浅谈电气自动化控制中的人工智能技术

国网建始县供电公司 陈久慧 谢文

随着时代的发展和进步，我们国家的科技水平日益提高，在一些技术的研究开发中，正逐渐向自动化和智能化发展。将人工智能技术引入到电气自动化控制中，实现人工智能技术和电气自动化控制有机地结合起来正是大势所趋。运用人工智能技术，可以大幅度地减少电气技术的使用费用，提高电气技术的运行效率，保证电气技术在实际应用中的安全性，减少事故的发生。因此，持续加大人工智能技术对电气自动化控制中的研究和应用是非常有实际意义的。

1 人工智能技术在电气自动化应用中的概述

人工智能技术，也就是所谓的AI 技术。人工智能技术是以信息技术为基础，通过图像识别、语言识别和计算机等技术来实现智能化应用。目前，我国非常重视人工智能技术的发展，并将其应用到各个领域。在电气自动化的进程中，也逐渐采用了人工智能技术，比如，在自动化仪器和信息处理领域，都是由人工智能来完成的。在电气自动化方面，利用人工智能技术可以极大地弥补传统的人工方面的不足[1]。具体来看，将人工智能技术应用于电力自动化领域，可以极大地节约人力，降低不必要的人力和物力，简单来说就是引入了人工智能技术以后，就可以利用人工智能来收集、分析、处理数据，这就大大减少了人力资源的消耗。同时，由于采用人工操作，很可能会因为操作不当而造成故障，所以，在人工智能的应用中，电气设备可以利用计算机技术，对整个系统进行监控，从而有效地避免了人为的失误，所以，只要保证电气设备和人工智能技术的硬件配置，就可以保证电气自能化运行的准确性。另外，将人工智能技术运用到电气控制系统中，可以保证电气设备的标准化和性能，通过人工智能技术，可以实现电气系统的自动控制，从而提高电力系统的运行效率，同时也可以通过信息化的设备来控制系统的运行，而不是简单的重复生产。这样就可以在很大程度上保证产品的标准化和一致性，从而保证了产品在生产中的质量。

2 人工智能技术在电气自动化应用中的优势

2.1 稳定性

人工智能技术的发展离不开信息技术的发展，正是信息技术的发展为人工智能发展提供了有力保证。目前，人工智能技术正在朝着更加完善和稳定的方向发展。经过几年的发展，信息技术发展日趋成熟和稳定，为人工智能技术的发展和应用提供了坚实的技术支撑。所以，以信息技术为基础的人工智能技术，也可以保证系统的正常工作，并且具有很高的稳定性。在电气自动化作业中，利用计算机信息技术实现了对设备的信息化管理，并对其进行了周期性的维护，从而保证了生产的平稳运行。一般而言，人工智能技术只要设置特定的参数，就可以完成一系列复杂的工作，比如对设备进行维修，对故障进行人性化的汇报，这样既可以节约大量的人力和资源，又可以保证维修的精确度和稳定性[2]。而且，将人工智能技术运用到电气自动化系统中，可以对电气自动化系统进行及时、准确的检测和维修，保证了电气自动化设备在长时间的使用中的安全性。

2.2 便捷性

相对于传统的人工作业方式，由于采用了人工智能技术，使得电气化的运行变得更为方便。在传统的方式下，要耗费大量的人力、物力、财力，并且在运行的时候，会有一些人为的原因造成系统的故障，所以在人工智能的运用下，这些问题都可以得到很好地解决。通过将人工智能技术和电气化技术相结合，极大地改善了电子控制技术的使用，实现了自动化、智能化的数据处理和设备的操作。在电子系统中引入智能化元素，使得电子系统和电子设备操作更加灵敏和智能化。因此，相对于传统的控制方式，引入人工智能机术在电气自动化设备上的应用将更加方便，是对电气自动化技术的一种改进和完善，推动了电气化的发展。

2.3 实用性

人工智能技术是一种以多项技术相结合而成的技术，它是以计算机技术和智能化技术为核心，通过对人的行为进行特定的仿真，从而实现各项领域在人工智能技术的应用。将智能技术和电气系统结合起来，就等于为电气系统的运行提供了更加精确、稳定、先进的安全保障。人工智能技术能够在最大限度地减少损失的前提下，根据设备的实际使用状况，对设备进行合理的响应，从而保证设备的安全。同时，利用人工智能技术可以大大节约人力、物力，为相关企业节约大量的资金，提高生产效率，节约能源，降低生产成本，具有很强的实用价值。

3 人工智能技术在电气自动化控制中的主要应用场景

3.1 电气设备设计

电气设备在电气自动化系统中占有举足轻重的地位，其运行状况直接影响到其控制能力的上限和下限。为了间接地提高电气系统的工作效率和电气系统的控制效果，需要将人工智能技术运用到电气系统的设计方案中，使其具备一定的智能判断和环境感知能力，从而在不需要人为干预的情况下，实现对设备的正常工作。比如，在电气装置上安装一个微控制器和一个执行元件，在监控到该装置的异常情况时，控制器就可以判定该装置的行为状态，并对该执行元件发出暂时断路、充电和放容等控制命令[3]。

