電氣工程智能控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

楊聞，晏劍明*，楊津聽

1.云南銀塔電力建設(shè)有限公司，云南昆明，650000；2.昆明電器科學(xué)研究所，云南昆明，650033；3.昆明理工大學(xué)，云南昆明，650031

0 引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得電氣工程自動化控制水平得到了非常大的提升，但在電氣工程技術(shù)的發(fā)展過程中也出現(xiàn)了較多不足，難以滿足各行業(yè)發(fā)展的基本要求，電氣工程控制領(lǐng)域需要得到新的突破。電氣工程控制領(lǐng)域的一個新的發(fā)展方向是對智能控制技術(shù)的不斷應(yīng)用，使電氣自動化控制功能不斷地得到完善，以便可以快速地對各種信息進(jìn)行收集和處理，消除傳統(tǒng)電氣工程自動化系統(tǒng)運行中的不足，從而更進(jìn)一步推動電氣工程發(fā)展。

1 智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用理論基礎(chǔ)

智能控制技術(shù)誕生于20世紀(jì)90年代，近年來經(jīng)過科研人員不懈的努力，智能化控制系統(tǒng)在各種領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷增加。智能化控制系統(tǒng)囊括各種學(xué)科知識，綜合性非常強(qiáng)，是各種高科技手段的集合體，其可以利用機(jī)械來模仿人的思維，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的智能化管理，替代人工從事各領(lǐng)域的工作。智能化控制技術(shù)當(dāng)前屬于技術(shù)發(fā)展的前沿，在實際應(yīng)用過程中，需要掌握各種計算機(jī)理論知識，才能將智能控制系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮出來。智能控制系統(tǒng)控制效率非常高，具有較高的控制精度，可以獲得傳統(tǒng)控制技術(shù)無法達(dá)到的控制效果。將智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用到電氣工程當(dāng)中，可以有效降低電氣工程發(fā)生各種故障的概率，實現(xiàn)對電氣工程設(shè)計的優(yōu)化，從而降低電氣工程系統(tǒng)設(shè)計的成本，在促進(jìn)電氣工程發(fā)展的過程中發(fā)揮作用。

2 智能化控制在電氣自動化的應(yīng)用理論

智能化控制系統(tǒng)運行效果非常突出，具有較高的控制精度，而控制效率以及控制精度是衡量電氣工程運行成效的一個主要審核指標(biāo)。在當(dāng)前一些先進(jìn)的智能化控制系統(tǒng)當(dāng)中，使用了運行速度非?？斓腃PU芯片，甚至部分控制系統(tǒng)中還通過采用多種芯片組合的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)運行控制，更進(jìn)一步地保障了控制系統(tǒng)的運行速率。在智能化控制系統(tǒng)當(dāng)中，還包含若干項智能控制技術(shù)，能夠提升相關(guān)工作的效率，簡化電氣工程設(shè)計工序，在各種電氣工程中的應(yīng)用持續(xù)增加，并不斷向多個方向延伸。智能化控制系統(tǒng)具有非常強(qiáng)的科學(xué)計算能力，通過將智能化控制系統(tǒng)與電氣工程進(jìn)行有效融合，可以對系統(tǒng)運行中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，對各種設(shè)備運行速率進(jìn)行更加及時的調(diào)整，并實現(xiàn)對環(huán)境溫度的控制，且不需要使用各種語言就可以實現(xiàn)各種信息的交流，能夠?qū)⑾到y(tǒng)運行狀態(tài)以動畫或者圖像的形式呈現(xiàn)出來。通過應(yīng)用智能化控制系統(tǒng)，可以進(jìn)一步提升電氣工程控制水平，讓電氣系統(tǒng)整體運行控制水平得到有效提升，并可結(jié)合程序與信息數(shù)據(jù)分析功能，判斷出電氣工程運行中是否出現(xiàn)了各種故障和隱患，因此可以在故障徹底爆發(fā)之前，將其及時排除掉，提升電氣工程安全運行效果，消除各種突發(fā)情況對電氣工程運行造成的干擾，提升工程運行效果[1]。

2.1 人工智能在電氣工程中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣工程技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)、云計算技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的關(guān)系變得越來越緊密。云計算技術(shù)的合理應(yīng)用為智能技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用創(chuàng)造了更好的條件。且智能技術(shù)與電氣工程技術(shù)高效融合可以進(jìn)一步降低工人的勞動強(qiáng)度，提升生產(chǎn)制造的效率。智能控制系統(tǒng)可以實時監(jiān)控生產(chǎn)制造過程具體情況，一旦遇到了緊急情況，可以準(zhǔn)確做判斷、及時解決問題，避免在工業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)太大的安全隱患。

