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關(guān)于基于人工智能的火電廠自動控制系統(tǒng)探討論文
火電廠屬于技術(shù)密集型以及資產(chǎn)密集型的企業(yè)，其生產(chǎn)的自動化水平比較高，對設(shè)備管理的可靠性有著嚴(yán)格的要求，因此保障設(shè)備正常運轉(zhuǎn)并減少維護成本，了解并針對設(shè)備健康情況做出診斷，是火電廠設(shè)備控制管理研究的重要內(nèi)容。
本文簡要介紹人工智能的定義及其優(yōu)點，并從不同環(huán)節(jié)介紹基于人工智能的火電廠自動控制系統(tǒng)。
發(fā)電機、變壓器、斷路器以及接觸器等設(shè)備工作可靠與否會直接影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。隨著當(dāng)前電力系統(tǒng)容量的持續(xù)擴大，火電廠當(dāng)中電氣設(shè)備數(shù)量以及種類也不斷增多，從而導(dǎo)致供電可靠性同用戶要求間的沖突矛盾越來越嚴(yán)峻[1]。
傳統(tǒng)方法已經(jīng)無法滿足火電廠自動控制的要求，因此尋找新的技術(shù)構(gòu)建火電廠自動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。
一、人工智能技術(shù)概述
人工智能是類似人類大腦的一種計算機程序，其獨特性以及特殊性在于自身有著感知以及思維能力，所有有著比較廣闊的發(fā)展和應(yīng)用潛力，是各個行業(yè)發(fā)展的重要方向。工智能是指人類制造得到的具備思維能力、行為能力以及感知能力的機器，通過分析智能實質(zhì)，將智能應(yīng)用于具體的機器中而得到智能機器[2]。
火電廠的自動化控制作為電氣信息領(lǐng)域的重要內(nèi)容，是使用現(xiàn)代化管理以及控制技術(shù)實現(xiàn)火電廠工作以及設(shè)備管理的現(xiàn)代化，能夠極大推動電氣自動化發(fā)展，為我國電力事業(yè)發(fā)展做出貢獻。
人工智能控制中計算機系統(tǒng)為基礎(chǔ)，同時計算機程序是核心，從而實現(xiàn)現(xiàn)代化的管理控制，是利用計算機當(dāng)中預(yù)先設(shè)定的程序來完成自動操作，同人工操作比較而言有顯著的優(yōu)勢[3]。第一，智能化的程序設(shè)定。
人工智能控制有著難以替代的重要價值，程序設(shè)定合理與否會直接影響到智能化管理是否規(guī)范，同時決定產(chǎn)品的性能能否滿足預(yù)期工作標(biāo)準(zhǔn)，并且確保工作內(nèi)容的整體一致。不過因為智能化技術(shù)應(yīng)用通過計算機的內(nèi)置程序完成，所以產(chǎn)品性能模擬方面不會出現(xiàn)差異，嚴(yán)格根據(jù)預(yù)先制定的標(biāo)準(zhǔn)進行，從而有利于確保電力生產(chǎn)的規(guī)范性[4]。第二，誤差小。
通常情況下，人工智能技術(shù)運行過程當(dāng)中很少需要工作人員的主動參與，只要預(yù)先設(shè)定的參數(shù)不出現(xiàn)改變，那么整體運行數(shù)據(jù)必然可以得到保障，操作質(zhì)量也不會發(fā)生嚴(yán)重的偏差[5]。第三，節(jié)約人力資源。傳統(tǒng)電氣控制操作過程當(dāng)中，因為涉及各種各樣的電氣設(shè)備、線路、機器以及變壓器等，往往導(dǎo)致一個車間當(dāng)中布滿性質(zhì)不同的電線以及電纜，每臺機器需要專門的工作人員進行看管與調(diào)制從而確�？梢园l(fā)揮正常功能，這些線路只有通過不斷的梳理才可以確保各盡其能，這就需要耗費大量人力資源[6]。
通過應(yīng)用人工智能技術(shù)，機器自身擁有分析數(shù)據(jù)的能力，無需外接各種各樣的線路，甚至利用其他的設(shè)備檢測自身的性能。在技術(shù)人員操作下自動化控制能夠省略很多繁瑣工作，因此能夠顯著減少人力資源的浪費。
二、基于人工智能的火電廠自動控制系統(tǒng)
第一，電氣設(shè)備設(shè)計。電氣設(shè)備設(shè)計環(huán)節(jié)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中涉及到自動化當(dāng)中的電機、電路、變壓器、電磁場以及電力電子技術(shù)等不同學(xué)科的內(nèi)容，對于設(shè)計人員的工作經(jīng)驗有著比較嚴(yán)格的要求，并且需要耗費大量的物力、人力以及財力。通過應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠解決很多人腦無法迅速解決的復(fù)雜計算以及模擬過程，顯著改善控制系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)的工作精度與效率。不過需要指出的是，電氣設(shè)備設(shè)計環(huán)節(jié)需要使用不同算法來滿足不同情況的要求，從而完成高質(zhì)量以及高效率的設(shè)計，這對工作人員的人工智能軟件利用能力與經(jīng)驗提出較高的要求。
