基于智能技術(shù)的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)研究

陳志國

（日照鋼鐵有限公司，山東 日照 276806）

智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一項(xiàng)重要分支技術(shù)，依托計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采取與人類智能相似的方法做出反應(yīng)，替代人工完成各項(xiàng)系統(tǒng)控制與管理工作。同時(shí)，智能技術(shù)在信息采集、處理等領(lǐng)域中具有極高的應(yīng)用價(jià)值。智能技術(shù)的應(yīng)用被普遍認(rèn)為是進(jìn)一步提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行效率及控制水平的主要途徑之一，也是我國電氣行業(yè)的重要發(fā)展契機(jī)。

1 智能技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 操作統(tǒng)一性

在傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)雖然會(huì)基于程序運(yùn)行準(zhǔn)則，自動(dòng)下達(dá)各項(xiàng)系統(tǒng)控制指令、操縱電氣終端設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行。但在條件識別領(lǐng)域中，存在識別精度不佳的問題，系統(tǒng)難以在短時(shí)間內(nèi)對操作條件進(jìn)行精準(zhǔn)評估、歸類。對智能技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對各類終端設(shè)備具體操作條件差異情況的智能識別、快速歸類與處理，既提高了系統(tǒng)操作統(tǒng)一性，同時(shí)又提升了系統(tǒng)操作效率。

1.2 操作超前性

與傳統(tǒng)系統(tǒng)控制模式相比，智能技術(shù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)較為先進(jìn)，基于專家系統(tǒng)，其可以在短時(shí)間內(nèi)精確識別各項(xiàng)控制指令、判斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況、正確描述系統(tǒng)運(yùn)行信息，進(jìn)而快速下達(dá)各項(xiàng)控制指令。在系統(tǒng)操作與響應(yīng)時(shí)間層面上，其應(yīng)用具有超前性的優(yōu)勢。

1.3 減少錯(cuò)誤率

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，企業(yè)需要配置一定數(shù)量的技術(shù)與管理人員，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況下達(dá)控制指令、調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行模式。而受到人為因素影響，偶爾會(huì)出現(xiàn)各類系統(tǒng)運(yùn)行問題，對系統(tǒng)運(yùn)行效率造成影響。智能技術(shù)的應(yīng)用，將勝任一些通常需要人類智能才能完成的復(fù)雜工作，有效避免了人為因素對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作效率的影響，降低了控制水平影響系數(shù)、系統(tǒng)錯(cuò)誤率。

1.4 系統(tǒng)優(yōu)化性

智能化電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)建，需要企業(yè)編寫系統(tǒng)程序。在后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，無需提前搭建實(shí)體模型，向系統(tǒng)程序中輸入各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)操作參數(shù)即可。通過對動(dòng)態(tài)方程的應(yīng)用，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化性得到顯著提升。

1.5 控制力度強(qiáng)

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，智能技術(shù)將根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況、配置電氣自動(dòng)化設(shè)備的規(guī)格種類，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法與控制模式。例如，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中往往存在大量的不確定因素，控制精度有所降低。因此，可采取計(jì)算形成的函數(shù)設(shè)計(jì)模式，無需對設(shè)計(jì)對象進(jìn)行直接控制，針對動(dòng)態(tài)控制對象，也可進(jìn)行精確控制。

1.6 簡化系統(tǒng)操作方式

智能技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的融合，實(shí)現(xiàn)了對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作方式與運(yùn)行步驟的簡化，智能技術(shù)將替代人工，開展絕大部分電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)管理工作，結(jié)合系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況與需求、自動(dòng)下達(dá)各項(xiàng)控制指令。例如管理人員可借助智能移動(dòng)設(shè)備，遠(yuǎn)程監(jiān)測電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并根據(jù)人工智能技術(shù)所提示的信息進(jìn)行操作即可。對于企業(yè)而言，在充分保障電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行效率、控制精度的前提下，可適當(dāng)精簡現(xiàn)有系統(tǒng)管理團(tuán)隊(duì)，節(jié)省人力資源，降低系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本。

