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智能化技术在电气工程中的实践应用

发布时间:2016-12-01 15:02

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电气工程及其自动化为高新技术产业的重要组成部分、现代工业的重点发展方向,现已相对比较成熟。它与人们的生活及工业关系密切,广泛应用于工业、农业及国防等领域,小到一个开关,大到宇宇宙飞船,到处都可看到它的影子。


人工智能这一概念是在1956年首次被提出的,随后在科学研究领域取得重大发展并逐渐形成了一套相对完整的科学理论。这些理论的逐渐成熟完善使得机器拥有了类似于人类的智能行为,并最终应用于电气工程中。智能化技术是计算机科学发展的重要成果和重要分支,它的发展是对科学智能本质最好的表现形式,为人类的工作、生活提供了极大的帮助,也为实现多种研究方法的产生做出了重要贡献。智能化技术能够快速的提高生产率、提高人们的工作效率,它通过对电气工程实现自动化控制来实现生产效益最大化。


一、电气工程智能化融合发展中存在的问题


1.资源浪费现象严重,成本控制存在风险


随着电子信息技术和互联网的普及应用,各个企业之间构建局域电气工程网,加强了各个企业间的互联互通,提高信息资源的利用效率,实现企业间的协同发展。但是,由于缺乏统一的建网标准,加上各个企业生产经营理念、工作目标的不同,使得电网之间的接口难以有效对接。在这种情况下,整个局域电气工程网的信息沟通渠道被人为割裂,不仅难以发挥局域网内信息传递和资源共享的优势,反而容易导致系统漏洞的产生,提高了企业信息泄露的危险。


2.操作标准不够规范,应用安全问题突出


电气工程自动化技术不仅应用在一般的车床加工控制,而且在高精尖装备制造方面也有重要应用,这要求操作人员必须熟练掌握和运用电气自动化设备。但是电气工程自动化往往是流水线作业,对操作人员的观察能力、动手能力要求较高,在长时间的工作中增加了误操作的几率。一旦生产链条上的某一环节出现了失误,就会在短时间内影响下游其他电气系统的正常工作,造成严重的连锁反应,给整个电气工程系统的应用安全造成巨大威胁。


3.缺乏专业技能培训,人员素质有待提高


电气工程自动化是以电子信息技术和计算机技术为支撑的综合性工程,要想保证自动化控制的高质量、高效率开展,必须强化系统操作人员的专业素养。但是国内电气工程自动化行业的人才缺口仍然较大,部分企业虽然拥有自己的电气工程自动化科研团队,但是忽视了技能培训工作,没有定期开展专业讲座,工作人员的知识技能长期得不到更新,对行业发展潮流和前沿知识掌握不到位,也就很难为今后工作的进一步提升起到推动作用。


二、人工智能与电气工程融合的作用


1.降低系统的测量误差


以电力工程为例,传统的电力工程计量系统,其测量误差为0.7级。电气自动化过程中采用EIT技术,可以将系统的整体误差大约降低5成,可以维持现场数据的测量误差不超过0.4级。主要原因在于采集到的模拟信号可以一次性转换为数字信号,经过光纤传输投入到合并单元,省略了以往的重复多次转换。另外,即使EVT和ECT的误差等级也是0.2级,但是由于信号是以数字式进行传输的,灌输环境为全光纤,外部电磁干扰不是很严重,避免了二次转换程序。


2.提高配电网的整体防护性能


在智能电网建设中,应用传统的电气技术对电网进行防护过程中,若故障发生在设定的区域之内,在电磁式原件差动电流内部会出现一定的谐波,可能会导致继电?;ぞ芫骰蛘叻从κ奔溲映?;若故障发生在设定区域之外,会导致传统的电磁式原件达到饱和状态,进而引发继电?;の蟛疃?。运用电气自动化技术对电网长输距离进行防护,由于电子式电流互感装置不会出现磁饱和状态,所以二次侧电压响应波形能够将一次侧电压暂态过程更加准确地映射出来,达到快速降低电压基波辅值误差的目的,进而扩大配电网的整体防护范围,有利于提高继电?;ざ鞯目煽啃?、灵敏度以及快捷性,全方位地提升电网系统的整体防护性能。


3.满足电力系统的暂态?;ば砸?/p>


EIT技术具有较小的相位延迟和较宽的带宽,因此说电气自动化的线性特性和动态特性都比较好,对高频信号的相位和幅值测量更加快速和准确,为后续的暂态响应等工作提供更加可靠的信息,从而满足电力系统高效、安全、灵敏的暂态?;ば砸?。


4.提高畸变波形的测量精度


传统的申磁式设备在频率特性和动态范围方面都不太理想,遇到频率复杂的环境,则无法完成精准化测量和?;すぷ?。应用电子式电气控制技术,可以实现对电力系统暂态和稳定条件下的动态化监管,对一次大电流数值作出科学的解析和验证,以保证在复杂频率环境下畸变波形测量工作更加方便和快捷。


