智能化技術在電氣工程自動化中的應用研究

張藝哲

北京交通大學 電氣工程學院，北京 100044

0 引言

近年來，智能化技術日益成熟，在電氣工程自動化中逐漸得到廣泛應用，使得電氣工程的自動化、智能化和數(shù)字化水平大幅度提高，同時生產(chǎn)效率也得到顯著提升，還大幅度減少了人工成本，對電氣工程運行的穩(wěn)定性也具有明顯的提升作用。智能化技術在電氣工程自動化中的應用，不僅大幅度提高了我國電氣工程自動化的整體發(fā)展水平，還對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展起到了非常重要的推動作用。

1 電氣工程自動化的重要性

1.1 促進社會發(fā)展

電氣工程自動化在提升社會生產(chǎn)力、促進經(jīng)濟社會發(fā)展進步、推動社會發(fā)展、推動產(chǎn)業(yè)升級轉型等方面都能發(fā)揮較大作用。

1.2 為人們生活提供便利

電氣工程自動化為改變?nèi)藗兊纳罘绞健⑻嵘藗兊纳钯|量發(fā)揮著積極作用。借助電氣工程自動化，人們的生活更加方便。建筑電氣工程為高層建筑居民提供了多種技術選擇，實現(xiàn)了穩(wěn)定的供暖和供涼，且在電力供應的安全、穩(wěn)定和效率上也得到了可靠的保障。

1.3 推動電廠發(fā)展

電氣工程自動化改變了電氣工程相關企業(yè)的工作和管理方式。借助電氣工程自動化，相關的自動化設備應用越來越多，電廠借助電氣工程自動化，提升了自動化水平，管理效率不斷提高，對于促進其發(fā)展也具有積極作用。

2 智能化技術在電氣工程自動化中的應用

2.1 智能化電網(wǎng)電力自動化調(diào)度技術

2.1.1 智能化電網(wǎng)電力自動化調(diào)度技術的必要性

我國電網(wǎng)服務區(qū)域不斷擴大，信息量快速增長，同時計算機系統(tǒng)也越來越復雜，這就需要提高數(shù)據(jù)采集分析的質量和效率。要達到這一效果，必須積極應用智能化技術，建立高度智能化、自動化的調(diào)度技術。并在此基礎上，促進數(shù)據(jù)采集分析的可持續(xù)發(fā)展。

2.1.2 智能化電網(wǎng)電力自動化調(diào)度技術的優(yōu)勢

（1）保證電網(wǎng)運行的安全性。應用智能化技術，可以構建專門的應急處理系統(tǒng)，如后備系統(tǒng)。一旦電網(wǎng)發(fā)生故障，能夠立即隔離故障區(qū)域，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

（2）保障電網(wǎng)系統(tǒng)的運行效果。將智能化技術應用于電網(wǎng)系統(tǒng)，能夠對電網(wǎng)系統(tǒng)的全天候運行起到良好的輔助作用。在電網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中，利用智能化技術，能夠實現(xiàn)智能化和自動化操作，從而降低電網(wǎng)運行對人力成本的需求，還能大幅度減少失誤的發(fā)生概率，這能夠保障電網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性[1]。

2.2 電氣工程智能化設計

2.2.1 傳統(tǒng)電氣工程設計模式的不足

傳統(tǒng)的電氣工程設計模式缺乏技術軟件等支持，資源調(diào)配和利用效率都不高。電氣工程設計需要查閱大量資料并進行探討，也需要相關設計人員具備一定的經(jīng)驗，對于新人而言，電氣工程設計是較大的挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代智能化技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的電氣工程設計模式已經(jīng)無法適應時代發(fā)展需要。傳統(tǒng)的電氣工程設計一旦完成，往往不能修改，一旦修改，就要重新設計，否則會導致工程設計存在諸多漏洞。傳統(tǒng)的電氣工程設計模式效率低下、容易出錯，無法適應現(xiàn)階段的電氣工程自動化設計需要。

2.2.2 電氣工程智能化設計模式的優(yōu)勢

（1）信息更加直觀。智能化技術可以彌補傳統(tǒng)電氣工程設計中的短板，借助智能化軟件或設備，將相應電氣工程放到立體空間中，構建相關工程的三維坐標。通過輸入相關參數(shù)，可以確定整體工程設計框架，電氣工程的細節(jié)可以一目了然，直觀展示相關信息。

（2）修改方式簡單。應用智能化技術時，可以通過代碼編譯來設置相關程序，實現(xiàn)對于工程的可視化、動態(tài)化管理。電氣工程智能化設計軟件還能夠評價工程設計的整體合理性，以便設計師及時修改、完善不合理的地方，不需要重新修改整體設計，設計軟件能結合修改的部分完善整體設計，這樣可以有效避免人為設計中出現(xiàn)的錯誤，確保設計整體效益可靠，并提升電氣工程的整體設計效益。

