智能化技术在电气工程自动化控制中的应用研究

李建林

（青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266000）

引言

社会变革脚步加快，带来了不同领域的改革与创新。在各个市场当中，缺乏创新将会面临被淘汰的危机。这几年，电气工程及自动化应用成为一种新潮流，智能化技术已经被引入到电气工程生产的各个方面，极大地提升了电气自动化生产效率与水平，为人们供电生产提供了安全保障。与此同时，合理引进智能化技术，可以有效促进不同企业的长远生产与发展，确保企业核心竞争力。因此，电气工程单位应该有效研发智能化技术手段，保证电气工程与自动化技术的良好配合，促进企业变革。

一、控制策略研究

（一）电气设备状态参数采集

电气工程自动化控制原理是根据计算预期电气设备运行参数和实际运行参数之间的偏差量，然后通过智能算法得出控制量，从而控制电气设备运行的一种方法。基于此，首要环节就是采集电气设备当前的运行参数。电气设备当前的运行参数的采集一般通过各种传感器来完成。传感器是一种利用前端敏感元件获取状态量信息，然后按一定规律变换成为电信号，并进行预处理，提高信号质量，最后进行模数转换，输出检测值，完成状态参数采集。

（二）控制量计算方法

基于上述环节采集到的电气设备状态参数，本章节进行关键的控制量计算。控制量计算方法目前主要有两种：一种是PID 技术，另一种是模糊技术。下面对这两种常用的技术进行具体分析。

1.PID 技术

PID，由“比例、积分、微分”三个英文单词的首字母而来，因此顾名思义，控制量通过这三部分运算而得到，具体过程如下：步骤1：输入给定值；步骤2：计算给定值和实际值之间的误差。误差差值的数学表达式如下：

式中，F（t）为给定值和实际值之间的误差；p（t）为给定的预期电气设备状态参数值；q（t）为利用传感器检测出来的电气设备状态参数实际值。步骤3：将误差划分为比例、积分、微分三部分。其中，“比例”的作用给误差分配一定的比例关系。一旦控制系统出现偏差，这一部分就会马上发挥作用，调节比例偏差。积分在其中发挥的作用是去除二者之间稳定误差，简单说，通过不断累积误差来抵消电气设备实际运行中出现稳定误差[4]。微分的作用则是反映电气工程设备运行过程中偏差出现的规律性。根据规律性，可以对未来出现的偏差进行预测，以便提前进行调节，加快系统反应时间。步骤4：根据“比例、积分、微分”的运算，得出控制量。运算公式如下：

式中，y（t）为得出的控制量；kp 为比例系数；Ti 为积分时间常数；TD 为微分时间常数。步骤5：根据得出的控制量控制电气设备运行。

2.模糊技术

模糊技术是一种利用数学模糊理论来处理误差量，以此得出控制量的一种方法。下面对模糊技术的具体过程进行分析。步骤1：模糊化。模糊技术，从名称上就可以看出所有过程都是以一种模糊的形式进行，因此首先需要将给定值和实际值之间的误差精确值转化为模糊矢量。步骤2：知识库。知识库的作用是为后期模糊推理提供依据。在这里，主要包括数据库和规则库。前者起到存储作用，后者编写推理时用到的规则。步骤3：模糊推理。根据建立模糊规则，推理得到电气设备的控制变量。步骤4：利用模糊规则推理得到数据自然也是模糊形式的，而在实际控制中，则要求精确控制数据值，因此在推理出模糊控制变量后，还需要将其转换回精确值。以上这一过程被称为去模糊化或者解模糊。去模糊化或者解模糊目前主要包括最大隶属度法、加权平均法（重心法）、中位数法等三种。

二、分析当前电气工程自动化运行现状及不足

（一）电气工程自动化发展情况

从过去到现在，电气工程自动化不仅取得了一定的成绩，同时电气自动化在不同的领域中得到广泛应用，促进了电力资源的有效整合与共享，保证了电力系统的稳定性，安全性，增强电力系统使用效率，促进了资源的合理分配。可以说，电气工程自动化系统，进一步提升了电气工程的合理性安排，保证电气系统设备的运行。

（二）电气工程自动化存在的不足

当前，电力系统在我国各个领域当中占据着重要的地位，因此国家与企业对自动化电气工程高度重视，增加了投入，保证其稳定运行。然而，在实际运行过程中，电气工程仍然存在一定的问题。例如，由于电气系统中涉及到的行业较多，但缺少标准化的统一管理制度，加剧了行业管理困难，降低整体电气系统的运行效率，使工作量不断增加。同时，电气工程自动化机械化发展难以契合智能化的基本需求，无法促进电气行业的快速发展，虽然自动化程度已经较高，但是仍然存在不规范的问题，严重影响其后续发展。