5.提高智能电网维保的安全度


以微机技术为主导的电气自动化技术避免了复杂的绝缘结构,从而减少了燃烧爆炸和高温失效等安全隐患。集成电路使用的传输方式多数为光纤信号,小信号电流对传输通道的冲击较小,从而减小材料质化,降低检查和检测频率。


三、智能化技术在电气工程中的实践应用


1.优化电气产品设计


优化电气产品设计具体来说它包含着两个方面的内容:科学技术方面的知识和实践经验中总结的知识。传统的电气产品设计主要是人们在设计当中总结出的经验再加上一定的实验手段来进行验证,这样的设计方式缺乏科学的理论支持,稳定性差,所需工作量比较大,设计难度也随之加大,因而很难设计出科学合理的方案。电气设备的设计是电气工程自动化控制过程中的重要环节,它的设计过程十分繁琐,要求设计人员具备多方面的专业技术知识和丰富的设计经验。目前的智能化设计方案利用了CAD技术和计算机辅助软件来完成,极大的提高了设计水平和效率,具有很强的实用性和先进性。专家系统和遗传算法是人工智能优化设计当中的两个主要方法。专家系统一般依据一个或多个在相关方面有经验的专家提供的技术经验来进行判断和推理,模仿正常情况下专家们处理此类问题时的方法进行决策。虽然这样的技术还不成熟,但未来发展前景和发展空间极大,随着计算机技术和人工智能技术的发展,这项技术也会有更多的发展机遇。


2.智能诊断机器故障


电气设备故障的复杂性和非线性导致了电气设备故障的诊断和处理非常复杂,处理效率低、准确率低。然而人工智能方法的引入极大的改变了这样的状况,简化了诊断过程,提高了故障诊断的效率。其诊断方式主要有以下三种:专家系统、模糊逻辑和神经网络。例如,在诊断电动机和发电机故障时,运用人工智能技术将神经理论和模糊理论结合起来,一方面保留了模糊性的故障诊断,另一方面发挥了神经网络学习能力的优势,两方面优势结合极大的提高了故障检测的准确率和检测速度,极大的提高了工作效率。


3.人工智能化控制技术


未来生产发展的一大趋势是人工智能控制技术的发展。目前在电气工程自动化领域已经开始大规模运用人工智能技术??刂品绞侥壳爸饕校鹤蚁低晨刂?、模糊控制和神经网络控制。主要运用在故障的记录、在线分析、采集与处理开关量和模拟量的实时数据、实时监测各系统运行状态等方面。而这些功能的实现都可以用鼠标或者键盘在办公室进行操控。


四、融合应用中应该注意的问题


1.注重创新改善能源消耗量过大的问题


创新是电气工程及其智能化发展的关键内容之一,在改善能源消耗量过大这一问题时,应以提高生产效率、减少资源消耗为目的进行创新。一是着力探索新技术、研究开发创新型材料,并在实践中大力推广和使用新兴材料,以提高生产效率、减少资源消耗;二是在电气工程设计过程中要不断优化节能设计,设计是能源问题的重中之重,在工程设计师的设计中就需要将节能、提高能源利用率的思想贯彻进去,在满足实际要求的基础上,最大程度地降低能源损耗,降低运行成本,推动电气工程的可持续发展;三是注重将企业中的高耗能、老旧的设备进行升级换代,以使能源耗费降至最低。


2.加强质量管理解决电气工程质量问题


近年来,安全问题已被各企业摆上重要位置,而对于电气工程的质量安全问题,企业也应引起足够的重视。首先,电气工程企业要充分认识到质量的极其重要性,在电气工程施工中建章立制,加强质量管理;其次,定期对电气工程施工人员进行技能培训,切实提高施工人员的个人素质及施工队伍的整体施工水平;再次,加强对施工材料的监督管理,安排专人员采购材料,委派专人检查进场的材料,严把电气工程建设中的材料质量关;最后,加强对电气工程各个施工环节的监督和管理,严格按照施工标准规范施工,确保工程质量。


3.构建统一、科学的电气自动化系统


电气工程及其自动化科技人员要加强研究,积极引进先进的电气技术,不断改进电气自动化系统功能,以构建起统一、科学的电气自动化系统。尤其是电气工程企业的技术人员要认真研究行业特点和用户需求,并结合行业和用户的实际需求确定开发目标,使电气自动化系统能够满足不同企业的个性化需求,适应不同客户的要求,最大程度地降低企业的运行成本。


总之,电气工程在管理和控制的过程中,智能化技术发挥着关键性的作用。通过运用该技术,能够实现工作效率的有效提升,同时可以自动化控制并管理电气工程,并且排查与处理其中存在的故障,实现了电气设备的优化和升级,使得电气工程项目质量得到了提升。


作者:李林(西安科技大学高新学院,陕西西安 710109)

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