时间:2023-03-21 17:03:01
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1.1变电站电气自动化技术应用的现状。电气自动化技术是通过计算机、信号处理以及电子通信等技术,对变电站二次侧的电气设备进行自动监测,这种自动监测可以实时的反映变电站电气设备的运行情况,当系统故障时可以及时的发出故障信号,工作人员可以在第一时间准确地对故障进行处理,从而保证变电站安全可靠的运行。变电站自动化技术还可以提供原始数据帮助工作人员对电气设备进行检修和维护。电气自动化技术对变电站的安全运行具有非常重要的作用,所以电气自动化技术在变电站建设中得到了广泛应用。
1.2变电站电气自动化技术未来的发展趋势。科学技术的发展是非常迅速的,数字化已成为现实,变电站电气自动化技术也将迎来新的局面。随着计算机技术、信号处理技术、网络技术和通信技术等科学技术的发展和完善,与电气自动化技术的融合一定会在不久的将来实现,有了这些高端科学技术的融入,电气自动化技术一定具有大幅度水平的提高。这样就可以更加科学合理的对变电站进行设计和规划,同时也可以大大提高变电站运行的自动化水平,从而使变电站系统运行时能够快速的自动处理各种问题,使变电站的运行更为有效和安全。
2电气自动化技术在变电站中的应用
2.1电气自动化技术应用于变电站计算机监控系统。现如今计算机技术已经发展到了相当高的水平,社会各行各业都必须要用到计算机技术。计算机技术对变电站运行具有非常重要的作用,它可以实现对变电站系统内各电气设备的运行监控、监测,有利于提高变电站运行的安全性。通过与网络技术和通信技术的融合,电气自动化技术应用于变电站的计算机监测系统可以有效的扩大变电站计算机监控系统的范围。与此同时,还可以及时地对变电站运行中出现的各种问题和故障做出相应的处理。
2.2电气自动化技术应用于变电站中等电位连接。等电位连接就是将电气结构中,相适应的电气设备间的导电部位进行连接,这样做可以保证变电站运行时电源充足。等电位连接对于变电站的运行、维护的安全性具有重要的作用,它可以有效避免变电安全问题。所以将电气自动化技术应用到变电站等电位连接非常重要。
2.3电气自动化技术应用于变电站计算机保护。电气自动化技术应用于变电站中的一个主要的功能是计算机保护功能。各电气设备通过信号处理技术,将各自运行的状态信息通过通信技术传递给计算机,通过计算机对变电站中的电气设备进行监测和保护,可以保护变压器、线路等。当变电站运行发生故障时,计算机对接收到的故障信息进行分析,并发出相应的故障处理命令,由相应的电气设备执行命令,处理故障。这样就起到了很好的保护作用,所以将电气自动化技术应用到变电站计算机保护中是至关重要的,可以很大程度上提高变电站运行的安全性。
2.4电气自动化技术应用于变电站自行诊断。变电站的自行诊断功能是以电气自动化技术、计算机技术、网络技术和通信技术等为基础,通过对变电站各项运行数据的实时监测、分析对比,迅速找到故障点,并及时自行修复故障。电气自动化技术应用于变电站自行诊断不仅可以降低发生故障的概率,减少了工作人员的工作量,还可以有效提高变电站系统的运行效率。
2.5电气自动化技术应用于变电站数据的采集和处理。变电站的数据采集是变电站自动化系统中非常重要的环节,是电气自动化技术应用于变电站的主要表现。变电站运行中的数字信号和模拟信号是变电站运行数据的基本形式,可以表现变电站运行的各项数据,比如脉冲数据、状态数据等。变电站的数据处理指的是对各项数据的分析对比,来发出处理命令,比如对故障跳闸的处理、断路器状态的处理、故障警告的处理和隔离开关的状态处理等。电气自动化技术中的光电隔离方式和通信方式是采集和处理数据的主要方式。
2.6电气自动化技术应用于变电站记录故障数据。电气自动化技术的另一个重要功能是记录设备的故障数据,记录设备的故障数据主要是为了监控系统分析故障。当故障发生时,记录下当时的开关闭合闸状态和相应的保护动作的状态。通过对故障时各项数据的分析,可以在以后的检修和维护工作中做出正确的改进。
