智能化技术在电气工程自动化控制中的应用探析
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摘要：人工智能(Artificial Intelligence)，英文缩写为AI。是二十一世纪新兴起来的一门极富挑战性的学科，是用来研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。如何将人工智能化技术应用到电气工程自动化的控制中，是我国电气工程领域新的发展方向。本文简要介绍了智能化技术，并对智能化技术在电气工程自动化中的应用现状进行了分析，最后展望了智能化技术在电气工程自动化控制中的应用前景。
关键词：智能化技术电气工程自动化人工智能
中图分类号： TU855 文献标识码： A 文章编号：
智能化技术
人工智能作为边沿学科，通常也被称作机器智能，它是社会科学与自然科学的融合。“人工智能”一词产生于1956年的Dartmouth学会上，人工智能是计算机技术的一个分支学科，其研究的重点是借助计算机编程设计来实现模拟人类收集信息、分析判断、识别文字图像和自动做出反应的能力，以便完成一些需要人类智慧才能解决的复杂问题。现有的人工智能研究领域包括语言识别、图像识别、机器人、自然语言处理和专家系统等。其中，专家系统在电气自动化中得到了广泛应用。在电气自动化技术中应用人工智能技术，可以进一步提高电气工程相关系统和设备的自动化水平，提高设备运行和处理的准确性和精确度，从而在保证质量的同时提高整个电气系统的工作效率。这样可以节约大量的人力资源，也可以提高系统的稳定性和安全可靠性。实现机械设备的自动化，使得机械设备在无人参与的情况下自动、准确进行控制和操作，这是电气自动化和人工智能技术的共同目标。
智能化技术在电气工程自动化中的应用现状
电气产品设计
对电气设备的设计进行优化，是一项十分复杂的设计工作，它不仅会运用到电机电器、电磁场、电路等方面的科学知识，与设计者的经验和素质也有极大的关系。在以往的产品设计中，多选择进行简单的实验，或是依照设计者的经验采用手工的形式进行。因此，方案的设计存在着极大的局限性和不合理性，但随着现代化的计算机技术不断运用和发展，计算机技术也逐渐运用于电气设备的设计，这使产品的开发周期大大得到缩短，同时其准确性和可行性也得到了提高。人工智能的进一步引进，及CAD技术的发展，使产品的设计效率及产品的质量都得到了极大的提升。
实现智能的控制功能
人工智能技术可以实现以下的控制功能：1）数据信息的采集和处理，对全部的模拟量、开关量进行实时的采集，并按一定的要求进行存储和处理。2）画面显示，模拟的画面可以真实的反映出系统及设备的运行情况，实时的显示电压、电流等，全部的计算量、模拟量、断路器、隔离开关等都可以自动的生成趋势图。3）运行管理，可以对操作系统中的专家系统加以运用，完成运行日志、报表生成、数据存储、运行曲线等项操作。4）故障录波，可以进行模拟量的故障录波、开关量变位、波形捕捉、顺序记录等。5）操作控制，运用鼠标及键盘实现对电动隔离开关和断路器的控制，对励磁电流进行调整等，同时还可以实现停机或带负荷操作，系统还可以对操作人员的权限进行限制，加强值班管理。6）可以进行在线参数的修改及设定，对软压板的退投进行保护。7）在线分析，可以进行不对称的运行分析及负序量的计算等。8）运行监控，可以对设备的开关量状态及模拟量数值进行实时的智能监控，可以自动的进行事故报警，并对事件顺序进行记录，主要是通过语音、声光、电话图象等进行报警。
智能化技术在电气工程自动化控制中的应用展望
智能化技术在电气工程设计中的应用
电气设备的设计是一个复杂过程，涉及到电气自动化专业中电路、电机、变压器、电力电子技术、电磁场等多门学科内容；对设计者的实际工作经验要求很高，需要大量的人力、物力和财力。而借助于人工智能技术，可以解决很多人脑难以快速解决的繁琐计算和模拟过程，大大地提高了设计中的工作效率和精度。电气设备设计中应该注意不同的算法使用与不同的实际情况，专家系统通常用于开发性设计，而遗传算法常常被用于优化设计。要进行高效率、高质量的设计工作，要求工作人员具有高水平的人工智能软件应用能力和丰富的工作经验。