三、智能化技术在电气工程自动化控制中的应用

（一）设备运用方面

新科技背景下，相关技术的成熟和运用极大地推进了机械化水平的提升，尤其是智能技术的快速发展，大批“机器人”进入生产车间，使得企业节约了大量人工成本。与传统工作人员相比，“机器人”不仅具有绝对听从指挥和服从指令的特点，还具有高超的工作能力，因而在实际工作中会创造出比人更多、更大的工作价值，而且企业在使用机器人的过程中，只需要承担购买、养护、维修等费用，没有其他额外支出，有利于控制成本和提升效益。由此可以看出，智能化技术的应用对于推动社会生活与生产具有积极的促进作用。在电气工程工作领域中，其自动化设备存在技术缺陷和应用不足现象，这不仅会造成一定的资金、技术浪费，而且会影响整体工作效率，应用智能化设备则可以改善和弥补这些不足。比如自动化生产能提升工作质量和效率，但遇到特殊情况则会严重影响生产，甚至滋生危险事件，结合实际情况合理使用智能化技术则能有效改善和优化工作流程，在最大限度上降低工作难度和减少工作风险性，从而使日常生产变得更加安全、高效。

（二）控制管理方面

电气工程的各项工作流程都必须要给予严格控制和管理，否则一旦出现体系漏洞或工作失误，会对整体工程效果造成巨大影响。在智能化技术未取得突破性进展时，电气工程的各个工作环节基本上都由人工操作完成，故而会因工作人员素质和能力参差不齐、工作时间和精力有限，致使把控水平难以稳定，自动化控制效果不够理想。因此，为减少人为操作失误，降低工作压力，要在电气工程的各项工作中结合实际加强运用智能化技术。比如传统的电气工程控制系统，其工作方法主要是依托自动化技术和工作人员的管理，整个系统中的某个对象进行控制，但因缺乏统一性、工作人员能力不一、自动化技术不够先进等，使得控制系统功能的发挥受到极大限制；利用智能化技术代替传统电气控制器，可构建更加复杂和高效的控制模式，既能提升技术水平和管理逻辑能力，又降低了人为操作失误所带来的损失，有助于控制好各个设备的定时、计数和顺序，从而保障电气设备的安全运行。

（三）智能技术应用于电气工程设计中

电气工程的设计环节直接影响到后续的运行，因此合理应用自动化技术能够保证电气工程设计水平，转向信息化方向发展。由于电气设备设计复杂繁琐，细节性较多，因此需要精准测量与计算。但是过去电气工程设计，主要依赖于人工操作进行推算与计算，难免出现数据偏差，甚至威胁电气工程的整体安全性，不利于后续工作的有序操作。引入智能技术到电信设计中，能够充分发挥计算机的优势，通过录入数据避免出现误差，增强了设计方案的实用性，保证后续改进方案操作简单便捷，从而促进电气工程的开展。如图1 所示。

（四）智能化技术在电力系统中的应用

现阶段，电力系统中合理应用自动化技术能够有效解决一些细化的问题。众所周知，智能技术已经在电气工程中占据较为关键的地位。但是，由于电气系统自身相对复杂，要收集整理不同数据，同时应该整合长时间运营经验与工作模式，因此对电力系统的要求较高。一般技术难以满足电气工程的需要，而智能化技术作为一种新技术，可以满足时代发展的基本需求，并与电力系统完美契合，一旦电力系统运营中出现一些细节性问题，可以采取自动化技术进行检测有效解决。例如，一些电力设备出现设备故障，可以利用自动化技术查找故障的原因，及时采取合理的措施进行补救与维修，以确保电力设备的稳定运行。反观过去，风电厂维修员都需要依靠自身的工作经验以及专业知识查找相关故障原因，工作效率低，难以保证故障查找精准性。因此，要充分发挥自动化技术的有利优势，快速找到设备的故障点以及检测方案，保证电力系统的安全运行。

结束语

目前我国不仅在经济方面有了新突破，在技术研究方面也取得了一定发展，各类先进技术出现并得到了广泛应用，智能技术就是其中的一种。对于追求效率和精度的电气工程自动化控制来说，智能化技术具有适宜性，能够推动行业更快发展，具有较强影响力，是行业的福音。出于行业发展考虑，现阶段应当加强智能化技术的研究，以提升电气自动化控制系统的安全性和稳定性。