数学在电气自动化技术中的应用研究

马东娟

(宁夏工商职业技术学院人文教育学院,宁夏银川 750021)

0 引言

当代社会,经济进步无疑带动科技研发,电气自动化技术就是众多先进技术中的一种,当前国内的电气自动化领域已大量融入数学,将数学思维、软件等融入至自动化技术中,为电气自动化技术的开发与创新提供有力条件。站在我国电气自动化发展现状来看可发现,由于在该方面的投入较少,使得电网处于超负荷状态,而经济发展与社会建设都需得到电力支持。所以,有必要发挥数学作用,将其投入至自动化技术中提高技术含量,为促进我国科技与经济共同进步提供保障。

1 电气自动化技术发展现状及趋势

1.1 现状

现阶段,电气自动化技术已经较为成熟,并在多个行业有所应用,站在其发展角度来看,有着良好的发展前景。比如在电力系统中有着广泛应用,通过融入电气自动化技术可以提高系统工作质量[1]。由于该技术已经实现全自动化操作,可以对电力系统实施24小时实时监测,对系统运行状态进行在线监督,当发现存在问题时可以及时发出警报。同时还可利用电气自动化技术建立管理、监督、远程控制系统,全面实现电力系统自动化运行大,不仅降低人工劳动密度,也降低人工成本。

1.2 发展趋势

进入新时期将电气自动化技术和数学相结合,既是当前的研究重点,也是发展趋势。数学虽然是一门独立存在的学科,同时也可在其他领域中加以融入,从而发挥数学作用。在电气自动化技术中引进,则可以丰富技术功能,提高技术应用稳定。数学在电路级、多能源混合发电系统、器件级等研究工作中发挥积极影响。

2 数学在电气自动化技术中的具体应用

2.1 数学思维的应用

数学思维是在数学知识的综合下生成的,其本身就包含了丰富的数学理论知识,而通过这些知识可以解决实践难题。将这种思维应用到电气自动化技术中,也可以解决技术问题。电气自动化与数学之间有着某种特殊关联,数学思维可以用来解决电气自动化问题。面对领域中的许多难题,往往可以将其转变成数学知识,在实践中发现应用比较频繁的便是泛函分析。该分析理论将函数、几何等众多数学知识点融为一体。这也充分说明在使用数学思维解决电气自动化问题时会使用到这些数学理论。泛函数能够将无限维度、空间函数加以实现,并使其体现在现实问题上,而在实际解决问题时可以通过模拟无限维度有效判断与解决自动化问题。在电气自动化技术中的实际应用可体现在以下几方面。

其一,处理电路信号系统。在没有使用数学思维之前,技术人员一般都会使用自己熟练的方式处理电路信号系统,往往是借鉴经验,但这种方式难免存在处理不当的情况。在使用数学思维以后,则可以将现存的技术问题转变为数学性问题,从而将电路信号系统处理过程当作数学问题,再利用数学知识解决,以此来提高处理质量[2]。就比如,在解决串联电路电压与电容关系时,若电压是激励,那么便可将电容的两侧当作响应。在解决该问题时,如果技术人员缺少经验那么就无法解决现实难题,这时就需应用数学思维对已知信息进行剖析,随后构建模型。在掌握基尔霍夫定律的基础上,对差分、二阶线性微分等方程进行求解,从而获得电容与电压的关系式,最终解决实践难题。

其二,测量电机定子温度场。由于电机定子的温度场本身就属于维度概念内容,技术人员通常都是通过专门的仪器设备来进行测量,这是使用比较频繁的方法。当前已有不少技术人员通过数学思维获得温度场数据。以温度场为核心融入数学理论进行剖析,并构建对应的数学模型,在获得模型后便可从中了解温度场是否满足三维矢量场。因为径向通风口中的物体流动速度和三维矢量相符,这时如果温度场满足三维矢量场,那么技术人员便可以与电机表面散热系数相融合加以计算获得定子温度场相关数值。

其三,规划输电网。当需要规划的输电网范围较为广泛时就可以利用数学思维实现高质量规划。由于规划对象的覆盖范围和规模均较大,如果使用传统规划流程会受到许多因素制约,其中也涉及到了许多环节,很难达到规划目的。数学思维得出现可以化繁为简,把一些不必要的流程进行简化,同样建立在数学理论知识基础上,对思维予以延伸。技术人员可以通过建立泛函数模型进行计算,便可在短时间内实现规划。数学思维的应用有效减少了计算时间,技术人员只需对规化解模式进行优化即可,并不需要像传统算法一般进行蚁算分析[3]。正是由于数学思维有着鲜明的辅助性,在电气自动化技术中的应用十分丰富。