2.2 人工智能在電氣工程自動化以及控制中的應(yīng)用原理

首先，應(yīng)該認(rèn)真做好人工智能研究的分類工作，并確定怎么使用相關(guān)工具來完成某些具有現(xiàn)實意義的應(yīng)用程序。強(qiáng)人工智能是人工智能技術(shù)發(fā)展的重要方向，目前比較成熟的智能控制技術(shù)包括統(tǒng)計智能、計算智能和傳統(tǒng)意義上的AI。AI技術(shù)具有較強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)能力，可以在實際應(yīng)用中，通過不斷學(xué)習(xí)，來有效提升自身解決問題的能力。

2.3 智能控制技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

（1）設(shè)計思路更加簡單。當(dāng)前，各種電氣工程智能控制實現(xiàn)方法非常多，控制系統(tǒng)所使用的控制類型和控制方案的關(guān)系非常密切。電氣工程當(dāng)中的智能控制系統(tǒng)具有設(shè)計思路簡單的優(yōu)點，而傳統(tǒng)的控制器設(shè)計過程中需要認(rèn)真做好控制對象模型的研究。在實際構(gòu)建模型的過程中，需要涉及多種影響因素，控制系統(tǒng)的模型非常復(fù)雜，因此對象設(shè)計難度非常高。智能技術(shù)可以通過函數(shù)近似器方式來實現(xiàn)對對象的控制，使用起來更加簡單和靈活，各種專業(yè)的智能化設(shè)計軟件也越來越多。

（2）進(jìn)一步提升控制性能，提升系統(tǒng)適應(yīng)性[2]。在智能控制技術(shù)應(yīng)用過程中，只需要對控制參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，就可以實現(xiàn)對很多設(shè)備的控制，與傳統(tǒng)PID控制器相比，可以進(jìn)一步控制反應(yīng)時間，減少過沖現(xiàn)象的發(fā)生。與傳統(tǒng)的控制器相比，智能控制設(shè)備可以在更短時間內(nèi)實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)和信息的采集，能夠有效保證控制系統(tǒng)工作的適應(yīng)性。設(shè)計人員在未掌握足夠多的電氣工程知識的背景下，也可以很好地完成自己所承擔(dān)的工程設(shè)計工作。

（3）控制一致性高。在傳統(tǒng)控制算法應(yīng)用過程中，需要根據(jù)具體控制對象來編寫具體的控制算法，但對類似控制對象進(jìn)行設(shè)計的過程中，難以保證控制一致性。通過對智能控制技術(shù)的使用，其使用算法不論是對指定的輸入數(shù)據(jù)和還是指定的分析對象，都可以獲得很好的控制一致性。

（4）數(shù)據(jù)處理一致性高。智能化系統(tǒng)運行效率非常高，非常適合在數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用，且應(yīng)用優(yōu)勢非常突出，通過將智能控制系統(tǒng)應(yīng)用到電氣工程，能夠有效對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行評估，甚至對那些引用次數(shù)較少、作用范圍不大的數(shù)據(jù)，依然可以得到不錯的評估效果。

（5）操作更加簡單。通過將智能化技術(shù)應(yīng)用到電氣工程可以進(jìn)一步對系統(tǒng)運行魯棒性、時間響應(yīng)特性以及下降時間進(jìn)行優(yōu)化，提升系統(tǒng)運行性能。在具體工作中，不需要額外的人工操作，直接采用自動控制技術(shù)手段來進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，通過對智能控制技術(shù)的應(yīng)用，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

3 智能控制系統(tǒng)在電氣工程中的具體應(yīng)用

智能控制系統(tǒng)在電氣工程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾個方面：首先，可以實現(xiàn)電氣系統(tǒng)運行故障診斷，提升故障排查以及故障修理的速度；其次，通過對智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對工程設(shè)計的優(yōu)化和改良，讓電氣工程建設(shè)整體布局變得更加科學(xué)、先進(jìn)，提升電氣工程系統(tǒng)應(yīng)用效果；最后，利用智能控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)電氣工程的智能化控制，讓電氣工程控制水平更上一個臺階。

