电气工程及其自动化的智能化技术应用浅析

宋男

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北 唐山 063200）

新时期下，社会经济快速发展，科学技术日异月新，人们经济收入整体提升，对电气系统也提出了更多、更高的要求，电气工程建设发展中面对着诸多挑战和机遇，为了确保电气工程能良好稳定运行，相关部门及人员应加大研究力度，实践中不断提升电气工程的自动化水平。合理应用智能化技术，一方面能显著提升工作效率，另一方面还能有机结合人工智能和代码编程，提升工作流程的简洁度，在当今社会发展中占据着重要地位，未来也有广袤的发展空间。智能技术用于电气工程领域，不仅是电气工程及其自动化的发展方向，也引领了相关技术的创新进程。

1 电气工程及其自动化简述

电气工程及其自动化自身是一门综合性很强的学科，其主要涉及电工电子、计算机信息、电子、控制及机电一体化技术等多个领域，软硬件结合、电工和电子技术结合、元器件和系统结合、执行与控制系统之间的结合等是电气工程及其自动化具备的主要特征，其中工程及其自动化的控制系统是基础部分。

近年来，我国科学技术在发展中取得了很大进步，自动化技术持续更新，较好地满足了电气工程发展的现实需求。但是，从客观上讲，和欧美等发达国家相比，我国智能化电气工程的研究起步较晚，设计研究相关产品时还存在自动化控制效率偏低的现实问题，在这样的情景下，应不断增加智能化技术的运用力度，才能辅助提升电气自动化水平，引领我国冶金行业的规范化建设进程。

2 智能化技术在电气工程自动化中应用的优势

2.1 提升了模型控制的精确性

电气自动化系统操控对象的数据库规模及动态方程比的繁杂性影响着系统的实际控制效率，当控制效率偏低时，将会对被控制模型设计活动推进过程形成一定干扰。鉴于控制模型自身的高度复杂性及控制参数处于持续改动的状态下，造成很难精准、有效地掌控整个管控过程。

此外，无法预计的非主观因素同样会对模型控制过程的稳定性及最后效果产生一定影响，在很大程度上会弱化被控制模型的精准程度，不利于电气自动化充分发挥自身的功能作用。在智能化技术的协助下，电气自动化控制期间，无须创建被控制目标对象的模型，进而规避部分不可控因素及减轻其给控制控制带来的干扰程度。

2.2 处理数据统一规范

电气工程运转期间会生成大量信息，智能技术能依照统一规范处置数据，一方面使数据库处理的精准度得到保障，另一方面还明显拓宽了电气数据处理的空间范畴，进而使电气工程推进过程中创造出更理想的效益。

智能化技术显著提升了电气数据处理的规范性，这样电气工程在运用不同领域内时，即便是在多种因素的影响作用下，数据处理效果也不会形成较大的差异。但是，这里应格外注重的是，智能化技术用于电气工程内，为了进一步增强数据的整体处理能力，工作人员要不断拓展数据分析的深度性，充分结合分析结果与智能技术，编制更科学合理的智能技术执行方案，辅助电气工程运作期间创造出更多的经济收益。

2.3 提升电气自动化工作便捷性

传统控制过程推进过程中，不仅表现出实际控制效率普遍偏低的不足，而且也很难满足人们在电气系统应用功能方面提出的差异化要求。而电气工程实现自动化能够应用智能控制器辅助增加系统调控过程的便捷度。这种控制器子什么具备很多优势，比如，其能依照模型有关数据的改动情况实现自动化调控，无须传统人工操作的参与，明显减轻了人们的工作圈地与压力，协助企业减少费用支出；一些控制器还能自主完成距离的调控工作不仅具有控制效率低下的缺陷，而且也难以满足人们对电气系统功能的需求。

电气工程自动化可以凭借智能化控制器，充分提升電气系统的调整控制工作的便捷性。智能化控制器具有明显的控制优，自主响应鲁棒性以及时间差波动，并且会将其作为依据快速执行自动化管控任务。

3 智能化技术在电气工程以及电气工程自动化中的应用对策

3.1 设备的智能化改变

智能化设备是智能化技术的主要应用对象。很多企业在生产制造电气设备过程中已经应用了大量的智能系统及相关设备，在高新科技的协助下优化了机械设备的性能，进而增加点球自动化系统的控制能力。例如，各类型智能传感器产品已经实现了广泛应用，传感器内置的微小型处理器及存储设备有编程功能，能够自主执行信息传送、分析、推断等诸多过程。敏感组件、信号相关处理电路等是智能传感器的主要构成，自主选取量程、校正、推断、存储等是其基本的性能。

可以尝试把智能传感器用在电气工程及其自动化建设领域，进而强化工程运作期间设备采集、分析数据的能力，结合现实需求精准传输与应用数据，进而最大限度地提升数据资源的利用效率。与传统的传感器相比，智能传感器在处理过程稳定性与处理结果精准度两大方面更占据优势，现如今，压力型智能传感器在国内机械行业已经实现了普及应用。

3.2 在智能化控制中的应用

过去在执行电气工程控制任务时需要投入大量的人力、物力资源，以致参与者在操作控制电气系统运行状况时无法兼顾其他工作内容，而合理应用智能化技术有效改善了以上工作局面。部分情景下，可以将电气自动化控制系统转型成智能控制系统，能实时监测电气工程控制工作的执行过程，进而在技术上使用电气工程运行的安稳性、可靠度得到更大保障。

