電氣工程及其自動化的智能化技術(shù)運用分析

朱 琳，姜 璐

（國網(wǎng)陜西省電力有限公司西咸新區(qū)供電公司，陜西 西咸新區(qū) 712000）

0 引 言

現(xiàn)階段，在電氣工程及其自動化技術(shù)快速發(fā)展的時代環(huán)境下，需要結(jié)合智能化技術(shù)和智能分析技術(shù)構(gòu)建完善的技術(shù)管理模型和管理結(jié)構(gòu)，優(yōu)化技術(shù)分支，提高整個系統(tǒng)的運行水平和效率。

1 智能化技術(shù)概述

智能化技術(shù)具有較強(qiáng)的綜合性，覆蓋的學(xué)科理論較為寬廣，涉及生物、仿真、醫(yī)學(xué)、控制、語言以及系統(tǒng)工程。智能化技術(shù)主要是模擬人腦運作機(jī)理，使機(jī)器人承擔(dān)部分高難度和具備邏輯性的生產(chǎn)作業(yè)。現(xiàn)階段，智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化領(lǐng)域的實踐應(yīng)用較為常見，包含多項技術(shù)流程和技術(shù)分支，可以構(gòu)建完善的技術(shù)管理架構(gòu)。在信息收集處理整合、電子信息技術(shù)開發(fā)打造以及綜合系統(tǒng)控制等多個方面，均能發(fā)揮良好的管控功效。信息化技術(shù)、智能化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)在信息技術(shù)（Information Technology，IT）行業(yè)的廣泛應(yīng)用，可以有效轉(zhuǎn)換生產(chǎn)管理關(guān)系，緩解工作人員的工作壓力，更加科學(xué)高效地分配和使用人力資源和物質(zhì)資源。

2 智能化技術(shù)的特點

智能化技術(shù)具備無人操控的優(yōu)勢和特征，結(jié)合人工智能系統(tǒng)和邏輯控制單元，在計算量和計算速度方面優(yōu)勢明顯。無人操控是人工智能系統(tǒng)的運作特征，可以有效提升工作效率。例如，可以結(jié)合對應(yīng)的魯棒分析和專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，做到快速高效地識別故障并鎖定故障位置，減少人工在排查故障期間花費的時間。此外，電氣設(shè)備在諸多技術(shù)領(lǐng)域可進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，結(jié)合人工智能技術(shù)，在實現(xiàn)無縫化操作的情況下，保持最佳的運行狀態(tài)。人工智能技術(shù)和智能化技術(shù)結(jié)合先進(jìn)的控制理論，能夠在實踐過程中實現(xiàn)對物體更加精細(xì)和高效的管控，減少相應(yīng)的控制層級和控制幅度，同時可以在數(shù)據(jù)處理過程中做到一致性管控。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能分析可以有效收集和整理電氣工程及其自動化領(lǐng)域產(chǎn)生的各類非結(jié)構(gòu)化零散數(shù)據(jù)信息，從而提取有價值的數(shù)字資料，為后續(xù)開展精細(xì)的管理管控提供良好的內(nèi)在和外在條件，提高整個體系的運行水平[1]。

3 智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化中的應(yīng)用

3.1 PLC 技術(shù)的應(yīng)用

智能化技術(shù)結(jié)合對應(yīng)的邏輯控制措施和控制方法，可以提高整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運行水平?；谥悄芑夹g(shù)可以實現(xiàn)邏輯控制和模糊分析，可在單片機(jī)、可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以及可編程控制領(lǐng)域取得較大的突破。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，可以利用對應(yīng)的PLC 系統(tǒng)實現(xiàn)科學(xué)高效的模塊化編程，結(jié)合對應(yīng)的工業(yè)控制軟件和硬件設(shè)施，在多個領(lǐng)域和多個方向有效協(xié)調(diào)生產(chǎn)管理過程，提高生產(chǎn)管控效率?，F(xiàn)階段，結(jié)合對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器邏輯控制單元及其對應(yīng)的控制端口，可以完善且全面地把控整個體系。在控制環(huán)節(jié)，可以有效整合智能控制技術(shù)與人工控制技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和數(shù)據(jù)監(jiān)視管控，從而提高整個系統(tǒng)的運作效率。此外，利用PLC 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電氣工程及其自動化領(lǐng)域的無人監(jiān)管和遠(yuǎn)程控制，提高系統(tǒng)模塊的功能水平，從而提高整個體系的運作效率[2]。

