《電氣工程中人工智能的運用【4700字論文】》

電氣工程中人工智能的運用目錄TOC\o"1-2"\h\u31230摘要 1300491.引言 14662.人工智能技術在電氣工程中的應用優(yōu)勢 258632.1受干擾因素小 2178842.2參數(shù)調(diào)節(jié)便利 2220282.3人工智能控制器具有優(yōu)良的一致性 2223402.4人工智能控制器可以降低人力物力 3254612.5提高企業(yè)地位 3245173.人工智能技術在某發(fā)電廠電氣自動化控制中的應用 4222333.1電氣控制系統(tǒng)功能分析 43863.2應用概況 556433.3系統(tǒng)升級改造 536633.4智能控制在發(fā)電廠機組中的應用 5270354.總結(jié) 76754參考文獻 7摘要在社會快速發(fā)展的背景下，人工智能技術被廣泛使用，特別是在電氣工程控制方面?，F(xiàn)階段，電氣工程控制相關技術發(fā)展已經(jīng)十分成熟，但仍存在制造成本偏高、運行效率偏低等實際問題，通過人工智能技術的應用來解決電氣工程相關產(chǎn)品生產(chǎn)過程中故障控制問題，將有助于解決制造業(yè)面臨的各種實際挑戰(zhàn)。本文主要舉例說明通過系統(tǒng)升級改造，將該廠的電氣控制系統(tǒng)改造為人工智能控制系統(tǒng)，為電氣設備正常運行提供安全保障，希望能夠為我國人工智能和電氣工程的發(fā)展提供參考。關鍵詞：人工智能技術；故障控制技術；電氣工程1.引言隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，人工智能在現(xiàn)代社會中的應用越來越多。該技術已成為現(xiàn)代社會發(fā)展的最重要技術之一。為了更好地解決電氣工程問題，人工智能技術在電氣控制系統(tǒng)設計中已成為關鍵控制技術。通過對人工智能控制系統(tǒng)優(yōu)勢的分析，從人工智能控制系統(tǒng)信息采集，傳輸，診斷的角度分析電氣控制系統(tǒng)，包括電氣控制系統(tǒng)，電氣設備控制，電氣工程的故障診斷等[1]。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和維護的過程中，人工智能在信息的收集，處理和反饋方面存在有明顯的優(yōu)勢[2]。2.人工智能技術在電氣工程中的應用優(yōu)勢2.1受干擾因素小與傳統(tǒng)的電控制器技術不同，人工智能受外部干擾的影響較小，可以保證電氣系統(tǒng)的正常運行。人工智能可以通過思維模擬并快速執(zhí)行結(jié)果的可行性分析，從而可以在電氣工程的實際功能內(nèi)完成最佳操作模式的選擇和參數(shù)的精確設置。確保高效率的運行。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的電子控制器：它不需要計算人工公式和模型參數(shù)，這些參數(shù)由人工智能自行定義設定，而且可以根據(jù)內(nèi)部運行情況自行選擇，無需人為干預，可以最大限度地減少外部因素。因此，這種操作方式將更加靈活，有效地提高了電氣的操作水平和靈活性，并簡化了操作流程?？偟膩碚f，傳統(tǒng)控制器在構造模型中遇到許多不確定因素，這往往會對控制器模型產(chǎn)生不利影響。例如，控制器模型在定義參數(shù)時會經(jīng)過一些修改，計算參數(shù)時會有不同類型的值，但人工智能控制器的設計是構建動態(tài)模型，對精準性有特定的標準，對外部環(huán)境的要求要少得多。2.2參數(shù)調(diào)節(jié)便利現(xiàn)代人工智能具有與傳統(tǒng)電控器不同的特性，在調(diào)整參數(shù)方面具有更大的優(yōu)勢。人工智能不需要剛性參數(shù)，工作人員也不需要根據(jù)電的實際運行條件不斷調(diào)整參數(shù)和計算，這大大減少了控制的需要。