3.2 故障预警

将人工智能运用在电气系统的操作过程中，通过传感器等终端感知装置，对现场的温度、电流、电压等进行连续的采集，并向系统的后台发送数据。然后，经过预处理，将监控信号转化为可辨识的数据，将监控数据与测量数据进行比较，当两者的误差超过一定范围，或者操作参数出现异常变化，则表示电气系统的实际工作状况与实际情况不符，系统会发出相应的故障预警，以便于工作人员迅速发现问题，并采取相应的处理措施，避免由于故障未及时处理导致电气设备烧损等严重损失。在故障预警方面，与自动控制技术相比，人工智能技术具有更大的优越性，除了通过对实时监控和整定值的比较，还可以通过现场实际情况进行有逻辑地分析采集到的数据，从而了解设备的工作状态，判断设备的故障征兆，并在识别到故障征兆后就报警，无需等到出现实质性故障问题后再发送自动报警信号。

3.3 故障排查诊断

首先，在故障诊断方案中，通过设置PLC 控制器等设备，在电气自动控制系统中设置几个自检信号，利用智能芯片，对高压变压器、电机等电气设备进行图像处理、电路诊断、频率参数分析等常规手段，对变压器、电机等电气设备进行故障诊断，一旦发现故障，或者故障曲线与故障特征的相似性达到一定程度，就会对故障进行预警和诊断。而故障诊断的基本原理就是通过对设备数据的不断收集、分析、补全、标注等数据的处理，然后利用人工智能技术对设备的关键特征进行建模，从而对设备的剩余寿命进行预测，并进行故障判定。其次，在故障诊断方案中，以专家智囊团为基础，通过分析故障设备的运行参数，提取出具有高相似性的故障实例，并将故障的设备参数与同类案例中的电流、电压等参数进行比较，从而确定故障类型、原因及故障发生的原因，并通过智能算法，自动产生故障诊断报告、应急处理方案和维修方案。此外，员工还可以利用系统的追溯分析工具，从系统数据库中获取故障发生前后的设备运行数据，了解设备的故障发展状况，并通过追溯分析结果与故障诊断结果的一致性，为故障诊断的准确性提供了双重保障。

3.4 电气设备闭环逻辑控制

在电气设备控制过程中，人工智能技术将采取闭环逻辑控制方式，把受控对象的状态信息反馈到输入端，对比输入值和反馈信息，根据二者偏差情况来下达相应纠偏指令，直至系统输出情况达到预期要求为止。如此，在无人工干预前提下，系统可以自动纠偏受外部环境、设备老化、设备长时间运行等因素影响而偏离的运行参数，避免参数误差持续积累而引发设备故障等一系列连锁问题。如此，工作人员仅需提前编写控制程序、设定各项参数整定值与划定偏差范围、不定期检查系统运行状况和着手解决设备故障等突发问题，即可保持电气设备乃至电气工程的良好运行工况，无需全程参与到电气控制过程当中，这有利于简化控制流程与减轻工作负担。此外，考虑到现场环境与设备状态并非一成不变，由电气控制系统定期对既定整定值的合理性进行分析，综合分析现场环境条件、控制要求、电气设备运行状况等因素，重新计算电压、电流、电机转速等电气参数的最佳整定值，从而解决因现场环境等要素发生变化后固有整定值缺乏实际参考价值的问题。

3.5 状态监测

在早期的电气工程中，建立的电气自动化控制系统对故障的处理能力十分有限，往往都是在发生故障后，才会采取自动报警、故障诊断、切断故障部分与正常部分的联系，但是长此以往，会对企业产生重大的经济损失。为此，必须将人工智能技术运用于状态监控场景，通过对设备运行状况，进行及时采集，并根据历史运行情况进行预测，判断设备超载、欠压、过流等故障的发生概率，当故障发生率达到一定程度后，及时调整设备运行参数，停机检修等措施，将设备的故障隐患消除于无形，从而防止设备故障，造成实质性损失。

4 人工智能技术在电气自动化控制中的运用难点

4.1 人工智能技术成本控制

当前在电气自动化控制中提出了一种基于神经网络的新方法，即基于神经网络的方法来实现对环境变量和技术参数的控制。但是，在电气自动化系统中运用人工智能技术进行管理和技术优化，可以解决一些具体问题，但是从技术尚未完全成熟和长期的发展趋势来看，必须根据其发展的核心特征和发展趋势，对其进行成本控制。所以，将人工智能技术推广到电气自动化领域，就必须在技术成本控制方面进行优化，加大技术内容的深度开发，以及技术创新和集成力度，以此降低技术应用成本。