3.1 在電氣工程故障診斷方面的應(yīng)用

各種電氣工程都處于持續(xù)運行的狀態(tài)，如果出現(xiàn)工程停止運行的情況，就容易造成各種不必要的麻煩。在電氣工程設(shè)備長期運行的過程中，受各種因素的影響，容易出現(xiàn)一些故障問題，盡管這些問題難以避免，但可以通過應(yīng)用智能控制系統(tǒng)有效地進(jìn)行預(yù)防。在電氣工程運行出現(xiàn)故障之后，技術(shù)人員需要及時使用專業(yè)設(shè)備開展故障檢測工作，對故障發(fā)生位置信息進(jìn)行收集，然后對相關(guān)故障開展修理工作，在這個過程中需要投入一定的人力、物力和時間，故障排除效率并不是很高[3]。通過應(yīng)用智能控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣工程運行狀態(tài)的檢測，通過對設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就可以發(fā)現(xiàn)各種設(shè)備運行的異常，然后根據(jù)發(fā)現(xiàn)的異常使用智能控制系統(tǒng)進(jìn)行自動化調(diào)整，從而讓各種設(shè)備更快地恢復(fù)到健康的運行狀態(tài)。對于無法調(diào)整的故障問題，智能控制系統(tǒng)就會直接發(fā)出報警，并在屏幕上將故障類型和相關(guān)信息顯示出來，提醒相關(guān)人員更加及時地進(jìn)行處理。各種變壓器在電氣工程運行過程中，發(fā)揮著非常重要的作用，為了延長變壓器的使用年限，就需要認(rèn)真做好變壓器運行維護(hù)工作，最大程度地將變壓器的性能發(fā)揮出來。由于變壓器運行狀態(tài)和周圍環(huán)境的特殊性，變壓器在運行過程中往往會存在很多故障，為了更加及時地發(fā)現(xiàn)變壓器運行故障并進(jìn)行解決，可以將變壓器智能故障檢測和處理技術(shù)應(yīng)用其中。通過各種傳感器的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對變壓器運行狀態(tài)參數(shù)的提取，然后通過各種數(shù)據(jù)通信技術(shù)的應(yīng)用，將相關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)信息處理中心，通過計算機(jī)對相關(guān)數(shù)據(jù)的處理和分析，就可以準(zhǔn)確判斷出當(dāng)前變壓器運行中是否存在故障，一旦確定故障發(fā)生，就會啟動故障應(yīng)對程序，對變壓器故障部分進(jìn)行切除處理，然后發(fā)出報警，提醒維修人員盡快對變壓器開展維修工作，這在提升工作效率的同時，還可以創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 在電氣工程設(shè)計中的應(yīng)用

電氣工程設(shè)計是電氣工程建設(shè)的重要組成部分，如果不能保證電氣工程設(shè)計質(zhì)量，就難以保證電氣工程后期運行效果，會為后期電氣工程運行故障的發(fā)生埋下很多隱患。在傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計過程中，設(shè)計過程非常繁瑣，工作人員需要掌握很多電路和電磁力知識，并具有一定的實踐工作經(jīng)驗，需要工作人員結(jié)合理論和相關(guān)經(jīng)驗來設(shè)計，因此設(shè)計工作開展效率較低，后續(xù)設(shè)計方案調(diào)整難度相對較大。通過將智能控制系統(tǒng)應(yīng)用到電氣工程設(shè)計領(lǐng)域，可以實現(xiàn)設(shè)計過程的智能化。在采用智能化設(shè)計方式時，需要設(shè)計人員首先輸入設(shè)計目標(biāo)，計算機(jī)在智能控制算法的作用下，會得到各種不同的設(shè)計結(jié)果，并輔助設(shè)計人員進(jìn)行選擇，最大程度地保證設(shè)計的合理性和科學(xué)性。為了進(jìn)一步驗證設(shè)計方案的可行性，還可以通過對模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，來對方案的可執(zhí)行效果進(jìn)行仿真，一旦發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果不能滿足工程實際應(yīng)用要求，可以提醒設(shè)計人員對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，從而更進(jìn)一步保證設(shè)計結(jié)果[4]。

3.3 電氣控制方面的應(yīng)用

通過將智能化技術(shù)應(yīng)用到電氣工程控制領(lǐng)域，可以進(jìn)一步提升電氣工程運行的自動化控制程度，甚至實現(xiàn)各種電氣系統(tǒng)無人值守就可以運行，保證了電氣工程的運行效果。電氣工程控制包含的內(nèi)容非常多，通過應(yīng)用智能控制系統(tǒng)，可以在計算機(jī)虛擬世界當(dāng)中對電氣工程運行環(huán)境進(jìn)行模擬，通過模擬發(fā)現(xiàn)電氣工程運行中可能會出現(xiàn)的問題，然后及時采取優(yōu)化措施，避免這些問題的出現(xiàn)。在傳統(tǒng)電氣自動化控制中，依靠簡單的控制算法來實現(xiàn)各種電氣設(shè)備的運行管理，控制魯棒性差，難以實現(xiàn)復(fù)雜控制，對各種問題的應(yīng)對也不夠及時。但在應(yīng)用智能控制系統(tǒng)后，其可以模仿人類思維進(jìn)行決策，非常適合在復(fù)雜系統(tǒng)控制中進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)一步提升了電氣工程自動化控制應(yīng)用范圍，提升了電氣工程運行效果。