人工智能可以充分利用語音，信息響應和相關參數(shù)系統(tǒng)來自動調(diào)整和糾正當前設置，具有靈活方便的自動調(diào)諧技術。由于人工智能技術對外部環(huán)境的要求很小，并且具有很強的抗干擾能力。因此，通過對各種檢測分析方法的分析，有效解決了電能質(zhì)量問題，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行起到了有效保障作用。2.3人工智能控制器具有優(yōu)良的一致性傳統(tǒng)的控制方法是一對一的，是為特定目的而設計的，因此一對一控制方法具有良好的控制效果，但在控制其他對象時，就沒有相應的保證。在這方面，人工智能控制器具有一致性的優(yōu)點，也就是說人工智能控制器對所有對象具有相同的控制效果。同時，將人工智能技術應用于現(xiàn)代電氣工程領域，可以有效提高電氣產(chǎn)品的一致性。首先，利用人工智能生產(chǎn)電氣產(chǎn)品可以減少外部因素的干擾。使所有產(chǎn)品都能按照一定的標準制造，保證產(chǎn)品性能的一致性，最大限度地提供標準化生產(chǎn)。同時，在這些全自動智能設備的自動管理下，操作過程錯誤和人為錯誤造成的生產(chǎn)損失將大大減少，因此整個系統(tǒng)仍然可以以規(guī)范化和標準化的方式進行。這提高了運營生產(chǎn)的質(zhì)量和水平，促進了中國電氣工程領域的不斷創(chuàng)新。2.4人工智能控制器可以降低人力物力傳統(tǒng)電氣工程中使用的程序很麻煩，并且還有復雜的電氣設備，例如：電線及其變壓器。由于設備數(shù)量眾多，需要特殊人員進行維修和整理，以及維護機器。設備的工作量很大，同時人力和財力資源非常昂貴。但人工智能技術可以大大簡化其設備數(shù)量，設備的維護工作就變得相當簡單了，可以節(jié)省這些維護代理的支出，從而可以實現(xiàn)人力資源的最佳分配。在電氣工程中使用自動化設備可以盡可能地節(jié)省資源和能源消耗。首先，由于人工智能下的先進電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)顯著降低了生產(chǎn)錯誤或生產(chǎn)不合規(guī)的風險，這使得可以很大程度上確保每個產(chǎn)品的合格率，從而直接減少由產(chǎn)品故障引起的生產(chǎn)浪費。其次，人工智能不需要通過傳統(tǒng)的控制器控制，如電纜和變壓器所需的操作設備，由于其抗干擾能力比傳統(tǒng)的控制器的高得多，降低了失敗的頻率。最后，作為現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的人工智能將受到設計過程中現(xiàn)代綠色生產(chǎn)文化概念的影響。同時，它還必須保證公司利潤的整體改善，以便在耗盡時能源消耗量大大降低。在傳統(tǒng)的控制器中，公司的投資成本降低，從而可以獲得更大的利潤。2.5提高企業(yè)地位人工智能在電氣工程中的應用可以提高科技型企業(yè)的生產(chǎn)水平，促進了企業(yè)的快速發(fā)展，不斷提升企業(yè)在行業(yè)中的地位。在這一點上，我國現(xiàn)在重視企業(yè)發(fā)展的科學技術水平，并堅決支持使用先進技術大力發(fā)展商貿(mào)經(jīng)濟的企業(yè)。因此，電氣企業(yè)引進先進技術必然吸引了其他企業(yè)和政府的重視，同時提高了行業(yè)的知名度人工智能技術的發(fā)展，而且還通過加強自身的競爭優(yōu)勢，建立更多相關企業(yè)之間的合作關系，拓寬了公司的發(fā)展路徑，提高了公司的地位和轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，為公司的發(fā)展創(chuàng)造了強有力的條件。3.人工智能技術在某發(fā)電廠電氣自動化控制中的應用3.1電氣控制系統(tǒng)功能分析自動控制機構的實現(xiàn)可以在一定程度上減少手動控制時間，智能技術可以不斷提高電氣操作的效率和質(zhì)量。