4.2 设备软件及硬件系统优化

对设备的软硬件系统进行优化，是将人工智能技术应用于电气自动化的前提，不同性能的电气自动化装置，其控制逻辑和软件编程都有差异。根据不同的电气自动化装置，如何进行软硬件的优化，是实现智能化技术应用的最大优势。但在目前的电气自动化领域，由于采用了人工智能技术，存在着技术分化、技术整合困难等问题。一些尖端科技的应用，使其能够比较完整地将人工智能技术应用到电力自动化装置中，但由于其使用门槛较高，无法满足中小型电气自动化装置的需要。一些比较成熟的人工智能技术的优化，由于技术滞后，不能充分利用其核心优势。

4.3 技术适配效果及电气自动化设备的调试

将人工智能技术用于电气自动化设备的技术调试是非常重要的，它有助于提高故障诊断的效率和强化数据参数的管理。比如，在变频恒压水箱中，要解决变频恒压水箱在各种工况下的排水量控制、压力控制、数据分析和故障排除等问题。通过人工智能技术，可以提高变频恒压水箱的稳定性，防止变频恒压水箱出现过负荷和频率变化，增强变频恒压水箱对数据的控制和分析能力，解决一些结构性技术问题对电气自动化设备稳定运行的影响[4]。

5 基于人工智能的电气化的应用策略

5.1 优化设计领域

在电气设备的设计中，往往存在着极其繁琐的工序。比如：相关电路、磁场等领域的设计，需要有大量的理论知识和丰富的设计经验，将以前的设备用试验方法完成。在信息技术发展过程中，若将电子产品的手工采集逐渐转变为人工智能形式，可以大大缩短产品的研发周期，藉由电脑CAD 技术，可以有效地提高设计者的设计品质与效能。电气设备在人工智能中的应用主要体现在两个方面：（1）遗传算法；（2）系统算法。与传统的遗传算法相比，由于其本身具有的优势，使得其计算精度得到了极大地提升，因此被广泛地应用于电气系统中。

当电气系统发生故障时，系统算法可以通过捕获数据，并与系统算法相结合，实现对电气产品的有效分离。

5.2 诊断应用

电气设备的运行一般要求各个部件协同工作，因为某些部件如发动机、发电机等会出现故障，从而导致整个电气系统的运行中断。因此，为了确保项目的顺利进行，必须在设备的操作中持续加大对项目的检查。然而，常规的故障诊断方法往往无法及时地找到故障的根源，从而造成资源的浪费。因为许多电气故障都是突发事件，为了对故障进行有效的预报，可以在电器上增设一个故障警报，当计算机的控制系统发现设备有问题时，会将工作状况发送给控制中心，从而使整个操作过程结束，从而减少产品的损失率。利用人工智能控制系统，能够在设备出现故障之前，对设备进行实时的预报，并将网络神经控制与人工智能技术相结合，在极其复杂的操作环境中，快速地发现故障的根源，极大地提高了设备的诊断效率，降低了企业的各种损失。

5.3 在电气控制领域的应用

人工智能控制在电气生产的全过程中起着举足轻重的作用，它能保证电气系统的正常运转。然而，在电气自动化系统中，由于其控制程序严格，且对设备的控制过程十分复杂，故可充分发挥计算机的运算功能，从而提高电气控制的精确性。工作人员可以利用人工智能技术的自动计算、预测结果、精确控制等运算特性，通过一个简单的控制界面，完成对系统的遥控，并自动存储有关的数据和计算结果，并通过图形的方式显示出来，方便操作人员日后的控制。

5.4 将智能应用融于电力系统

电气系统的控制方法主要有专家系统和神经网络两种。专家系统的相关应用软件比较复杂，针对电气系统在运行过程中遇到的问题，进行实时仿真，并对其进行情景判定，再结合实际情况，认真研究电气系统的数据和领域，适时地更新数据库，使之适应人类的需求。与传统的神经网络相比，这种算法更具灵活性，它采用了特殊的存储模式来处理大量的电气系统数据，并利用神经网络的分类特性对数据进行分类，以输入和输出的形式显示系统数据。所以，在电气系统中运用人工智能技术，可以建立一个电气产品的预测模型，在短时间内，可以对有关的产品进行预测，并给出相应的预报，为技术人员提供综合的数据分析，提高电器的使用效率。

6 结论

总之，人工智能技术是对电气自动化的一种扩展，在电子信息技术飞速发展的今天，它作为先进技术的典型。在人工智能的支持下，将人工智能技术运用到电气自动化的控制中，实现了对电气自动化的管理，这将大大促进电力系统的智能化，从而大大地提高了电气自动化的质量和效率，降低了企业不必要的投资，使得整个电力系统的生产效率得到了极大地提升。