人工智能技术在电气自动化控制中的应用

刘邦年

（安徽祥源科技股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 电气自动化控制的系统功能

随着智能技术的快速发展，电气自动化在未来的生产和发展中也面临着诸多挑战。科学合理地应用人工智能技术，并在应用中不断进行优化和完善，可有效提升电气自动化控制的工作效率和工作质量，满足社会发展的要求[1]。电气自动化控制具有较为复杂的控制系统和架构，涉及的内容也比较庞杂。电气自动化系统离不开控制程序的应用与实现，而自动化控制可有效提升工作效率，减轻人工劳动量，并进一步提升电气系统的运行质量和效率。

在电气自动化控制系统的应用中，电气设备的运行由预警技术和职能监控技术组成。人工智能技术的应用使计算机系统代替了人工巡查，提升了准确性，是电气自动化控制稳定运行的核心保证。通过使用智能监控技术能够达到自动报警效果，使电气设备的运行更加顺利，避免重大事故的发生。电气自动化系统在运行中应准确并完整地记录设备故障，合理应用控制系统，提高工作水平。

2 人工智能的概念及应用特点

2.1 人工智能技术的概念

人工智能技术在人们的日常生活和工作中得到了广泛应用。它随着人类社会科学和自然科学的发展而产生，包括了以计算机为基础的多学科内容[2]。人工智能与人类智慧接近，进行以计算机为基础的编程，模拟人类思维收集和利用信息数据，并对数字和图像等不同信息做出识别判断。人工智能技术作为高科技的新型技术，属于计算机领域的分支，在应用中分析、研究以及开发不同的内容，并将这些内容融为一体。人工智能技术在各个行业中的应用和发展，能够有效降低人力和物力成本，提升仿真精度，应用于工业能够提升操作的准确性。

人工智能在20世纪中期发展成型。随着云计算等技术的发展，人工智能技术得到了快速提升，为社会各个行业带来了明显变化，同时广泛应用于电气自动化控制方面。人工智能技术结合计算机系统或其他设备，可满足相关口令的各种智能要求。例如，我国智能手机的快速发展，主要依靠智能语音技术通过手机指令满足用户的各种使用需求。电气自动化控制应随着时代的发展，结合人工智能技术，改变传统的生产模式，从而不断提升电力系统的工作质量与效率，促进电力企业的发展。

2.2 人工智能技术在电气自动化控制中的应用特点

2.2.1 人工智能技术的应用范围比较广泛

电气自动化控制在传统的应用中只能对系统的某一部分做单向的信息传输，优势在于能够对单个部分起到很好的控制效果，但无法对系统的其他部分实施有效控制[3]。人工智能技术的应用可以把传输单向信息变为传输网络信息，全方位地控制系统。情况紧急下，根据实际情况处理数据迅速解决系统故障，从而保障系统的安全稳定运行。

2.2.2 人工智能技术的操作比较简单

运行电气自动化控制系统需要熟悉工作原理，了解各元部件的连接关系，对各项资料数据进行综合分析对比，耗费的时间较多且难免出现错误。而运用人工智能技术能对繁杂的系统数据进行快速和可视化的分析研究，提高了自动化控制效率，减少了人力资源的浪费，也降低了错误率。因此，日常工作中技术人员可利用人工智能技术全面把握系统，方便快捷地获取运行参数，并及时校正系统中的错误连接点，避免浪费时间，提升其安全性和可靠性，将节约的人力资源合理应用于设备检测环节，从而提升人员利用效率。

2.2.3 提高电气自动化的准确率

电气自动化控制中出现的错误将严重影响工作的准确性，且需花费大量的时间进行校验，影响工作进度，不利于企业的长远发展。人工智能技术可通过计算机系统分析并检测数据信息，有效降低电气自动化的计算错误，从而提升电气自动化的精确程度。同时，人工智能技术加强了电力系统运行的稳定性，提升了电力系统的操作性以及电气自动化控制的效率和准确性。

2.2.4 统一操作标准

人工智能技术能使电气自动化设备所设定的参数与实际工作参数一致，避免受到外界因素的影响或发生人为疏忽导致的故障，提升工作效率。稳定的自动化控制是电气系统运行的基础，人工智能通过计算机系统操作设备，使自动化控制稳定运行，可为企业产品质量提供保障，从而提升企业的经济效益，促进企业长远健康发展。

3 人工智能技术在电气自动化控制中的具体应用

3.1 在电气自动化设备中的应用

电气设备是保证电气自动化系统顺利运行的基础，其设计工作非常重要。电气设备的设计具有系统性和复杂性，包含电机和电路等多门学科知识[4]。随着科技的不断发展，电气设备的整体质量不断提升。人工智能技术在电气设备设计和操作中的应用，能有效促进电气设备的发展，提升其在电气系统应用中的质量和效率。工作人员在操作时会受到外界的影响，如操作失误、情绪控制以及对设备原理不理解等，从而造成设备控制的不稳定。人工智能技术使操作具有一致性，避免了上述情况。人工智能的关键要素是计算机系统，通过编写计算机程序智能控制电气装置。例如，机械继电器工作速度较慢，如果应用人工智能技术编写的PLC程序控制开关量，可以通过虚拟继电器提升运行速度，且操作者不用花费大量时间等待继电器的反应。利用PLC程序控制断路器，能有效监控短路情况，提升电气系统的运行效率，并优化电气设备的运行环境，解决以往工作中存在的难题。

