探究智能化技术在电气工程自动化控制中的应用——以风电行业为例

施光荣

（广东省风力发电有限公司广西分公司，广西南宁 530000）

风电行业作为绿色能源和新兴产业之一，在我国政府的大力推动下得到了迅速地发展，随着科学技术的不断发展，风力发电的技术也逐渐趋于成熟化发展，然而结合大量的实际案例可知，我国风电设备的自动化控制系统却较处于一个相对落后的水平，很难满足庞大的电力市场需求，鉴于此，有必要将智能化技术引入风电自动化控制系统之中，促进风电行业的发展。

1 智能化技术的概念

智能化技术属于电子工程自动化控制范畴，在电气自动化工程之中，智能化技术可以被细分为以下几种类型：①DCS系统；②IE语言系统；③自动控制系统；④电气自动化控制系统。就第一种系统而言，主要对电气设备的仪表进行检测，和传统的检测技术相比，该技术很少需要人工参与其中，只需要借助智能设备就可完成相应的指令以及操作；就第二种系统而言，其主要用于对电气设备系统进行集中控制；就第四种控制系统而言，主要依靠网络技术对系统进行控制操作，网络传输技术具有速度快、操作便捷等优势，所以最后一种电气工程自动化控制技术的应用范围和市场前景较广，常被用于电气工业工程设备生产中。风电行业虽然属于新能源产业，但其内部结构和控制系统仍然运用了大量的智能化技术。将智能化技术应用于风电行业中，不仅提高了风电系统的控制效率，同时对开发出符合我国风电系统实际情况的智能化终端控制平台具有重要的参考意义。

2 智能化技术的特征简析

2.1 控制效率高

电气设备智能化控制技术具有控制效率较高这一优势，与传统人力操作控制技术相比，采用智能化控制技术可以大幅提高设备控制的精确度。以风电系统为例，一般情况下，风电系统的中控装置都安装在底部的风电桩内，且风电设备往往被安放在戈壁滩等人迹罕至的区域。鉴于此，如果单纯的使用人力对风电设备进行控制，一方面需要耗费大量的人力资源，另一方面也不能确保人力控制的精确性。而智能化技术不同，在智能化技术投入使用之前，往往需要经过数千次的测试，直到测试结果符合预设要求后才能投入到风电设备的实际使用中。由此可见，智能化技术拥有很高的精确性。

2.2 可实现无人操作

与传统的电气工程自动化控制技术相比，智能化技术不需要投入大量的人力便可以投入到实际的控制使用之中，电气设备只需要听从智能化技术控制系统发出的指令即可，其中并不需要人工介入。所以，智能化技术可以借助人工智能技术实时调节电气设备系统，从而完成工作任务。

2.3 减少控制模型的使用

在风电系统控制系统投入使用之前，需要设计大量的参考模型，并将各类模型应用于系统中，然后通过大量的实践选择最合适的模型。但是智能化技术不同，采用智能化技术对风电系统进行控制时，不需要使用模型。与传统的控制技术模型相比，采用智能化技术不仅可以有效节约风电设备控制系统后期的模型调试成本，同时还可以提高风电系统地控制效率。

3 智能化技术在风电电气工程自动化控制中的应用

3.1 人工智能控制技术在电气系统终端控制中的应用

智能化技术在电气工程自动化控制中的应用主要包含在以下两方面：（1）专家系统；（2）神经网络控制系统。鉴于此，可以将智能化技术中的神经网络系统，也就是俗称的人工智能技术应用在风电电气系统的终端控制系统之中。和传统的终端控制系统不同，借助人工智能终端操作系统，技术人员可以通过异地输入指令或软件远程操作等方式对风电系统的终端系统进行操作和控制，并结合外部环境，如风力大小、用电需求等及时调节风电系统的各项参数。此外，利用人工智能技术，还可以对风电系统进行24h的监控和保护，如果风电系统的终端控制系统运行过程中产生问题，技术人员可以通过远程操作及时暂停风电设备的运行，并通过智能化控制对风电电力系统进行检修。同时，利用人工智能技术还可以对风电系统的日常运行状态以及每日电产量进行收集和整理，再通过网络技术实时传输给风电设备控制中心，控制中心则会依据传输和整理后的数据对风电设备的各项运行参数加以调整。此外，还可以借助人工智能技术对敷设风电设备的关联性能进行检测。一般情况下，风电系统风机电缆都拥有自己独特的保护层，并埋藏于风机桩底部。为了确保风电系统信号和数据的传输，需要定期对风电设备的敷设光缆进行检修，但是由于我国很多风电设备都安装在戈壁滩或沙漠等人迹罕至的区域，派遣专人进行检验需要耗费大量的时间和人力成本。鉴于此，可以在敷设风电系统光缆的过程中，在光缆设备中插入人工智能检测系统，借助人工智能检测系统，可以对光缆线路进行及时检测，如果发现光缆外层破损或者需要更换时，风电公司再派遣专人前往维修即可。借助这样的技术，一方面可以提高风电设备的运行质量，另一方面可以为风电企业节约成本。