第二，電氣控制。改善自動化水平可以減少人力、財力以及物力方面的投入，從而提高系統(tǒng)運作的質(zhì)量與效率。應(yīng)用于火電廠的自動控制系統(tǒng)當(dāng)中的人工智能技術(shù)包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制以及專家系統(tǒng)控制。在具體應(yīng)用方面，應(yīng)用的最為廣泛的是模糊控制。
以電氣傳動控制當(dāng)中人工智能的應(yīng)用為例，在電氣傳動控制環(huán)節(jié)，應(yīng)用模糊控制主要分成直流傳動以及交流傳動當(dāng)中的應(yīng)用。直流傳動控制當(dāng)中模糊邏輯控制集中在模糊控制器當(dāng)中，而交流傳動控制當(dāng)中模糊控制器則主要表現(xiàn)為取代常規(guī)的PID控制器。此外有研究人員將模糊神經(jīng)控制應(yīng)用于高動態(tài)全數(shù)字性能傳動系統(tǒng)當(dāng)中，并且取得理想的應(yīng)用效果。
第三，電力系統(tǒng)。在火電廠的實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)應(yīng)用主要包括四個方面，也就是專家系統(tǒng)、啟發(fā)式搜索、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊集理論。
其中專家系統(tǒng)是一個集大量的經(jīng)驗、規(guī)則以及專業(yè)知識于一體的復(fù)雜程序系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的作用主要是通過特定領(lǐng)域?qū)＜业闹R以及經(jīng)驗進行判斷推理，模擬專家決策的過程處理那些需要專家決策的困難問題。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則有著靈活學(xué)習(xí)方式以及分布式存儲方式，并且廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的信息處理過程當(dāng)中，識別能力以及復(fù)雜條件下的分類能力都比較強大。
電力系統(tǒng)短期負荷的預(yù)測方面，神經(jīng)網(wǎng)路可以在足夠樣本的基礎(chǔ)上，對模型進行合理分類，構(gòu)建基于不同季節(jié)的預(yù)測模型，結(jié)合元件關(guān)聯(lián)分析以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來完成復(fù)雜電力系統(tǒng)的故障診斷，對每類元件的故障進行報警以及定位，還能夠?qū)ν惶l地區(qū)當(dāng)中不同的故障做出識別。
模糊理論則主要應(yīng)用于火電廠自動控制系統(tǒng)當(dāng)中的系統(tǒng)規(guī)劃、潮流計算以及模糊控制等領(lǐng)域，這是由于模糊邏輯可以勝任高難度數(shù)學(xué)計算，對于電力生產(chǎn)以及負荷變化等不確定因素構(gòu)建函數(shù)，從而構(gòu)建最優(yōu)化的電力系統(tǒng)潮流模型。
第四，故障診斷。人工智能技術(shù)當(dāng)中的模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及專家系統(tǒng)在火電廠電氣設(shè)備的故障診斷環(huán)節(jié)應(yīng)用比較廣泛，尤其是在是在發(fā)電機以及電動機的故障診斷方面。傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)無法根據(jù)設(shè)備故障的非線性、不確定性以及復(fù)雜性等做出診斷，因此診斷的效率比較低。
人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以改善診斷的準(zhǔn)確率。例如在電動機以及發(fā)動機故障診斷當(dāng)中就能夠結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊理論，來實現(xiàn)故障診斷模糊性以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合診斷，從而顯著改善故障診斷的效率與質(zhì)量。
綜上所述，隨著人工智能及其診斷技術(shù)的進步，將顯著改善火電廠設(shè)備的維護診斷質(zhì)量，從而提高火電廠的自動化控制水平，提高管理以及檢修的效率，延長設(shè)備的大修間隔并降低小修頻率，避免不足維修以及過剩維修問題的出現(xiàn)，最終提高設(shè)備的可用系數(shù)并降低經(jīng)營成本，增強火電廠的經(jīng)濟效益與社會效益。
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