3.2 在诊断故障中的应用

电气系统运行中由于各种因素的干扰会发生故障，在故障发生前一般会有征兆，且不同的征兆可能会产生不同类型的故障[5]。电气设备的平稳运行是保证电气系统有效控制的基础，采取措施预防可能发生的故障，可有效保证电气设备的稳定。此外，需定位已经发生故障的电气设备，及时对其进行维修保养，以保证其稳定运行。

将人工智能技术应用于电气设备的故障预防和修复，能有效提升设备运行的安全稳定性。人工智能技术中的专家系统技术、神经网络技术以及模糊理论技术具有故障诊断能力。例如，在变压器出现故障时，传统的诊断需要利用复杂化的技术，投入大量的人力、财力以及物力等，且故障排除遇到的困难较多。如果不能准确分析数据会使故障诊断出现误差，严重影响了电气系统的稳定性和安全性。应用人工智能技术在进行电气设备的故障诊断中能实现自动化诊断，准确判断设备的故障问题，节省了检测时间，从而为后续的故障处理提供准确的数据和充足的时间。

3.3 在电气控制中的应用

电气控制是电气自动化系统的重要内容，其稳定运行能有效提升整体电气自动化控制的运行质量和效率。在电气自动化控制系统中合理应用人工智能技术，需充分发挥人工智能技术对神经网络、模糊系统以及专家系统的有效控制。人工智能技术可通过交流或直流传动方式进行模糊控制，以达到良好效果。模糊控制中模糊推理和语言变量的技术核心应结合专家系统科学地应用模糊控制器，通过计算机系统构建闭环结构[6]。专家系统仿效专家经验和控制理论进行计算，具有较强的自动化控制能力。它灵活的选择控制率能很好地适应各种系统，进一步优化调控参数。神经网络在电气自动化控制中也备受关注，具有良好的发展前景。

3.4 在日常操作中的应用

电气自动化控制的操作过程比较复杂且繁琐，需要遵守严格的技术标准和要求。在操作中如果出现问题可能会影响电气系统的稳定运行，不仅给企业带来严重的经济损失，而且可能会造成人员伤亡。将人工智能技术科学合理地应用于电气自动化控制的日常操作，能够有效简化操作程序，避免故障发生，提升设备操作的精准性和工作效率。同时，人工智能技术具有简单的操作界面，可实现远程控制操作，并可以对日常操作中常见的问题采取良好的处理措施，有效控制事故的发生风险，确保电气系统整体运行的安全。

4 人工智能技术在电气自动化控制中的案例分析

4.1 人工智能技术在智能断路器中的应用

某变配电站由于用电负荷较大，近年来发生了数次断电事故，甚至引起电力火灾。经当地管理部门核查后，对电力系统进行了智能化改造。设计的智能断路器是将人工智能应用于传统断路器，改善传统断路器工作滞后的缺点，利用人工智能技术提前预测问题，提升电力系统的安全性。在该变配电站中，智能断路器的设计采用五连杆的自由脱扣器机构，通过合闸电磁铁的释放按钮完成闭合操作。当地发生电力火灾时电流不超过2 000 A，因此将额定工作电流设定为4 800 A，从而有效降低了火灾发生的风险。

智能断路器设计的核心技术包括单片机技术、传感器技术、通信技术以及数字显示技术，其中单片机技术能够存储所有可能引发火灾的危险模型。研究人员经过分析变配电站近年来的火灾情况，收集当时的电压和电流数据样本，并将这些样本投入单片机中进行训练。训练完成后的单片机与传感器和显示设备连接在一起，可很好地监测线路，完成对故障的检验。

在完成智能断路器的改造后，技术人员通过改变参数进行了危险试验、临界值试验以及安全试验，检测智能断路器的报警状态，结果如表1所示。

表1 模拟实验结果

可见，投入使用后，智能断路器有效完成了报警和保护动作，保障了变配电站的用电安全。

4.2 人工智能技术在变压器监测中的应用

某变配电站在改造电力系统时决定利用人工智能技术加强变压器监测，一方面收集和积累数据信息，另一方面实时监测变压器功能、供电稳定以及用电安全。为保证智能监测的有效性和准确性，应收集对象参数，训练智能设备，建立模型。例如，在监测变压器中，变压器在一般工作状态下的工作温度为50～70 ℃，出现故障时电阻阻值会增加，因此智能监测应将变压器温度作为核心指标。在实验时应收集30个工作日内的变压器信息，通过调试了解不同负载下变压器的温度变化，构建低负载、中负载、高负载以及过负载模型。同时，收集不同故障时变压器的温度，将得到的数据输入单片机中获取样本，并根据随机森林法进行机器训练，精准归纳故障类型。单片机与传感器相连接，在发生故障时可及时发出警报。

智能系统包括单片机、通信结构、传感器以及其他附属部分，实时监测变压器附近配置的智能系统，精准显示变压器工作状态下的温度值。异常情况发生时，智能系统能够及时识别故障并发出警报。工作人员对相关输入参数进行模拟试验，试验结果如表2所示。

表2 报警反应模拟实验结果

试验结果表明，智能系统在变压器监测的应用中运行良好，充分体现了人工智能技术在电气自动化控制中的应用效果。

5 结 论

随着科技的不断发展和经济水平的不断提升，各个行业的发展更加智能化和科技化。电气行业的生产和发展应满足社会的需要和人们生活的需求。人工智能技术的应用于电气自动化控制发挥了重要作用，有效提升了工作质量和效率，保证了电气系统运行的稳定性和安全性。电气企业在发展中应顺应时代潮流，结合电气行业的优势和特点，不断创新技术，推动人工智能技术的应用和优化，从而促进电气企业的健康发展。