2.2 数学软件的应用

说到数学软件不得不提到Matlab,这是一种功能较多、实用性较强的数学软件。虽然也有其他几种数学软件,但Matlab的应用最为广泛。该软件可以对许多复杂数值加以计算,且所耗时间较短,最终的计算率极高,可以有效代替人工计算。光从功能来看,Matlab软件主要包含了数值、符号、矩阵计算及图形处理等功能,从内容上来看Matlab软件中包含了许多电气自动化技术经常使用到的数字和公式等。可以通过这些内容和功能构建相应模型,在解决现实技术难题中发挥积极作用。比如,在设计电气自动化图纸时,就可以使用Matlab软件。电气自动化图纸的内容主要包含符号、数字、概括图等,在传统的设计方法中虽然也可以呈现这些内容,但所耗时间较长,有时甚至还存在误差容易误导技术人员。可以通过Matlab软件绘制图纸。在进入软件后对图纸中的相关内容进行设计与调整,在生成图纸后与之相关的所有人员都可进行维护、运行,有着较强的可行性,为电气自动化技术的实施提供了有力保障。同时,也可以利用Matlab软件对技术人员实施监管。Matlab软件的主要功能是仿真,通过提前构建模型了解电气自动化运作时可能发生的问题及存在的安全隐患,并提出可行性分析,提前制定问题优化对策。由于技术人员有着个性化差异,即使在相同软件中的操作结果也多多少少存在差异。针对这种情况,就需要将软件的仿真功能充分发挥,促使操作成效保持一致。

仿真既是Matlab软件的主要功能,也是优势所在。在电气自动化技术应用中完全可以通过软件仿真解决许多实际问题。比如,针对进闸管这一元件,在建模时可以把触发角数值设置成60,随后借助管Thy ristor1功能去除触发脉冲,这样一来后续便不会再出现任何冲突脉冲,可以减少阻力[4]。针对电流而言,可将其视为直线,针对电流建模则要站在波形上予以分析。c 管疏通之后,b 管的管Thy ristor2也随之疏通,这时会自动生成负载波形,同时也可以形成回路系统。该回路的电压是c 相电压,电压是否具备连续性主要取决于电感。当电感比较小时储存量也比较小,在脉冲到来前可以把之前储存的全部能源释放出去。在通过Matlab软件仿真的过程中,假设波形变化幅度和速度均比较快,那么技术人员则可以利用减小步长这一方法使其速度与频率变化速度得到降低,在该基础上则可以对各晶闸管变化情况进行记录,从而帮助技术人员更好地了解和掌握电气自动化技术状况。

2.3 数学技术的应用

数学技术也是数学学科的重要组成,依旧深受电气自动化技术欢迎。数学技术有着便捷、高效等优势,在输入正确参数、配备符合要求的硬件设备之后便能够自动对任务对象进行识别。站在客观角度来讲,数学技术有着较强的可靠性,其是科学技术进步的结晶,在电气自动化领域占据重要地位。比如,在创新回路改良方法中就可实现数学技术应用,在使用虚端子技术后对二次回路进行调试。数学技术中有跳合闸开启与关闭功能,而且是远程操控,无需工作人员进行现场操作,大大提高了工作安全性,也给遥控装置与连锁间隔层提供保护。在采用虚端子技术时,技术人员可以设计终端系统,把对应因素控制在合理范畴内[5]。利用双网结构实现GOOSE网配置,实现接口主频,在此基础上,利用先前配置好的GOOSE网对其余主机通信加以管理。另外数学技术可以保证电气自动化数据的精确。电气自动化技术的出现也是时代进步的体现,可以以科技代替传统劳动力,营造舒适、便利的生活环境,对于数据要求十分严格。除了要保证数据具备逻辑性之外,还应提高准确性,避免在技术运行中产生失误情况。可利用数学技术对数据加以识别,并在识别后给出相关结果报告。将数学技术充分应用到电气自动化技术中能够提高技术应用效果,为推动行业进步作出突出贡献。

3 数学在电气自动化技术中的应用注意事项

3.1 确保虚端子技术的灵活

虚端子技术是一种对二次回路进行优化、改进的方法技术,该技术的应用可以加快电气自动化协调发展。在将数学技术和电气自动化技术相结合时会涉及到该技术应用,此时应确保技术的灵活,主要包含技术利用和开发两方面。需对虚端子技术相关设备装置进行调试,确所有的终端设备之间可以及时共享、传输信息数据,提高电气自动化设备开关灵活性,进一步实现智能与技术相结合的操作目标。

3.2 改善操控系统

操控系统作为电气自动化技术运行的关键组成发挥着关键影响。针对现有系统应实施优化、创新,使其满足数学应用需求,可实现全面化自动监督、识别、控制。在对电气自动化技术的操控系统进行检测时,也应关注到影响因素,对因素予以筛选,确保最终投入使用的操控系统拥有高标准、高质量,为数学思维、技术的应用提供条件。

4 结语

综上所述,数学虽是独立学科,但由于具备实操性、稳定性等诸多优势,也在电气自动化技术中有着普遍应用。本文分析了数学思维、软件及技术在电气自动化技术中的主要应用。其中,数学思维在处理电路信号系统、测量电机定子温度场、规划输电网等方面发挥积极作用;数学软件在设计电气自动化图纸、监管技术人员、仿真等方面有所应用;数学技术在创新回路改良方法中的作用有所体现。在实际的应用过程中,需确保虚端子技术的灵活,改善操控系统,才能充分发挥数学功能。