现如今，智能化技术在电气工程领域发挥出了更大的功能作用，有关部门可以采用远程化操控、无人化管理等全新模式减少人力资源的投入量，解除掉空间、时间等客观因素造成的限制，引领电气工程自动化控制的快速化发展进程，为社会经济壮大发展提供更可靠的支撑。

3.3 故障诊断技术的应用

新时期下，各地电气工程的建设规模及数量均不断增加，工程的应用范畴也呈现出持续拓展的趋势，电气结构复杂度显著提高，气候条件及设备配置类型等诸多因素影响着电气系统的运行效率与安全性，从某种程度上讲，其增加了电气系统发生故障问题的风险。

可以应用智能化技术预判断电气工程运行过程中的潜在风险因素，在此基础上，编制相应的防范及应急处理方案，降低安全事故的发生率。合理应用电气故障智能化诊断技术，能及时探查到电气工程内潜在的问题，推行相关解决方法措施，进而确保电气系统能正常运作。

电气工程自动化发展进程中，系统传统运作模式出现了翻天覆地的改变，系统自动化水平明显提高，而设备支持系统是电气工程实现自动化的基础条件，这也是电气系统内设备数量及类型显著增多的一个直接原因，预示着系统构造复杂度的增加。

如果此时依然沿用传统检修与保养办法，一方面无法确保实际工作效率，另一方面也会增加电气工程突发故障问题的风险。而故障智能化诊断技术能及时探查到系统内部的异常情况，及时开展维修工作，减少或规避部分电气事故，使电气设备稳定运行获得更大的保障。

众所周知，变压器是电气系统的一个重要构成部分，其使用效果关系着整个电力工程运行的安全性、可靠度。主客观多种素影响着变压器的运行状态，如果不能查明诱发设备故障问题的成因，则将会直接影响问题的处理效率。而通过应用智能化技术，能够科学分析变压器渗漏油内的气体成分及故障波及范围，快速检出及处理故障问题。

3.4 优化设计技术

电气设备的优化设计是电气工程自动化控制建设及发展中的一个重要内容，这是提升整个电气工程运行可靠性与连贯性的重要基础。而实际中电气设计工作会涉及诸多工作内容，直接增加了设计过程的烦琐性与复杂度。传统的电气设备优化工作推进过程中会遇到诸多问题，并且基本上是依照技术人员的工作经验开展的，很难最大限度地提升电气方案的优化设计质量。

而将智能化技术用于电气设备的优化设计领域，能为相关工作的开展提供可靠的技术支持。一些电力企业会尝试运用CAD 技术与信息技术去执行各项设备优化设计工作内容，不仅能简化设计工作过程，节约时间及减少资金支出额度，还能使电气设备的优化设计质量得到保障。

在电气设备优化设计中配合应用模糊PID 自适应调节器，能够更加灵活地调控各项参数，进而更好的改善电气自动化控制系统的控制功能。图1 是模糊PID算法的控制流程，其具体是由模糊化、模糊推理、速度PID 调控与去模糊模块三大部分构成。模糊PID 采用设定隶属函数与模糊规则的方式，计算出电气工程内发电机的给定速度与现实输出速度的误差e 与误差率ec，明确控制参量的改变情况，最后基于去模糊过程获得控制变量。

图1 模糊PID 控制流程

模糊化处理：即模糊处理电气系统给定的给定速度与现实输出速度的误差e 与误差率ec，模糊处理公式如下：

式中，k 表示的是输出量，T 代表的是时间，r 是给定值，r（k）实际输出值用表示。

模糊规则：误差e 与误差率ec 影响着模糊规则的制定情况，并且要依照 ΔKp、 ΔKiΔKd等参数进行适度调整。设定e 与ec 模糊取值区间是（-3，3），各项差值是1； ΔKp、 ΔKiΔKd参数的模糊取值范畴是（-0.3，0.3），各项差值是0.1。

设定了7 个不同的模糊子集，分别是{NB（负大），NM(负中)，NS(负小)，Z（零），PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}。综合以上所得的模糊子集建立出模糊规则。

解模糊：执行解模糊的最终目标是获得清晰度最高的变量值，具体公式如下：

式中， xi代表的是第i 个模糊输出量，u（ xi）是第i 个模糊输出量的隶属值。

4 电气工程及其自动化的智能化发展趋势

（1）未来的智能化技术在运行速度、精准度及能效等方面会提出更高的要求，智能化技术会依照电力行业的发展需求持续提升电气系统的智能化水平，设计研发出更多细节性的制动化调控功能。未来的智能化技术也要使电气自动化控制过程中体现出柔性化特质，全面提升电气工程的综合性能，实时监控系统内部的信息流。

（2）智能化技术以既有的用户界面图形化与系统各项参数计算可视化基础上，有效追踪与预判断模拟图形、带图形，提升用户界面图形的便捷化、人性化程度，进一步提升电气数据分析的精准度。

（3）智能化技术将会朝着集成化、多元模块结合的方向发展。当前电气自动化控制领域内兴起的LED 技术有自身重量轻、体积微小及集成了多种信息化与智能化技术的优点，能辅助提高电气工程集成电路的密度，在存储和呈现数据等方面均表现出良好的效能。

5 结语

综上，智能化技术用于电气工程及其自动化领域有效弥补了传统机电控制过程中暴露出的不足，增加了电气工程控制的精准度，使电气系统运行过程的可靠性得到更大保障，进而协助电力企业节省了很多人力、物力资源，也明显减少了传统人工操作时带来的各种隐患因素。未来电力企业进一步加大智能技术在电气工程建设方面的应用力度，引领该行业的创新发展进程，一方面能创造出理想效益，另一方面也能为社会经济长久发展保驾护航。