工业电气自动化主要是针对产品的选材、加工、装配等工序,在我国经济发展过程中是极为重要的,但是随着近年来我国工业电气自动化的不断发展,工业电气自动化获得了广阔的发展空间。随着我国工业电气自动化规模的不断扩大,对于工业电气自动化水平的提高还是需要一定的加强。我国的工业电气自动化的水平与国外工业电气自动化的水平相比还存在一定差距,就当前我国工业电气自动化的生产状况而言,我国的工业电气自动化产品还是处于中低档的产品。随着工业电气自动化发展,工业电气工程以及自动化系统虽得到了深入发展,但是其没有针对实际问题进行针对发展,几乎所有工业项目都是采取的一个集成控制系统,这往往与工程的实际需要相违背,根据已有的技术进行系统设计,但是系统模式并没有很大的变化,这也导致了生产成本的上升,而且我国对工业电气工程以及自动化的设计并没有创新性,多数都是引进国外的设计,缺乏相关专业人才,如果要进行工业电气工程及其自动化系统创新设计则会消耗过多时间。工业电气工程以及自动化系统在网络布线以及应用软件设计上还存在以下问题:网络控制技术不佳、软件设计时间过长、系统安全性低等,对系统成功运行直接产生影响。此外系统运行的网络结构复杂,难以操作,应用起来容易因为操作不规范对系统稳定性造成一些干扰,再加上控制技术所需要的精确性、准确性与网络构架的复杂性。
2工业电气自动化数字技术的应用情况
2.1数字技术在航空工业中的应用
航空市场发展问题对于我国的经济发展都是极为重要的,就我国当前的航空市场现状而言,已经存在许多的航空巨头,但是我国实际的航空技术水平与国外航空技术水平相比还是存在一定差距的,尽管随着我国航空技术也在迅速发展,差距正在不断缩小,但是对于一些高科技技术缺乏相应的自主创新产权,多数需要依靠国外技术。对于大多数的航空机械加工都是需要高精度的工业技术来实现,但是我国明显还是无法实现的,如果通过人工也是无法实现的,实际航空机械器件所使用的合金就是我国当前工业技术无法实现的,所以加强我国工业电气自动化中数字技术的发展对于我国航空技术的发展十分重要。
2.2数字技术在汽车工业中的应用
随着经济的发展,人们生活水平的不断提高,汽车的使用量不断提高,这对于汽车工业的发展无疑是一个巨大的发展机会。我国当前工业电气自动化的生产水平要想满足当前汽车工业的发展,应加强数字技术在汽车工业中的应用,提高汽车工业生产力的发展,提高我国汽车工业加工效率,通过应用数字技术发展汽车工业的柔性生产线,此外,还需要结合虚拟工业技术、集成控制技术等。
2.3数字技术的高性价比
把数字技术大量地运用到实际的工业电气中去,从而实现工业电气自动化,这样就能够让设备实现最大化地高效运行等智能化工作状态。运用数字技术能够实现设备数据资料收集一体化等功能,实现设备智能化控制和工作。数字技术能够为企业节约大量的时间和成本。例如,用仪器设备进行数据收集分析时,可以利用数字技术中的测试、样品分析定位,在线数据分析和结果评估来进行数据的收集和分析,这样就能够在设备收集的数据和分析出的数据之间进行很好的比较和分析,并且还可以运用多项数字技术来进行多设备之间的数据收集和相互比较,这可以大大节约因为多设备数据量大而造成的工作量大容易失误等问题。在工业电气自动化中运用数字技术可以大大提升设备的精确度,实现最大化的设备性价比的提升。
3数字技术在工业电气自动化的发展趋势
数字技术对于工业发展有着重要作用,所以在工业电气自动化中加强应用数字技术对于工业电气自动化的发展是极为重要的。在未来数字技术的发展中,数字技术主要用于智能化系统的发展,通过数字技术控制各个模块进行工业生产,对于工业效率的发展需要重视应该数字技术。在未来数字技术主要是用于智能化控制,例如电机参数的自适应控制、自动识别负载控制、自动选型控制等智能化控制,所以数字技术的发展主要是向智能化控制方向发展。只有不断加深数字技术在工业自动化方面的影响,才能够推进我国工业电气自动化的发展和创新。