2.2.3 常用的電氣工程智能化設計軟件

目前在電氣工程智能化設計中，可供選擇的計算機制圖軟件比較多，如CAD 智能制圖軟件、算王軟件、BIM 技術模型軟件等。這些制圖軟件能夠讓電氣工程設計建立在一個科學的基礎上，讓相關設計動作能夠合理進行。應用軟件，能夠直觀展示電氣工程的詳細信息，還可以預測施工中的問題，及時調(diào)整，為工程預算提供精準可靠的依據(jù)。

現(xiàn)階段在電氣工程智能化設計中應用比較多的是BIM 技術模型軟件，這一技術軟件，可以為電氣工程構建直觀的三維立體框架模型，設計師可以在其中輸入電氣工程的重要參數(shù)等詳細信息，方便設計師把握工程的詳細信息，優(yōu)化整體的設計方案，完善電氣工程設計細節(jié)。結合BIM 模型，還能夠計算工程的施工量，為工程預算提供可靠依據(jù)。此外，分析BIM 模型的細節(jié)，還能夠預測施工中可能存在的施工問題，及時調(diào)整，提高電氣工程的合理性和效率[2]。

2.2.4 電氣工程智能化設計模式優(yōu)化

要在電氣工程自動化中有效應用智能化技術，提高電氣工程設計的智能化、自動化水平，必須優(yōu)化電氣工程的設計方法，從而確保電氣工程自動化設備能夠支持智能化技術的應用。在電氣工程設計過程中，必須充分考慮企業(yè)的實際生產(chǎn)需求，從而使電氣設備的功能能夠充分滿足生產(chǎn)要求。

（1）相關人員密切配合。在設計中，電氣工程自動化專業(yè)技術人員、企業(yè)生產(chǎn)流程管理人員及專業(yè)設計人員必須協(xié)動運作、相互配合，基于智能化、自動化技術的要求，對電氣工程設備的信息進行綜合分析、綜合設計，從而優(yōu)化電氣工程設備的功能屬性及生產(chǎn)工藝流程。還要優(yōu)化設備的參數(shù)及使用要求，從而確保設備的有效運行。

（2）深入分析各項數(shù)據(jù)信息。相關部門必須對電氣工程的設計人員提供全面且詳細的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進行深入分析，綜合考慮所有部門的需求，從而優(yōu)化電氣工程的設計方案，將智能化技術科學地應用于電氣工程的設計方案中。

（3）優(yōu)化電氣工程自動化的運行流程。應用遺傳算法，有效整體電氣工程自動化。對電氣設備的CPU進行升級，通過實施合理的設計方案，實現(xiàn)對電氣工程自動化中各個系統(tǒng)功能的統(tǒng)一操控，還能有效避免CPU 過載問題，使信息和網(wǎng)絡設備在電氣工程自動化中得到有效應用，顯著提高生產(chǎn)效率，避免浪費現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 智能化電氣工程變電站

2.3.1 智能化電氣工程變電站的優(yōu)勢

在電氣工程自動化領域，變電站是不可缺少的重要組成部分。合理應用變電站，是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的關鍵。在變電站中積極應用智能化技術，大力推廣智能化變電站，不僅能夠大幅度減少人力、物力及財力的使用，還能夠充分利用智能化系統(tǒng)實時監(jiān)控、科學判斷變電站的運行情況，從而能夠降低變電站的運行成本，同時提高其運行效果和效率，提高變電站運行的安全性和精準性。

2.3.2 智能化電氣工程變電站的發(fā)展方向

目前，智能化變電站在我國的電氣工程自動化中已得到了一定的應用，但仍需要對其進行完善，大力更新相關技術，提高變電站的智能化、自動化水平，使其運行效率及穩(wěn)定性能夠得到顯著提升。同時，對推動我國自動化技術向著智能化、機械化方向發(fā)展，建設現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)，也具有極為重要的現(xiàn)實意義。