3.2 故障診斷

電氣工程及其自動化系統(tǒng)由多個設(shè)備和多類結(jié)構(gòu)構(gòu)成，內(nèi)部工況環(huán)境較為復(fù)雜，包含較多的技術(shù)設(shè)備設(shè)施。在管理和控制電氣工程及其自動化系統(tǒng)的過程中，工作人員需要有效識別、分析、判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，從而在后續(xù)設(shè)備維護(hù)管理過程中找到工作切入點和重點，提高設(shè)備運行管理水平。但是，利用傳統(tǒng)的故障檢測模式、檢測工具、檢測方法很難在短時間內(nèi)快速找到問題點，因此需要利用人工智能系統(tǒng)，在故障識別管控過程中做到快速診斷和快速識別分析。該過程中，不同設(shè)備出現(xiàn)的故障問題有所差異，同時故障信息存在非線性特征，導(dǎo)致整個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，計算量較大。若利用傳統(tǒng)的信息化管理方式提取分析和使用相關(guān)數(shù)字信息，則會進(jìn)一步影響診斷作業(yè)和檢修作業(yè)的精準(zhǔn)性，導(dǎo)致故障診斷分析工作效率較低。此時，可以利用人工智能系統(tǒng)，在電氣工程及其自動化設(shè)備故障診斷管理過程中做到智能分析和管控，結(jié)合系統(tǒng)工程和模糊控制理論，高效識別、判斷、控制各種故障，提高故障檢測管理水平和效率。工程師和技術(shù)人員可以利用相關(guān)故障診斷技術(shù)，結(jié)合魯棒分析、保護(hù)控制單元和專家數(shù)據(jù)庫，在故障診斷過程中結(jié)合邏輯判斷和歷史資料，快速高效地識別故障，提升電氣工程及其自動化系統(tǒng)的運行水平[3-5]。

3.3 智能優(yōu)化設(shè)計

借助人工智能系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，可以有效應(yīng)對電氣工程自動化控制系統(tǒng)中復(fù)雜的內(nèi)在和外在工況。在設(shè)計、規(guī)劃、管理電氣工程系統(tǒng)的過程中，工程技術(shù)人員需要科學(xué)合理地利用智能化技術(shù)完成對整個結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計師和工作人員在相關(guān)領(lǐng)域需要具備豐富的基礎(chǔ)知識儲備和經(jīng)驗儲備，掌握電學(xué)、機(jī)械電路、控制流程等多個方向的基礎(chǔ)知識。隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)計規(guī)劃工作涉及較多內(nèi)容，單獨依靠人力計算無法完成整個電氣工程自動化系統(tǒng)的高效設(shè)計管控。此時，利用人工智能系統(tǒng)可輔助設(shè)計師完成對整個系統(tǒng)架構(gòu)的多方位設(shè)計。

借助智能化技術(shù)，可以減少設(shè)計師和規(guī)劃者設(shè)計整個系統(tǒng)工程期間花費的時間，同時取得良好的管控效果。例如，在電氣工程自動化系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃過程中，利用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)和人工智能技術(shù)提取基本信息，優(yōu)化和完善設(shè)備設(shè)計方案，更加科學(xué)和高效地控制整個系統(tǒng)設(shè)施的線路布局、走向以及其中存在的交叉干涉問題，從而提高整個系統(tǒng)的運作水平和效率?；谥悄芑到y(tǒng)，通過多元化的設(shè)計方式、模糊分析、建模評估以及科學(xué)評價，可以提高整個系統(tǒng)的設(shè)計管理水平。由此可見，利用智能化技術(shù)可以在電氣工程及其自動化系統(tǒng)設(shè)計管理過程中取得良好的管控效果。設(shè)計師、規(guī)劃者以及管理者需要利用相關(guān)技術(shù)，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)庫和建模仿真，做到對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加精細(xì)化、高效化的設(shè)計控制。

3.4 圖形化應(yīng)用

電氣工程及其自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。在電氣工程自動化領(lǐng)域，用戶需要與整個設(shè)備系統(tǒng)的有效交流互動，高效把控系統(tǒng)內(nèi)部的各項參數(shù)信息。利用智能圖形單元，建立相應(yīng)的用戶應(yīng)用界面，使用戶在操作過程中可以通過菜單鍵和相關(guān)窗口高效管控系統(tǒng)的各種設(shè)備。同時，電氣工程自動化領(lǐng)域涉及較為復(fù)雜的編程系統(tǒng)和編程作業(yè)項目。利用人工智能系統(tǒng)的圖形化功能，可視化開發(fā)、打造、創(chuàng)建各個編程模塊。工作人員借助對應(yīng)的編程模組和編程模塊，能夠快速和高效地控制整個系統(tǒng)。此外，通過圖形化技術(shù)可以高效跟蹤和管控系統(tǒng)在運行期間的各項參數(shù)信息，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可視化運作水平。

工作人員可以利用數(shù)字信息技術(shù)有效收集和整理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的各項參數(shù)信息，從而建立可視化的管理表格。例如，利用數(shù)字信息技術(shù)可視化管理部分設(shè)備的補(bǔ)償量和各類參數(shù)信息，以提高整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運作水平。借助人工智能系統(tǒng)的模塊化、可視化、集成化管控功能，可以在電氣工程及其自動化領(lǐng)域進(jìn)行更加細(xì)致和深入的管控，提高整個系統(tǒng)的運行管理水平和質(zhì)量，做到全局控制和全要素控制。