4结语
集中化设计理念由于电气工程处理多采用相同处理器进行集中处理,其工作任务相对较为繁重,且处理效率低,而随着处理对象的增多,电缆数量也需进行不断增加,这样不但加大了主机的处理任务,降低了电力系统运行稳定性,增加了故障发生率,同时,还大幅度提高了投资成本,而为了改变这一现状,在电气工程中融合电气自动化设计中,充分将集中化监控技术应用其中,有效的解决了以上问题,给电气工程运行提供了更可靠的保证,现场总线式设计理念现场总线式设计主要是结合电力生产现场具体情况,对不同的间隔,选择不同的功能,更具有针对性,同时,还使设备间隔、模拟量、端子柜进行更合理的分配,避免了不必要的浪费,大大降低了投资成为,为电力工程发展提供了更好的经济方案。远程化设计理念远程化设计在保证电气工程运行稳定及安全的情况下,有效减少电缆的使用量,大大的降低了投资成本,但远程设计在具有优势的同时,也有着许多的缺点,电气通讯量增加就是其中之一,因而,远程化设计只能用于小规模电气工程中。
二、电气自动化在电气工程中的融合
1.电气自动化在电气工程继电保护装置中的应用继电保护装置相当于电气工程中的报警装置,当电气系统在运行过程中出现突发状况时,继电保护装置会在第一时间发出报警信号,并将线路进行切断。而在继电装置中融入电气自动化技术,可对电气工程中的线路运行情况进行实时监控,并予以远程控制,以便及时对电气工程中的各个参数进行调节,有效解决继电装置中反应不及时或误跳情况。另外,继电自动装置保护还能对电气工程中的所有线路及设备进行异常检测,如检测到异常情况,继电自动装置会根据异常情况自动启动保护措施,有效的减少故障发生概率,提高了电气工程运行稳定性。电气自动化在电气工程变电站中的应用变电站综合自动化系统充分运用当前先进的科学技术,将计算机技术、电子技术及通信技术进行紧密融合,并通过依靠计算机进行综合系统监控,并根据电气工程实际运行情况,将自动化装置、机电保护装置、信号管理系统及测量设计进行优化重组,以便对电气工程运行进行监控、测量、通信、及控制。由于变电站综合自动化系统操作简便、维护方便、且具有智能化及集成化特点,因而,它给电气工程发展运行,创造了更多的优势。
2.电气自动化在电气工程中发电厂分散控制中的应用发电厂分散控制主要有工作站、太网、控制单元及通讯网四大部分组成,在发电生产过程中,采用分层结构方式,结合直接应用控制单元,从而现实电气设备之间的信号及数据传递,并对电气工程中的设备运行情况进行监控、控制,从而实现电力生产监测、控制、保护。电气自动化在电气工程中电网调度中的应用电网调度主要是通过调度服务器及电气自动化系统来实现,而电气自动化在电网调度中应用主要有以下几个优势:实现电网经济调度,充分确保电网运行的安全性及稳定性。为电网故障检测提供准确、可靠的相关数据,充分提高电网故障查询速度,以便及时对电网故障点进行排除。为电网电力负荷检测显示、提供有效的生产过程数据,从而实现电力系统负荷预测。
三、结束语
电气工程自动化技术的实现可以有效提升员工的工作效率,并实现企业效益最大化。与此同时通过电气工程自动化技术的使用可以增强员工工作的安全系数。电气工程自动化技术可以给处于激烈市场竞争中的相关企业提供强有力的支撑。目前,我国的电气工程自动化技术还处于发展的初期阶段,存在一些不足,将对今后电气工程自动化技术的发展造成一定的影响。
(1)在电气工程自动化技术应用的过程中会出现安全问题。在电气工程自动化技术应用的最初领域是工业领域,该项技术通过在工业领域中的应用得到了不段的发展与完善。随着电气工程自动化技术的逐步发展与日益完善,该项技术已经越来越多的应用在商业领域中,但是在商业领域应用的过程中,数据与信息的安全传输就显得尤为重要。