智能化技术在电气工程控制中的应用
电气自动化控制是实现增强生产、流通、交换和分配的关键环节，提高控制自动化，就能够减少人力、财力投入，提高系统的运作效率和质量。人工智能技术在电气设备控制中的应用主要包括模糊控制、专家系统控制和神经网络控制。在实际应用中，用得最多的是模糊控制，因为模糊控制最简单，且与实际联系最为紧密。下面以人工智能控制在电气传动控制中的应用为例进行介绍。
模糊控制在电气传动控制中的应用主要分为在直流传动和交流传动中的应用。直流传动控制中模糊逻辑控制主要应用于模糊控制器中，包括Mamdani和Sugeno。Mamdani用于调速控制，其规则库是一个if-then 模糊规则集；而Sugeno控制器实际上是Mamdani控制器的特例，其典型的规则是：如果x隶属于A，且y隶属于B，则Z=f（x，y）。这里，A和B 是两个模糊集在交流传动控制中模糊控制器主要用于取代常规的PI或者PID控制器，另外最新研究中，还将模糊神经控制器用于各种全数字的高动态性能传动系统中，得到了一些新的研究成果。
智能化技术在电力系统中的应用
人工智能技术在电力系统中的应用主要包括专家系统、神经网络、模糊集理论和启发式搜索这4个方面。专家系统ES是一个集大量规则、经验和专业知识于一身的复杂程序系统，该系统主要是依靠某个特定领域的专家的经验和知识，进行推理判断，并模拟专家的决策过程，对各种需要专家进行决策的难题进行处理。专家系统由6个部分组成，即知识库、数据库、推理机、咨询解释、知识获取和人机接口。专家系统常用规则是“If-Then规则”，即在满足If条件后执行Then之后的操作。在专家系统的使用中，需要根据新的具体情况对专家系统的知识库和规则库进行更新，以适应发展需求。
模糊理论在电力系统的潮流计算、系统规划和模糊控制等方面的应用得到了飞速发展，因为模糊逻辑能够完成高难度的数学近似计算，对负荷变化和电力生产等不确定因素建立隶属函数，以构建电力系统的最优化潮流模型。
智能化技术在电气故障诊断中的应用
人工智能技术中的模糊理论、专家系统和神经网络在电气设备故障诊断中应用较广泛，特别是在变压器故障诊断、发电机和电动机故障诊断中。目前变压器故障诊断常用方法是取变压器油分解出气体，对气体进行分析来判断故障状态。传统的故障诊断方法无法针对设备故障的不确定性、非线性和复杂性等特点进行诊断，诊断效率较低。而人工智能方法的应用提高了诊断准确率。人工智能技术主要使用模糊逻辑、神经网络和专家系统三种故障诊断方法。如在电动机和发动机的故障诊断中使用人工智能化的故障诊断技术，结合了神经网络和模糊理论，实现了故障诊断知识模糊性与较强的神经网络共同的诊断，相对提高了故障的针对准确率。
总结
随着现代化人工智能技术的不断发展，人工智能控制技术将成为未来生产和发展的一个主要趋势，其在电气自动化的运用也会越来越广泛。不断地对电气设备的人类意识能力进行提高，增强其自动化的控制能力，有效地对模拟量、开关量等数据进行处理和采集，对系统和设备的运行状态实时地进行智能监控，这样才能实现电气操作的智能化。
参考文献
[1]陶梦春. 关于人工智能技术在电气自动化控制中的运用探讨[J].商品与科技：学术观察，2011，（6）.
[2]汤石敏. 基于人工智能技术的电气自动化控制探讨[J].中国科技博览，2011，（1）.
[3]杨波. 应用人工智能技术提高电气自动化控制水平[J].大观周刊，2011，（16）.
[4]梁青海. 人工智能技术应用于电气自动化系统的措施[J]. 中国科技博览，2010，（35）.
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