3.5 智能化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

電氣工程及其自動化系統(tǒng)包含較為豐富的通信結(jié)構(gòu)和模塊。借助智能化技術(shù)，可以建立更加成熟和完善的智能通信結(jié)構(gòu)，提高信息流通傳遞的水平和效率。通過構(gòu)建完善的通信管理模塊，系統(tǒng)可以實時、高效地搜集、處理、傳輸以及管控電氣工程自動化系統(tǒng)在運行期間產(chǎn)生的各種信息，滿足使用者對信息的多元化控制需求。利用衛(wèi)星通信、5G 通信、光纖通信等多種方式，可提升信息數(shù)據(jù)互聯(lián)的基本能力，打破設(shè)備與設(shè)備之間的交流限制，提高自動化管控水平。

此外，基于信息通信板塊，可以利用智能化技術(shù)實現(xiàn)安全防御和安全控制。例如，為避免設(shè)備在運行過程中遭受病毒攻擊，利用智能化技術(shù)在病毒防范管理過程中構(gòu)建良好的防御體系，有效消殺管控通信結(jié)構(gòu)中存在的未知病毒，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。基于智能技術(shù)，可以將電氣工程及其自動化系統(tǒng)的運作功耗和安全性能控制在合理水平。目前，在電氣工程及其自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程化發(fā)展的情況下，在無人操控環(huán)節(jié)可以借助智能化技術(shù)進(jìn)行智能化控制，實現(xiàn)信息資料的快速流通傳遞。同時，系統(tǒng)可以利用智能加密技術(shù)，如區(qū)塊鏈技術(shù)等，提高信息流通的安全性和穩(wěn)定性。

4 電氣工程及其自動化技術(shù)智能化應(yīng)用的實踐案例

電氣工程及其自動化技術(shù)在變電站中的實踐應(yīng)用較為常見。變電站在運行過程中會出現(xiàn)各種各樣的故障，工作人員需要開展常態(tài)化運維作業(yè)，高效分析、處理、控制整體癱瘓和崩潰性事故。由于變電站設(shè)備長期處于超負(fù)荷運行狀態(tài)，極易在運行過程中出現(xiàn)各種各樣的問題，且當(dāng)大部分設(shè)備處于臨界運行狀態(tài)時，在未得到精細(xì)化管控的情況下會引發(fā)一系列故障。此時，需要利用智能化技術(shù)進(jìn)行科學(xué)診斷和分析。工作人員可以利用相關(guān)技術(shù)跟蹤變電站生產(chǎn)經(jīng)營狀況，還可以利用智能采集系統(tǒng)、智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、定位系統(tǒng)等高效控制設(shè)備線路和各種配件信息。結(jié)合中央計算機(jī)系統(tǒng)、人工智能控制理論以及控制模型，可以在故障診斷識別過程中快速高效地實現(xiàn)信息掌控、信息維護(hù)、信息共享以及信息交流互動，提高整個系統(tǒng)的運行效率。

此外，需要在變電站系統(tǒng)中構(gòu)建完善的繼電保護(hù)體系。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于繼電保護(hù)器控制過程，通過收集和處理信息，模擬繼電器的開關(guān)量狀態(tài)，可有效診斷和分析電流和電壓等參數(shù)，從而有效分類和控制繼電保護(hù)裝置在運行過程中存在的拒動和誤動等相關(guān)現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的運行水平。變電站實踐運行過程中，可以利用人工智能技術(shù)實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備的運行信息，結(jié)合定位技術(shù)和各類高精尖的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與控制技術(shù)，提高整個系統(tǒng)的運行水平。

5 電氣工程及其自動化智能化水平的發(fā)展前景

未來，智能化技術(shù)在電氣工程及其自動化控制領(lǐng)域中的實踐應(yīng)用將上升到一個全新的高度。在相關(guān)技術(shù)快速發(fā)展革新的時代環(huán)境下，結(jié)合智能控制系統(tǒng)和控制技術(shù)，可以提高整個體系的運行水平?，F(xiàn)有技術(shù)的控制精度和控制速度有待進(jìn)一步提升，且當(dāng)前的控制層級較為復(fù)雜，通常結(jié)合分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）和控制架構(gòu)完成對整個工程系統(tǒng)的空間布局設(shè)置?；谥悄芑夹g(shù)，整個系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計將更加簡約高效。結(jié)合現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System，F(xiàn)CS）和控制模式，在設(shè)備結(jié)構(gòu)管理過程中可減少控制層級，提高控制效率，進(jìn)一步提高信息流通水平。在智能化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，電氣工程及其自動化設(shè)備和相關(guān)技術(shù)也將朝著微型化方向進(jìn)一步革新升級。在微型控制單元，如儀表、儀盤以及各類微小設(shè)備體系，它將發(fā)揮更加重要的作用，整個技術(shù)體系的完整性將得到進(jìn)一步提升。通過整合電子技術(shù)、控制技術(shù)以及控制理論，可以進(jìn)一步提高整個系統(tǒng)的運行水平。

6 結(jié) 論

在電氣工程及其自動化領(lǐng)域，構(gòu)建成熟完善的智能化技術(shù)體系、模式、結(jié)構(gòu)必不可少，相關(guān)單位需要補(bǔ)充和完善當(dāng)前的管理模式，論證分析電氣工程及其自動化系統(tǒng)在運行過程中的各項需求，通過技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化和完善電氣工程及其自動化領(lǐng)域的各項控制流程，從而提高整個體系的運行水平。