(2)在电气工程自动化技术应用的过程中出现人为干扰。在电气工程自动化技术使用、设计期间,由于不用的工作人员对技术的理解与运用不同,而且在技术的运用方面并没有相关的标准,这就使得电气工程自动化技术的应用与设计主要以相应工作人员的理念为依据进行,这使得相应平台的建设存在着一定的不同,会导致运营费用增加,同时也会增加系统的负荷。
(3)木有统一的标准对电气工程网络进行约束。就目前来看电气工程自动化技术的发展趋势是使得电器工程与自动化系统更简便、搞笑的为企业服务。但是在现在的企业中存在这一个影响电气工程自动化技术发展的障碍,那就是在一个企业中其网络构架存在不同,由于电气工程自动化技术主要通过网络构架进行运转,这就制约了电气工程自动化技术的发展。并且,在一部分企业中,由于一些产品的程序接口不同,严重影响了企业的数据传输,使得电气工程自动化技术没有用武之地,称为一种"名不副实"的技术。
(4)电气工程自动化技术与企业的实际需要有差异。目前我国电气工程自动化技术的现状并不是一个独立的技术系统。在系统运行的期间,需要相关的设计人员在已有的技术基础上结合自己的工作经验进行设计,会导致各项成本增加。
(5)需要提升电气工程自动化的工作效率。在电气工程自动化技术应用的时,首先要注重提高企业的工作效率,在社会高速发展节奏较快的今天,较高的工作效率往往会给企业带来较大的经济效益,甚至影响到一个企业的生存发展。所以在应用电气工程自动化技术时一定要以提高工作效率为首要任务。
2电气工程自动化技术的发展趋势
(1)做到数据的标准的对接。在进行数据对接的过程中要首先确保在电气工程自动化相关设备具有较高安全性。
(2)电气工程自动化体现开放性。开放性主要指的是和外界建立接口,使系统与外界网络实现连接。计算机网络可以进行信息的实时交换,实现信息的共享。
(3)注重信息化。信息化指的是在电气工程自动化中,凸显信息化的地位。在设计以及运行电力设备的过程中,运用计算机技术,采用人工智能分析的方法,使用网络通信技术,凸显信息技术的地位。
(4)建立通用的网络系统。在电气工程自动化中建立通用的网络系统,可以对资源进行优化配置,商业信息交流安全性得到保证。企业需要进行设备的控制,对技术进行监管,如果优化配置企业的资源,采用网络进行连接。建立通用网络,系统中数据的交换更加高效,促进企业的发展。
(5)要发展具有较高科技含量的电气工程技术。电气工程实现科技化主要指的是在电气自动化发展的过程中,应当产生新的技术以及产品。以创新为基础,注重节能,应用新的技术、工艺等,对于材料以及技术的使用进行创新,加大信息技术、自动化技术的应用,不断开发出新的产品。
3结语
关键词:电气自动化控制技术;ESC系统;安全稳定
0 引言
电气自动化控制技术是建立在电子信息和自动化技术之上的,以电气控制系统为核心,以电动机为主要传输动力,具有自动检测、信息控制等多项功能,利用自动化技术可使各项电气设备自主控制完成电力生产任务。将其应用于电力系统中,可有效解决其复杂结构带来的一系列问题,降低工作难度,减少人工劳动量,进而维护系统稳定运行,提高生产效率。然而在实际应用时,还有一些不足之处应引起重视,促进该技术在未来有更好的发展。
1 电气自动化技术的功能及其在电力系统中的应用
1.1 功能
首先是自动控制功能,即对电力设备的自动控制,是自动化技术的一个重要体现。多采用分散式控制方式,实现对整个操作系统的控制,运行中若有设备出现异常,自动控制系统会及时发现, 并将故障电路切除,以免有电流经过,使得故障进一步扩大。而电力系统结构庞大,线路复杂,要想准确切断电路,还需依靠分散控制来完成,所以说自动控制功能是维护系统整体稳定的一个重要保障。
其次是保护功能,受内部运行或外部环境影响,电力设备难免会出现各种故障,进而影响到系统安全。而电气自动化控制技术则能够保护设备运行安全,如输入电压不稳定时,自动控制系统会控制设备自动将高电压转换为低电压,保护设备内部的元件和导线不被损坏,将可能会出现的风险降至最低,尽可能地保护设备安全。电力设备运行时的承受能力有限,一旦电流过大,必将受损,所以说自动化控制技术的应用,可提高设备的使用寿命。
