論人工智能在電氣設備中的應用及其前景

張立偉

摘要：在我國高速發(fā)展下，帶動了我國科學技術水平的進步，現(xiàn)階段，計算機技術的成熟以及網(wǎng)絡的普及，人工智能已經(jīng)在人們的生活以及工作中扮演者日益重要的角色，節(jié)約了大量的人力與時間成本。

關鍵詞：人工智能;電氣設備;電氣自動化;應用

引言

電力設備是電力系統(tǒng)中的重要組成內(nèi)容，變壓器、輸電線路、斷路器等關鍵設備在運行中產(chǎn)生的不同類型、不同程度的故障都會直接影響整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。全面掌握、分析、預測電力設備的運行狀態(tài)與健康水平，提升故障診斷水平，及合理地安排狀態(tài)檢修或預測性維護，是為用戶提供安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的電力供應的必要基礎。開展電力設備檢修運維相關技術的研究具有重要的基礎理論意義和實際應用價值。我國電網(wǎng)的輸變電設備呈現(xiàn)出設備種類多、分布范圍廣、結構參數(shù)各異等特點，在長期運行的過程中，電力設備出現(xiàn)故障幾乎不可避免，引起故障的原因包括制造過程中遺留的設備缺陷，安裝檢修維護中存在的問題，長期運行后導致的絕緣老化及結構劣化等因素。然而，輸變電設備本身是也一個極其復雜的系統(tǒng)，表征其狀態(tài)的特征量眾多，如運行工況、檢修歷史、工作環(huán)境、監(jiān)測數(shù)據(jù)、家族質(zhì)量史等，這些狀態(tài)信息具有不確定性和模糊性，且各參量間關系復雜、相互耦合影響，因此實現(xiàn)對電力設備運行狀態(tài)有效、準確評估存在很大的困難。目前，我國輸變電設備的運維檢修業(yè)務主要在導則、規(guī)程、專家經(jīng)驗或傳統(tǒng)的比值、波形特性分析法等方式的指導下開展，這種方式難以滿足電力設備海量化、差異化、精細化的運維需求，可能使設備存在“過修”或“欠修”狀態(tài)，從而造成巨大的人力、物力資源浪費。

1人工智能技術的意義

人工智能作為一門新的科學水平被應用于社會多方面的行業(yè)的生產(chǎn)且發(fā)揮了極好的效用，以信息技術為重要的組成部分和以計算機為基礎將多個智能相互結合聯(lián)系起來應用無疑是科學技術的一次創(chuàng)舉，其對于人類的生活生產(chǎn)工作和智能化技術的發(fā)展研究等方面都有著極大的現(xiàn)實意義，實現(xiàn)人的模擬可以創(chuàng)造出更多的智能型自動化機器設備來代替人力從而節(jié)省人力勞力成本，促進整個工程的智能化運行來促使企業(yè)的生產(chǎn)更為高效精準，通過對專家系統(tǒng)和智能機器人系統(tǒng)的建立并以人類大腦的思考模式為研究依據(jù)來逐步探索出人的模擬技術的研究和開發(fā)，進而研制創(chuàng)建出人工智能并將其推廣應用于社會生產(chǎn)的各個領域之中，對人們的生活和工業(yè)的生產(chǎn)等多方面都起著巨大的推動促進作用，而良好的應用效果也促使人工智能技術在電氣自動化方向的應用從而更好造福于人類。

2人工智能在電氣設備中的應用

2.1在電氣設備優(yōu)化設計中的應用

電氣設備設計不僅涉及電機電器、電磁場、電路等諸多學科知識，同時還需要設計者掌握大量設計經(jīng)驗性知識。在應用人工智能之前，電氣設備的傳統(tǒng)設計主要采取簡單的實驗手段以及用手工方式，這種方式難以獲得最優(yōu)方案。隨著人工智能技術的快速發(fā)展，逐漸實現(xiàn)手工設計轉(zhuǎn)向計算機輔助設計，大大提高傳統(tǒng)輔助設計的技術的效率以及質(zhì)量。應用與優(yōu)化設計的人工智能技術，主要有專家系統(tǒng)和遺傳算法。

目前所開發(fā)的專家系統(tǒng)，總體上還處于研究階段，離實際應用還存在一定距離。沈陽工業(yè)大學特種電機研究所研制成功了永磁直流電動機以及永磁同步電動機的設計專家系統(tǒng)，河北工業(yè)大學將CAD技術與專家系統(tǒng)相融合，開發(fā)出了電磁繼電器CAD專家系統(tǒng)。這些專家系統(tǒng)主要由最初設計、優(yōu)化設計以及零件結構設計三部分所組成，在使用時只需輸入繼電器的參數(shù)，專家系統(tǒng)就會按照要求自動設計出電磁系統(tǒng)的結構尺寸、觸頭材料、線圈匝數(shù)等，而且繪制出特性曲線與結構圖，大大提高了設計效率。