在電氣控制系統(tǒng)中，監(jiān)控技術和預警技術是重要的組成部分，電氣設備在運行階段不需要人工檢查，智能技術是電氣設備正常運行的重要保證。由于采用了智能監(jiān)控技術，電氣設備可以在傳統(tǒng)結(jié)構上添加自動報警的操作，確保設備的有序，高效運行，避免重大事故的發(fā)生[3]。3.1.1信息收集信息收集功能是電氣系統(tǒng)的基本控制功能，要求終端從系統(tǒng)中收集硬件和軟件相關的系統(tǒng)環(huán)境運行和設備狀態(tài)信息，包括運行時間、故障情況，環(huán)境溫度和報警信號。通過設備和軟件收集的信息，工作人員在分析設備運行狀態(tài)，突然故障等過程中提供實時依據(jù)?；谌斯ぶ悄芗夹g的電氣控制系統(tǒng)，如圖3.1所示?；谟嬎銠C技術和編程理論實現(xiàn)的人工智能控制，通過電氣設備的智能操作，解決了人腦工作不足的問題，降低了勞動力成本，并提高了工作效率。圖3.1基于人工智能技術的電氣自動化控制系統(tǒng)3.1.2信息傳輸終端和軟件收集的信息必須傳輸?shù)教幚碇行模瑐鬏斅窂绞请p向傳輸，接收到信息后，處理中心必須將執(zhí)行指令返回給終端。因此，信息傳輸過程是實現(xiàn)控制系統(tǒng)控制功能的關鍵。在電力系統(tǒng)中，電纜是主要的傳輸設備（信號，視頻，光纜和同軸電纜）。根據(jù)型號，傳輸距離等因素選擇不同的傳輸方式，以確保傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量，避免編碼之間的混淆，信息丟失，信息混亂和傳輸不及時。必須保證系統(tǒng)的控制，電源，編輯和通信模塊之間的協(xié)調(diào)工作[4]。3.1.3信息分析在檢測和控制過程中，控制系統(tǒng)必須分析和處理終端軟件發(fā)送的信息，通過數(shù)據(jù)庫發(fā)送收集信息，并將信息處理的結(jié)果送回終端。一些無法自動處理的問題，需要員工通過系統(tǒng)協(xié)調(diào)處理。智能化技術的優(yōu)勢在于單功能電氣設備可以控制多個儀器和系統(tǒng)，精簡設備的數(shù)量，減少人為分析環(huán)節(jié)，使得整個流程更加科學。因此，與傳統(tǒng)的自動控制設備相比，可以省去一部分設備并且也大大減少了所使用的人工成本。智能技術可幫助電氣系統(tǒng)降低使用成本和控制過程。3.1.4診斷控制人工智能技術在電氣設備故障診斷中的應用也很重要，但在實際應用中，需要注意以下兩點：一是電氣設備不能進行正常工作時，設備需要立即進行故障測試，以便及時發(fā)現(xiàn)故障的起因，為后續(xù)故障排除爭取更多時間。其次，在此過程中，與傳統(tǒng)的手動方式相比，人工智能技術更加高效，利用人工智能技術診斷故障設備，可以準確地發(fā)現(xiàn)問題，快速找到具體原因，提高診斷效率。3.2應用概況以某發(fā)電廠為例，該廠擁有6臺主變壓器，5臺發(fā)電機和一臺高壓備用變壓器，輸出電壓分三個等級，即南北兩端35kV母線，東西兩端10kV母線和110kV母線一段，通過總線開關和變壓器連接。發(fā)電機組的輸出電壓為6kV，廠用電借助電抗器發(fā)電機端。主控制室可以控制五臺發(fā)電機的電氣部件。每臺發(fā)電機都配有一個鍋爐控制室和氣機控制室，使用控制信號相互連接。3.3系統(tǒng)升級改造整個系統(tǒng)包括安裝的完整電氣系統(tǒng)，包括5套發(fā)電機變壓器，6kV電源系統(tǒng)，勵磁系統(tǒng)和人工智能調(diào)節(jié)器。在轉(zhuǎn)換過程中，保護屏和原控制面板被拆除，微型電腦的保護和控制裝置被更換。經(jīng)過系統(tǒng)的升級改造，原始控制臺和屏幕顯示基本已經(jīng)消除，更換成計算機工作站和18面微機監(jiān)測控制屏幕。一旦發(fā)現(xiàn)故障，可以通過記錄分析工具分析數(shù)據(jù)文件，恢復故障并重現(xiàn)故障狀況，以便工作人員可以通過記錄結(jié)構分析故障原因，并確保及時處理故障問題。