2 智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)原則

（1）擴(kuò)展性原則。目前電氣工程、智能技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，各項(xiàng)新型技術(shù)不斷普及，企業(yè)生產(chǎn)工藝也在持續(xù)優(yōu)化中。為充分滿足電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化需求與企業(yè)發(fā)展需求，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)張因素，預(yù)留出充足的系統(tǒng)擴(kuò)展優(yōu)化空間。

（2）穩(wěn)定性原則。多數(shù)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)普遍為模塊化結(jié)構(gòu)，并采取光纖方式對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換、傳輸、調(diào)度管理，故應(yīng)嚴(yán)格遵循穩(wěn)定性原則。例如在采取分布式接線方式時(shí)，應(yīng)在主控室保護(hù)柜中加以實(shí)現(xiàn)。

（3）兼容性原則。電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)由軟件與硬件設(shè)備構(gòu)成，為確保軟硬件結(jié)構(gòu)之間可以配置串行通信結(jié)構(gòu)，提高配置靈活性，應(yīng)構(gòu)建具有較強(qiáng)兼容性的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

2.2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，對智能技術(shù)的融合，雖然可以改變傳統(tǒng)電氣控制模式，提高系統(tǒng)操作效率、降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，但同時(shí)也會(huì)提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括控制器、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、傳感器等，涉及諸多專業(yè)學(xué)科。因此，在智能化電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)配置多元化的系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行需求與現(xiàn)場情況，深入了解各項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵操作步驟，對各項(xiàng)常見設(shè)計(jì)問題加以改進(jìn)。在系統(tǒng)程序編寫環(huán)節(jié)，要充分結(jié)合智能化控制程序，憑借智能技術(shù)替代各項(xiàng)人工操作工序，最大化地提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前，我國電氣自動(dòng)化技術(shù)逐漸完善，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率、自動(dòng)化水平都得到了顯著提升。但電氣自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)難度也有所提升，涉及電路、電磁場、變壓器等諸多專業(yè)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員難以進(jìn)一步提升各類電氣自動(dòng)化設(shè)備的性能質(zhì)量和自動(dòng)化水平。在電氣自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)工作開展中，企業(yè)需要投入大量的人力資源用于開展數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算演練等基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)工作，導(dǎo)致部分設(shè)計(jì)資源被浪費(fèi)。因此，智能技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于電氣自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，替代人工開展數(shù)據(jù)采集、自主計(jì)算演練等高重復(fù)性設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，也可對各套設(shè)備設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行分析，為電氣自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)工作提供參考建議與信息支持。另外對于人工智能技術(shù)的操作人員沒有較為嚴(yán)格的要求，只要能夠熟悉操作系統(tǒng)即可，而傳統(tǒng)的控制操作方式則對操控人員有較高的工作要求。

在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行過程中，企業(yè)生產(chǎn)工藝、外部環(huán)境往往處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)。因此，應(yīng)定期對電氣設(shè)備開展維護(hù)保養(yǎng)工作，并對電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級，以此最大程度地發(fā)揮系統(tǒng)的應(yīng)用作用，確保系統(tǒng)的實(shí)際控制精度、操作效率符合預(yù)期要求。但在傳統(tǒng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模式下，程序人員很難在單次實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)，設(shè)備控制精度以及所編寫程序沒有做到完美結(jié)合。通過智能技術(shù)，將輔助設(shè)計(jì)人員開展系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，基于系統(tǒng)優(yōu)化需求、實(shí)際運(yùn)行情況以動(dòng)態(tài)化模擬系統(tǒng)運(yùn)行效果，智能化開展系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試、采集與分析系統(tǒng)調(diào)試數(shù)據(jù)等工作，減少電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在優(yōu)化調(diào)試過程中所遇到的阻礙與難點(diǎn)。例如，智能技術(shù)將會(huì)對各類終端電氣設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)加以采集、處理以及儲(chǔ)存并形成圖像，向管理人員直觀地展示各類電氣設(shè)備在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)下的運(yùn)行狀況。