遺傳算法是一種比較先進的優(yōu)化算法，對產(chǎn)品優(yōu)化設計具有非常廣泛的應用，尤其是在電器產(chǎn)品人工智能優(yōu)化設計中。相關研究指出，將一種多目標動態(tài)優(yōu)化高級遺傳算法引入到電磁電氣設計領域，并且應用該算法優(yōu)化設計智能交流接觸器的結構以及其控制參數(shù)，這種方法有比較好的搜索效率與魯棒性。同時，將效率作為目標函數(shù)，采用遺傳算法對內(nèi)置式永磁同步電動機進行優(yōu)化設計。另外，也可以在傳統(tǒng)遺傳算法的基礎上進行改良，將其用于電機優(yōu)化設計。

2.2做好人工智能技術的應用

做好人工智能技術的應用可以促使員工在開展自動化設備工作室能夠借鑒智能化技術，拓展創(chuàng)新思路并利用自身的經(jīng)驗總結來設計出適合電氣自動化技術發(fā)展的計劃方案，從而順利地開展自動化技術的發(fā)展工作來實現(xiàn)減少工作成本投入和提高工作管理效率的最優(yōu)目標，由此可見，做好人工智能技術的應用促使電氣自動化技術發(fā)展的一個重要的影響因素。自動化技術的發(fā)展可以促使電器企業(yè)利用智能設備機械來代替人工減少人力物力的財力，還可以促使生產(chǎn)過程更具設計性而提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。并且先進的監(jiān)控管理技術還可以促使管理人員及時發(fā)現(xiàn)工作進程中的問題來及時解決及時止損。做好智能技術的使用還可以實現(xiàn)電氣設備自動化控制效益的最優(yōu)化從而達到生產(chǎn)的效率和質(zhì)量最優(yōu)化，實際工作過程中的人工智能技術要通過人的模擬實現(xiàn)對工作設備的基本控制進而設置一些自動開關控制電流的變化，以便于應對在生產(chǎn)工作過程中可能遇到的故障問題防止事故惡化和減少損失。在對電氣控制系統(tǒng)的管理工作中可以通過專家系統(tǒng)來及時的解決問題減少損失。

2.3人工智能技術在故障診斷的應用

除了促進電氣自動化技術的研發(fā)之外，還要注重人工智能技術在故障診斷方面的應用，就是工作人員在電氣資源生產(chǎn)過程中能夠及時發(fā)現(xiàn)故障問題并加以處理以減少企業(yè)的損失，保證工作的正常運行滿足社會公眾對于電力資源的需求，可以通過專家技術的方法來為工作人員提供技術支持從而快捷的發(fā)現(xiàn)和解決問題故障，同時還可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡控制的方式來加強管理人員的監(jiān)測和管理水平及時解決問題。除以上所述之外最好的解決方法自然是通過預防的手段來減少或避免故障問題的出現(xiàn)，這邊需要相關的管理人員能夠充分的利用人工智能技術來加強工作運行過程的檢測，重點關注電氣設備運行的多發(fā)事故點做到及時的維修和更換設備，從而及時減少企業(yè)的生產(chǎn)工作上的損失并保障電力資源的生產(chǎn)滿足社會需求。

3人工智能在電氣設備應用的前景展望

經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，人工智能已經(jīng)取得諸多進展，但仍然存在巨大的發(fā)展空間。實踐表明，混合式人工智能技術可以有效彌補單一技術存在的不足，獲得較優(yōu)性能，有助于開辟更為廣闊的應用空間。例如，將神經(jīng)網(wǎng)絡與概率論、神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡與生物細胞學相融合，可以產(chǎn)生隨機神經(jīng)網(wǎng)絡、細胞神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡等?；谛〔ǚ治雠c神經(jīng)網(wǎng)絡而構建的混合式神經(jīng)網(wǎng)絡，將其應用于電氣設備的優(yōu)化設計和故障診斷，已經(jīng)取得突出成效。隨著人工智能技術的發(fā)展，在未來通過混合技術以及組合技術，有助于實現(xiàn)人工智能在電氣設備中應用效率的大大提升。尤其是軟件技術與微電子技術迅猛發(fā)展，不斷出現(xiàn)新的開發(fā)工具，將會進一步改良人工智能的技術性能，進一步推動人工智能在電氣設備領域的應用。

結語

綜上所述，在現(xiàn)實生活中便可以了解到智能化機械都有著較為精準和強大的工作能力來為人們服務從而代替人力勞動。而智能化技術的先進性必然隨著時代的潮流運用到電氣自動化控制過程中，促使電器行業(yè)的更好發(fā)展并滿足社會公眾對于電氣資源的需求。

參考文獻

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