該工廠中的電氣控制系統(tǒng)運用人工智能技術智能控制工廠生產(chǎn)設備，為工廠的安全生產(chǎn)提供可靠保障。3.4智能控制在發(fā)電廠機組中的應用對發(fā)電廠機組進行的改造，上海新華動力控制工程有限公司生產(chǎn)的DCS熱控系統(tǒng)已經(jīng)取代了原有的組件裝配儀器，采用河北省電力試驗研究所研發(fā)的自動控制設備進行模糊控制。原始控制系統(tǒng)以汽溫控制系統(tǒng)為例，如圖3.2所示。采用串級PID控制系統(tǒng)，噴水前溫度作為主PID的測量值，噴水后的溫度作為子調(diào)節(jié)器的測量值，其定值是主調(diào)節(jié)器的輸出，并且子調(diào)節(jié)器的輸出受到控制。減溫水執(zhí)行器用于調(diào)節(jié)減溫水閥，控制減溫水量，調(diào)節(jié)主蒸汽溫度。此調(diào)整方案有非常大的缺點存在：圖3.2原主汽溫控制系統(tǒng)結(jié)構圖（1）控制系統(tǒng)參數(shù)不易調(diào)整，無法根據(jù)負載的變化調(diào)整，負載變化時整體的測量質(zhì)量下降。（2）串級控制系統(tǒng)的主要缺點是由于積分飽和使系統(tǒng)控制量一直增大，從而導致誤差變大，并且自調(diào)節(jié)反應緩慢：當參數(shù)改變時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)質(zhì)量下降。（3）傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器中存在比例作用，積分作用和微分作用等影響，容易相互干擾。設備經(jīng)過改造后，在初始調(diào)試期間采用了原機組的單元控制策略，即PID串級控制方案，運行時間超過一個月，調(diào)節(jié)質(zhì)量與原機組的調(diào)節(jié)質(zhì)量大致相同，然后采用模糊控制策略。如圖3.3，控制方案采用模糊調(diào)節(jié)和常規(guī)PID調(diào)節(jié)，表示為主汽溫度設定值與主汽溫度偏差值，得出差值e，即獲得間隙的變化率。圖3.3模糊控制系統(tǒng)原理框圖對偏差變化率等精確量進行模糊化，并且執(zhí)行模糊檢索根據(jù)場來獲得模糊輸出的范圍內(nèi)，再對模糊輸出進行精確的量化,而模糊的輸出做為PID調(diào)節(jié)器的偏差輸入。噴水后溫度作為PID輸出端的預施加信號。對系統(tǒng)進行模擬和測試，并在調(diào)整參數(shù)后，將應用于主汽溫，中間汽溫和再加熱汽溫。根據(jù)仿真結(jié)果，模糊控制比PID控制對受控對象參數(shù)的變化具有更好的適應性，當對象模型的結(jié)構發(fā)生顯著變化時，模糊控制也可以獲得更好的控制效果。根據(jù)運行情況，控制效果比改造前的PID控制策略顯著提高。以主汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)為例，采用串級PID控制時，穩(wěn)態(tài)精度為±3°C，負載變化時為±6°C，并且很容易因為積分飽和增大誤差;改造后，穩(wěn)態(tài)精度±1.5°C，負載變化時±4°C。該系統(tǒng)還對外部干擾具有強烈的抑制作用，確保在啟動和停止磨煤機時，主汽溫不會出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。由于處在測試階段，對其性能無法完全掌握，參數(shù)的微調(diào)不準確，所以汽溫的穩(wěn)態(tài)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，需進一步調(diào)整參數(shù)。4.總結(jié)簡而言之，人工智能技術的出現(xiàn)代表了整體社會和企業(yè)生產(chǎn)力的進步。在電氣工程自動化系統(tǒng)中使用人工智能可以減少人工部署，