2.4 智能化故障診斷技術

2.4.1 智能化故障診斷技術的必要性

在電氣工程自動化運行過程中，很多因素都會對電氣設備的正常運行造成不良影響，導致電氣設備發(fā)生短路、斷路等故障，對正常生產(chǎn)和生活造成極為不利的影響。在電氣工程自動化中，電氣設備是各種功能的執(zhí)行者，也是自動化系統(tǒng)的重要載體。智能化技術在電氣設備功能中的有效應用，能大幅度提高電氣設備的智能化、自動化水平，也推動智能化技術在人們生活中的廣泛應用，這對推動智能化技術的發(fā)展起到了非常重要的促進作用。在應用電氣設備時，一旦電氣設備發(fā)生故障，將會對人們的正常生活造成極大的干擾。因此，必須在故障發(fā)生之前，提前對其進行診斷并發(fā)出預警信息，方便維修人員盡快判斷故障風險的類型、位置等情況，從而提早發(fā)現(xiàn)問題，將問題消滅于萌芽狀態(tài)，從而有效降低故障的發(fā)生概率，保證電氣工程自動化的正常運行。

2.4.2 智能巡檢機器人

（1）安全性高?；谥悄芑夹g的巡檢機器人的使用安全性比較高，能夠完成大范圍的巡檢任務，十分高效、便利。

（2）效率高。智能化巡檢機器人具有自動巡檢、遠程遙控巡檢、工藝運行參數(shù)自主讀取并診斷分析工況等功能。智能巡檢機器人替代人工進行巡檢，可以減輕巡檢人員的工作量，也能夠降低相關人員在電氣工程工作環(huán)境中的巡檢風險，真正實現(xiàn)了無人化的自動巡檢操作，大大提升了巡檢安全性和工作效率。

（3）精準度高。在智能化巡檢機器人的系統(tǒng)中，還安裝有智能控制裝備，能夠對所有設備表計、開關狀態(tài)、指示燈等進行全面控制與智能識別。傳統(tǒng)的人工巡檢工作對于電氣工程中一些死角往往不能做到精準檢查，不能及時發(fā)現(xiàn)一些的潛在隱患，不利于巡檢工作效率的提升，還可能導致重大的安全事故。智能化巡檢機器人以電池四輪驅動，配置360°智能日夜視攝像頭，裝載氣體檢測儀、拾音器，搭配先進的傳感和避障模塊，能夠實現(xiàn)聲、光、氣三項巡檢數(shù)據(jù)的收集和各類風險的預警。使用智能巡檢機器人，可以避免各種問題出現(xiàn)。

（4）經(jīng)濟效益高。智能巡檢機器人的使用成本相對于人力成本更低，長期效益更好。

（5）環(huán)境適應能力強。智能巡檢機器人能夠適應各種環(huán)境氣候，可在-30～60 ℃的極端溫度下，以及風沙、暴雨、氣體泄漏等惡劣條件下按程序和指令作業(yè)。

2.4.3 智能巡檢機器人的應用

近年來，我國城市軌道交通網(wǎng)絡增長迅速，大量城市軌道交通基礎設施在養(yǎng)護期、線路安全和監(jiān)測方面所面臨的壓力增大。傳統(tǒng)人工巡檢存在勞動強度大、工作效率低、檢測質量分散等不足。智能巡檢機器人在城市軌道交通領域的應用愈發(fā)廣泛，智能巡檢機器人逐漸出現(xiàn)在地鐵運維中，并成為運維主力，可以將讓地鐵故障率降低90%。在搭載雙光（可見光+紅外）攝像儀后，還能進行夜間巡檢，實現(xiàn)了全天候、不間斷的無人機巡檢[3]。

2.5 智能化PLC 技術

2.5.1 PLC 技術

PLC 技術是一種計算機編程技術，需要根據(jù)工程建設的實際需求，利用計算機編程建立一套完善的邏輯控制系統(tǒng)，進而對各種電氣設備實現(xiàn)有效控制[4]。在應用PLC 技術的過程中，可以通過存儲編程內(nèi)容隨時調(diào)取編制好的程序，從而控制電氣設備的運行秩序。運用PLC 技術控制電氣設備需要重點關注順序控制和時間控制，這是保證電氣設備正常運行的控制關鍵點。

2.5.2 PLC 與智能化技術融合的意義

通過應用PLC 的智能切換功能，能夠及時切換電力系統(tǒng)中的各種電氣設備，可以根據(jù)不同的要求，運行不同的電氣設備，從而保證電氣工程的運行效率，提高其安全系數(shù)[5]。隨著科學技術的快速發(fā)展，智能化技術得到廣泛普及，將智能化技術與PLC 技術進行有機融合，實現(xiàn)對智能化技術的有效應用，這對推動我國電氣行業(yè)的快速發(fā)展，提高電氣行業(yè)的智能化水平，具有重要作用。

3 結束語

綜上所述，在電氣工程自動化中應用智能化技術，對提高電氣工程自動化水平具有積極作用。因此，必須對此方面進行深入研究，以提高電氣工程自動化中智能化技術的應用效果，推動我國工業(yè)發(fā)展進步，加強社會主義現(xiàn)代化建設。