3.4 智能技術(shù)在模糊邏輯中的應(yīng)用

模糊邏輯通常采用的是人類的邏輯思考模式，其認(rèn)為任何事物在變化過程中，都存在一定的度，一旦超過了這個度，事物的性質(zhì)就會發(fā)生改變。模糊邏輯是以人類的心理學(xué)為基礎(chǔ)的，通過將傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)函數(shù)和模糊邏輯結(jié)合起來，可以有效判斷人類心理的變化過程，并根據(jù)需要將這些過程進(jìn)行分級，然后經(jīng)過一定的模糊推理，得到相關(guān)的模糊推理結(jié)果，其中包含了我們需要的信息，通過執(zhí)行模糊算法就可以得到具體的值。該技術(shù)在電力系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，可以在電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜的情況下，根據(jù)相關(guān)工作人員的實際工作經(jīng)驗，將其轉(zhuǎn)化成實際的模糊模型，再通過實際輸入、模糊推理、解模糊，就可以得到我們想要的答案[5]。

4 電氣工程智能化控制的發(fā)展趨勢

4.1 智能化發(fā)展趨勢

為了進(jìn)一步將電氣工程智能化控制系統(tǒng)的作用發(fā)揮出來，就需要其在發(fā)展過程中滿足人類社會發(fā)展的一般規(guī)律。從當(dāng)前智能化大規(guī)模滲透電氣信息技術(shù)的角度來看，人工智能技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用在不斷增加，其作用得到了越來越充分的發(fā)揮。通過對智能技術(shù)的合理應(yīng)用，可以進(jìn)一步提升人力使用效率，進(jìn)一步改善當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)體系，保證經(jīng)濟(jì)效益處于不斷增加的發(fā)展態(tài)勢。另外，隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，各種電氣設(shè)備的智能化控制水平也可以得到更大程度的提升，能夠適應(yīng)復(fù)雜設(shè)備和復(fù)雜作業(yè)環(huán)境，進(jìn)一步擴(kuò)大智能技術(shù)的應(yīng)用范圍，讓智能控制技術(shù)的作用更進(jìn)一步地發(fā)揮出來。

4.2 共享化發(fā)展趨勢

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷提速，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)步速度非常快，在各種領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷增加。隨著智能化控制系統(tǒng)的普及和應(yīng)用，其在更大程度上提升了電氣工程領(lǐng)域的發(fā)展速度。通過對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的合理應(yīng)用，可以提升電氣工程中自動化控制系統(tǒng)的共享性，從而幫助各類企業(yè)進(jìn)一步加強(qiáng)對各種新技術(shù)的使用，提升各項工作的效率，在推動企業(yè)發(fā)展和進(jìn)步的過程中，充分發(fā)揮自身的作用[6]。

4.3 通用化發(fā)展趨勢

隨著電氣工程自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣工程領(lǐng)域不斷朝著通用化的方向發(fā)展，進(jìn)一步保證了電氣工程自動化的運行效果，更加有利于對企業(yè)開展監(jiān)督與管理工作。電氣工程自動化領(lǐng)域的通用化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在電氣自動化設(shè)備生產(chǎn)和制造的過程中，其數(shù)據(jù)接口變得越來越通用化。在各種數(shù)據(jù)通信接口和數(shù)據(jù)通信方式得到統(tǒng)一之后，可以進(jìn)一步保證各種數(shù)據(jù)傳輸速度、傳輸精度以及傳輸安全性。在程序接口完美對接之后，電氣自動化系統(tǒng)的開發(fā)時間可以得到進(jìn)一步減少，使系統(tǒng)維修管理難度進(jìn)一步降低、各種維修管理經(jīng)費得到進(jìn)一步減少，為電氣工程自動化的發(fā)展，創(chuàng)造更好的條件。

5 結(jié)語

時代的發(fā)展對電氣工程技術(shù)發(fā)展提出了更高的要求。為了有效解決傳統(tǒng)電氣工程技術(shù)應(yīng)用中出現(xiàn)的各種弊端，可以直接將智能化技術(shù)應(yīng)用其中，提升各種電氣設(shè)備智能化運行效果，從而在很大程度上降低相關(guān)人員的勞動強(qiáng)度，將員工從危險的工作環(huán)境中解放出來，實現(xiàn)對電氣設(shè)備運行的遠(yuǎn)程監(jiān)控，以便對發(fā)現(xiàn)的問題及時采取妥善的解決措施。