為產(chǎn)業(yè)延續(xù)的保障，生產(chǎn)出的農(nóng)作物在收獲時(shí)節(jié)也會(huì)因人力投入不及時(shí)或勞動(dòng)效率問(wèn)題造成浪費(fèi)。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用很大程度上改善了這一情況。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以直接操控生產(chǎn)機(jī)器對(duì)其進(jìn)行作業(yè)，機(jī)械操控，更加省時(shí)省力。

4.7 在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)可以控制和操作的設(shè)備,主要是在建筑業(yè),建筑需要大量的設(shè)備,自動(dòng)控制的電氣自動(dòng)化技術(shù),可以有效地減少錯(cuò)誤失業(yè),提高效率,同時(shí),電氣自動(dòng)化技術(shù)工程,分布,員工還提供大的安全保護(hù)。

5 未來(lái)電氣自動(dòng)化的發(fā)展方向

5.1 實(shí)現(xiàn)專業(yè)化

電氣自動(dòng)化技術(shù)是一種混合的幾個(gè)技術(shù)于一體，這需要全體員工技術(shù)掌握，但是現(xiàn)在，相關(guān)人員技術(shù)和心中沒(méi)有完全煮熟爛，在操作中，這種技術(shù)不僅可以讓大打折扣的技術(shù)，但也可能帶來(lái)一些負(fù)面?zhèn)Γ院髞?lái)的電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，除了技術(shù)本身的發(fā)展，就其相關(guān)人員共同發(fā)展。這就要求公司定期對(duì)他們進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)。每次技術(shù)改進(jìn)都要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，以提高其業(yè)務(wù)能力和管理水平。電氣自動(dòng)化技術(shù)正處于發(fā)展階段，員工也處于持續(xù)學(xué)習(xí)階段，兩者相輔相成。員工不僅是這項(xiàng)技術(shù)的操作人員，也是維護(hù)人員，所以有必要對(duì)設(shè)備的維護(hù)有一定的了解，盡量盡快解決設(shè)備的常見(jiàn)故障，以減少延誤造成的損失。

5.2 實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化

市場(chǎng)發(fā)展的目標(biāo)是現(xiàn)代各行各業(yè)的發(fā)展,也是現(xiàn)代發(fā)展趨勢(shì),電氣自動(dòng)化技術(shù)自然也要“入鄉(xiāng)隨俗,所需的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備、零部件和其他必要條件市場(chǎng),當(dāng)然,公司決策者必須有足夠的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),能夠看到市場(chǎng)趨勢(shì),計(jì)劃,根據(jù)市場(chǎng)的方式,這樣才能在各種各樣的以市場(chǎng)為導(dǎo)向的經(jīng)濟(jì)力量在不敗之地,此外,也有自己的性格,繼續(xù)研發(fā)高新技術(shù),家里做生命的根源,也是很有必要的電氣自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化道路。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電氣工程自動(dòng)化智能化技術(shù)水平也在迅速提高，其優(yōu)勢(shì)將得到顯著體現(xiàn)。在電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須明確智能技術(shù)的理論和基本問(wèn)題，使自動(dòng)控制能夠靈活地應(yīng)用于智能技術(shù)中，從而有效地提高電氣工程自動(dòng)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率?？茖W(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步和電氣工程自動(dòng)化智能研究者應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),積極學(xué)習(xí),努力創(chuàng)新,在設(shè)計(jì)中使用的智能技術(shù),顯示智能便利和優(yōu)勢(shì),但也提高電氣工程自動(dòng)化的智能水平,促進(jìn)電氣工程自動(dòng)化智能化的迅速發(fā)展,造福社會(huì)。