此外是监督功能,主要是监督不稳定电流,因为电流不稳定时,对设备危害较大,自动化控制系统则能对其加以监督。此时显示器上的指针会有所偏移,且信号灯闪烁,提示工作人员对线路进行检查。进而控制不稳定电流,避免故障发生。
1.2 应用
首先是电气产品的设计,为生产出高质量的产品,设计者必须具备极强的专业知识,并了解当前需要解决的关键问题,以及产品的用途和工作环境。以往多以经验为主,缺少科学性,而且工作量较大,精确度低。而现代化产品则要利用高科技和现代化工具,如计算机等。另外,控制理论也越来越成熟,尤其是专家系统、遗传算法等的应用,为产品提供了质量保障。
其次是设备故障的诊断,现代化电气设备功能增多,智能化程度越来越高,故障也变得更加复杂,具有非线性的特点,检测处理难度加大。传统的方法显然已不适用,而当前则逐渐形成了一套设计理论,以此对故障进行检测。这是一大创新,在智能化产品故障检测中较为适用,效率很高。当然还可以结合模糊逻辑系统等使用,进一步提升检测效率。
2 新型电气自动化控制技术的应用分析
2.1 案例
某电力企业为提高生产效率,降低故障发生频率,于2003年引进了DCS系统。随着用电需求的增长,电力系统变得更加复杂多变,DCS系统的应用可控制输入输出设备,从而采集系统的有关信息,并进行分析处理,然后对功率计电压等加以适当调整。该系统以控制系统为基础,具有分散控制、分级管理、集中操作等功能,在电力生产中一度发挥着重要作用。但随着电网事业的改革,这种系统的弊端日益显现,信息处理量有限,抗干扰能力较差,接线复杂,成本昂贵,且反应太慢,往往不能很好地处理瞬态电信号。为此,企业于2007年开始引进并应用电气监控管理系统(Electric Control System),简称ESC系统,这是对计算机、信号处理、现场总线等技术的综合应用,可对电力系统的自动化装置进行有效的测量控制,并保护其安全。
2.2 ESC系统
该系统包括以下3层:(1)间隔层:由多个智能元件构成,如直流接地选线装置、常用电压保护装置、自动准同期控制装置等,可完成系统的专业化功能。多是通过嵌入式软硬件技术开发的,由CPU、现场总线等设备;(2)通信管理层:主要由通信网络和相应的管理装置组成,利用以太网和现场总线将DSC系统、各项智能设备及其他子系统相连,实现其网络通信工作;(3)站控层:包括各种专业软件、通讯接口、服务器和监控设备,且软件都具有数据采集、故障诊断的功能。
2.3 特点和功能
ECS 系统采用通信管理层和站控层组态一体化的设计, 可保证组态调试的一次性完成, 进行调试时可以更加方便, 并且符合人的操作习惯。 并且从整体出发综合考虑系统的通信功能,保证站控层、通信层、间隔层的通信速度,并开设与 DCS、 MIS、 SIS 的通讯接口。并且 ECS 与 DCS 互相通信是不受限制, 还可以节省大量的通信缆线和变送器。 ECS 采用先进可靠地自动化电气装置, 完全可以不受通讯功能限制并可以独立运行, 保证了系统的安全性和可靠程度。
ECS 系统的间隔层采用保护测控装置, 抗干扰能力强,适用于复杂环境。且系统还采用了冗余容错技术, 包括双现场总线网络、 站控层设备冗余等多种措施,保证了系统稳定。系统保护测控装置局采用高性能的 DSP 并 IJ 微处理器,硬件系统采用多 CPU 智能化结构,大大提高了数据的处理速度。
3 结束语
电气自动化控制技术在电力系统中起着重要作用,可保护系统安全稳定,提高工作效率。在今后,将进一步朝着智能化方向发展,有很多事项需注意,对于其中存在的问题,应及时解决。
参考文献:
[1]蒋志荣.电气自动化控制技术的研究[J].黑龙江科技信息,2014(01):109-110.