3.2 加强模糊逻辑控制技术的运用

模糊逻辑控制技术是当前智能技术中的重要组成部分，是由英国大学所研制出的一种特殊控制器技术，能够根据自身所具备的知识库以及推理逻辑从众多模糊的数据信息中查找出最佳的处理方式，这种自主推理方式对电气工程自动化控制有着重要意义。因此，鉴于模糊逻辑控制技术在电气工程自动化控制中的重要作用，电气工程自动化控制人员应当加强对模糊逻辑控制技术的运用。

图1 环境智能技术的应用

例如，控制人员在进行工程建模时，就可以将模糊逻辑控制技术与神经网络推理机融合，及时将各种数据信息输入到风电工程神经网络控制机中，并利用RXD和TXD管脚进行风电设备内部数据的初步处理与传输，然后再将信号传输至风电设备的中枢控制显示屏上。通过这种模糊逻辑控制技术的运用，可以保证风电工程自动化控制质量，有效降低了风电工程自动化控制失误情况的出现。

3.3 PLC技术的运用

PLC技术是一种十分重要的辅助技术，其主要用于内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数操作等面向用户的指令，并可以通过数字或各种模拟式输入/输出来实现风电工程自动化控制，所以工作人员在将智能化技术运用于电气工程自动化控制中时应当加强对PLC技术的运用研究。

例如，管理人员可以将各个风电控制系统进行融合，建立风电工程控制体系，并在风电工程控制体系中搭建相应的PLC技术平台，从而运用PLC技术的逻辑运算功能对风电工程自动化控制中的各个指令进行运算分析，大大提高风电工程运行效益。

3.4 优化操作及故障诊断技术

目前，我国建立的风机设备中，只有三分之一采用了智能化控制技术，其他的风机设备均采用传统的电气工程自动化控制系统。传统的电气工程自动化控制系统虽然也有一定的控制效果，但存在很多问题。以风机设备的故障检修和维护为例，应用传统的电气工程自动化控制系统很难及早发现风机设备中存在的一些故障，同时也很难对风机设备故障区域进行定位，当故障严重时才得以发现。而智能化控制技术不同，智能化控制系统可以利用人工智能技术对风机设备的故障区域、故障情况进行初步分析，然后借助网络信号传导至中控平台，此时风电公司可以结合系统传回的数据分析故障，然后进行修理。这样操作一方面可以大幅提高风电设备的控制效率以及准确率，另一方面也可以及早发现风机设备中存在的一些故障，从而防止故障扩大化为风电企业带来的巨额损失。

3.5 环境智能技术的运用

环境智能技术是在20世纪90年代在计算机领域所提出的一种设想，目前已经能够得到一定范围内的运用。环境智能技术主要是指能够对人有感应信息和反馈行为的环境，将其运用在风电电气工程自动化控制中应用意义重大。对此，风力发电中的环境智能技术能够感知风力大小以及方向，从而将实时的风力信息传输到控制中心，有利于根据风力的实际情况调整发电设备，从而实现环境智能技术的高效应用。同时，环境智能技术还能感知发电环境，如判断天气条件，在阴雨天气时风力发电机的功率要进行适当的调整，从而减少潮湿环境对发电设备的影响，促进风电电气工程自动化控制的有效应用，如图1所示。

3.6 自然语言处理技术的运用

自然语言处理技术指的是相应的智能化系统对于自然语言数据的下属字段进行分析处理的过程，主要包括语言理解、语言生成和机器翻译3个部分。自然语言处理技术在风电电气工程自动化控制中的应用主要包括对利用环境智能技术获取的数据进行理解并转换的过程。自然语言处理技术能够理解反映风力方向及大小的数据，并与阈值进行比对。如果超出相应阈值，则会自动生成自然指令语言传输到控制中心，实现对于风力发电的自动化控制，促进风力发电技术的自动化与智能化，如图2所示。

图2 自然语言处理技术

4 结束语

综上所述，风电设备作为绿色能源设备，具有广阔的市场前景。为了提高风电设备的运行质量以及运行效率，在风电设备控制系统中加入智能化技术是必要的。将智能化技术应用于风电设备中不仅可以实现人工智能化控制，同时还可以及时对设备进行自检。鉴于此，我国要大力发展智能化电气自动化工程技术，并结合风电系统的发展情况对该技术加以应用，从而推动我国风电行业发展。