2.4 功能設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)采集傳輸。在傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行模式下，往往采取人工數(shù)據(jù)控制方式，定期對儀表設(shè)備上所顯示的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、匯總、備份與上傳，所采集、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)具有滯后性，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類系統(tǒng)運(yùn)行故障、實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)動(dòng)態(tài)。智能技術(shù)讓電氣設(shè)備告別了人工數(shù)據(jù)控制的時(shí)代，讓終端設(shè)備與控制平臺直接相連，通過數(shù)字化的手段收集與傳輸終端儀表中的數(shù)據(jù)，在第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各種操作，提高了自動(dòng)化的控制效率。

（2）智能監(jiān)控與預(yù)警。在傳統(tǒng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)控制模式下，管理人員需要對系統(tǒng)運(yùn)行情況以及各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決各類系統(tǒng)運(yùn)行故障及控制問題。由于各種因素的影響，部分工作人員難以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常運(yùn)行問題，因此可能造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。通過采取智能技術(shù)，將增設(shè)智能監(jiān)控功能，自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行模式、各項(xiàng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。在監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行情況、運(yùn)行數(shù)據(jù)異常波動(dòng)等問題時(shí)，將自動(dòng)向管理人員發(fā)送預(yù)警信號，并開展故障診斷工作，根據(jù)診斷結(jié)果采取相應(yīng)控制措施，如切斷故障設(shè)備與其他設(shè)備的關(guān)聯(lián)。

（3）智能故障錄波。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，智能技術(shù)將對各類終端設(shè)備進(jìn)行故障錄波，在其基礎(chǔ)上對終端設(shè)備的故障錄波進(jìn)行模擬、記錄順序與相關(guān)信息。同時(shí)，還可以對設(shè)備故障波形加以智能捕捉，提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)對各類終端設(shè)備的實(shí)際控制力度，簡化設(shè)備故障錄波工作流程，提高錄波效率。當(dāng)電氣終端設(shè)備出現(xiàn)各類故障問題時(shí)，將在短時(shí)間內(nèi)開展設(shè)備故障錄波工作、判定故障類型、了解問題成因，為后續(xù)設(shè)備檢修工作的開展提供有力的信息支持。比如，在配電保護(hù)故障診斷過程中，采用專家系統(tǒng)，對生產(chǎn)規(guī)則體系進(jìn)行故障診斷，把電氣設(shè)備的歷史故障診斷數(shù)據(jù)、保護(hù)斷路器的工作經(jīng)驗(yàn)融入專家系統(tǒng)，逐漸形成豐富的專家系統(tǒng)故障診斷數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)根據(jù)報(bào)警設(shè)備所發(fā)送的信息，分析專家系統(tǒng)知識庫，能準(zhǔn)確得出電氣設(shè)備故障診斷結(jié)果。

（4）模糊控制。在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)運(yùn)行效率、動(dòng)態(tài)控制精度的優(yōu)劣，主要取決于對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息的了解程度。對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息了解得越詳細(xì)，則系統(tǒng)控制精度越高。但在傳統(tǒng)系統(tǒng)控制模式下，變量因素過多，系統(tǒng)將難以在短時(shí)間內(nèi)正確描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息，使得系統(tǒng)控制精度降低，出現(xiàn)各類系統(tǒng)運(yùn)行問題。而對智能技術(shù)的融合，則以模糊語音變量與模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，增設(shè)模糊控制功能，根據(jù)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，將模糊控制器的輸入量快速轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識別的模糊量，隨后基于專家系統(tǒng)對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行描述、推理，最終下達(dá)各項(xiàng)正確控制指令。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著信息化時(shí)代的到來，人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，改變了傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式，有效解決了電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的多項(xiàng)運(yùn)行問題。將人工智能技術(shù)與電氣自動(dòng)化控制有機(jī)結(jié)合，可切實(shí)提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效率，促進(jìn)生產(chǎn)穩(wěn)定開展。因此，應(yīng)深入研究智能技術(shù)在電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的主要應(yīng)用優(yōu)勢及應(yīng)用方向，不斷加強(qiáng)對智能技術(shù)的應(yīng)用力度，推動(dòng)我國電氣行業(yè)與電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展進(jìn)程。