[2]陈俊红.浅论电力系统中电气自动化控制技术的运用[J].商品与质量,2014(02):143-145.
关键词:人工智能 电气 自动化控制
人类智能主要要包括三个力面,即感知能力,思维能力,行为能力,而人工智能是指由人类制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力。
1.人工智能应用理论分析
人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI。它是研究、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。人工智能是门边沿学科,属于自然科学和社会科学的交叉。涉及哲学和认知科学、数学、心理学、计算机科学、控制论、不定性论,其研究范畴为自然语言处理,知识表现,智能搜索,推理,规划,机器学习,知识获取,感知问题,模式识别,逻辑程序设计,软计算,不精确和不确定的管理,人工生命,神经网络,复杂系统,遗传算法等,应用于智能控制,机器人学,语言和图像理解,遗传编程。
当今社会,计算机技术已经渗透到生产和生活的方方面面,计算机编程技术的日新月异催生自动化生产、运输、传播的快速发展。人脑是最精密的机器,编程也不过是简单的模仿人脑的收集、分析、交换、处理、回馈,所以模仿模拟人脑的机能将是实现自动化的主要途径。电气自动化控制是增强生产、流通、交换、分配等关键一环,实现自动化,就等于减少了人力资本投入,并提高了运作的效率。
2.人工智能控制器的优势
不同的人工智能控制通常用完全不同的方法去讨论。但AI控制器例如:神经、模糊、模糊神经以及遗传算法都可看成一类非线性函数近似器。这样的分类就能得到较好的总体理解,也有利于控制策略的统一开发。这些AI函数近似器比常规的函数估计器具有更多的优势,这些优势如下
(1)它们的设计不需要控制对象的模型(在许多场合,很难得到实际控制对象的精确动态方程,实际控制对象的模型在控制器设计时往往有很多不确实性因素。例如:参数变化,非线性时,往往不知道。)
(2)通过适当调整(根据响应时间、下降时间、鲁棒性能等)它们能提高性能。例如:模糊逻辑控制器的上升时间比最优PID控制器快1.5倍,下降时间快3.5倍。
(3)它们比古典控制器的调节容易。
(4)在没有必须专家知识时,通过响应数据也能设计它们。
(5)运用语言和响应信息可能设计它们。论文格式,自动化控制。
(6)它们有相当好的一致性(当使用一些新的未知输入数据就能得到好的估计),与驱动器的特性无关。论文格式,自动化控制。。现在没有使用人工智能的控制算法对特定对象控制效果非常好,但对其他控制对象效果就不会一致性地好,因此对具体对象必须具体设计。
3.人工智能的应用现状
(1)优化设计电气设备的设计是一项复杂的工作,它不仅要应用电路、电磁场、电机电器等学科的知识,还要大量运用设计中的经验性知识。传统的产品设计是采用简单的实验手段和根据经验用手工的方式进行的。因此,很难获得最优方案。随着计算机技术的发展,电气产品的设计从手工逐渐转向计算机辅助设计(CAD),大大缩短了产品开发周期。人工智能的引进,使传统的CAD技术如虎添翼,产品设计的效率及质量得到全面提高。
用于优化设计的人工智能技术主要有遗传算法和专家系统。遗传算法是一种比较先进的优化算法,非常适合于产品优化设计,因此电气产品人工智能优化设计大部分采用此种方法或其改进方法。
(2)智能控制的功能实现
①数据采集与处理:对所有开关量、模拟量的实时采集,并能按要求处理或存贮。
②画面显示:模拟画面真实显示一次设备和系统的运行状态,可实时显示电流、电压等所有模拟量、计算量、隔离开关、断路器等实际开关状态及挂牌检修功能,能生成历史趋势图。
③运行监视:具有对各主要设备的模拟量数值、开关量状态的实时智能监视,有事故报警越限和状态变化事件报警,事件顺序记录、声光、语音、电话图象报警。
④操作控制:通过键盘或鼠标实现对断路器及电动隔离开关的控制,励磁电流的调整。按顺控程序进行同期并网带负荷或停机操作。系统对运行人员的操作权限加以限制,以适应各级运行值班管理。
⑤故障录波:模拟量故障录波,波形捕捉,开关量变位,顺序记录等(包括主要辅机)。论文格式,自动化控制。。
⑥在线分析:不对称运行分析、负序量计算等。
⑦在线参数设定及修改:保护定值包括软压板的投退。
⑧运行管理:操作票专家系统,运行日志,报表的生成及存储或打印,运行曲线等。
人工智能控制技术在自动控制领域的研究与应用已广泛展开,但在电气设备控制领域所见报道不多。可用于控制的人工智能方法主要有3种:模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。
4.恒压供水案例简析
恒压供水在工业和民用供水系统中已普遍使用,由于系统的负荷变化的不确定性,采用传统的PID算法实现压力控制的动态特性指标很难收到理想的效果。在恒压供水自动化控制系统的设计初期曾采用多种进口的调节器,系统的动态特性指标总是不稳定,通过实际应用中的对比发现,应用模糊控制理论形成的控制方案在恒压系统中有较好的效果。在实施过程中选用了AI 一808人工智能调节器作为主控制器,结合FXIN PLC逻辑控制功能很好地实现了水厂的全自动化恒压供水。对于单独采用PLC实现压力和逻辑控制方案,由于PLC的运算能力不足编写一个完善的模糊控制算法比较困难,而且参数的调整也比较麻烦,所以所提出的方案具有较高的性价比。
本案例中只是一个人工智能在电气自动化中的一个小小的应用,也是电气元
件生产供给的一个方向,实现机械智能化是我们努力的追求,将人工智能的先进的最新成果应用于电气自动化控制的实践是一个诱人的课题。
人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能完成的复杂的工作,电气自动化是研究与电气工程有关的系统运行。人工智能主要包括感知能力、思维能力和行为能力,人工智能的应用体现在问题求解,逻辑推理与定理证明,自然语言理解,自动程序设计,专家系统,机器人学等方面。而这诸多方面都体现了一个自动化的特征,表达了一个共同的主题,即提高机械的人类意识能力,强化控制自动化。因此人工智能在电气自动化领域将会大有作为,电气自动化控制也需要人工智能的参与。
参考文献:
关键词:电气工程及其自动化;创新人才培养模式;特色
作者简介:袁铁江(1976-),男,四川成都人,新疆大学电气工程学院博士研究生;晁勤(1959-),女,湖南邵阳人,新疆大学电气工程学院,教授。(新疆乌鲁木齐830047)
基金项目:本文系新疆大学“21世纪教育教学改革工程”二期项目(XJU2008JGZ15)、新疆大学《电力系统继电保护》校级精品课程的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)06-0060-02
电气工程及自动化专业的培养目标是培养能够从事与电气工程有关的系统运行、通讯、综合自动化、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径“复合型”高级工程技术人才和管理人才[1]。要培养创新人才,首先要解决的重点和难点问题是实践教学[2],其目的是:通过实践教学各环节的实施培养学生的动手能力,促使学生综合应用专业知识,优化学生的知识智能结构,为培养优秀的、适应市场需求的应用创新型人才创造条件。以新疆大学为例,介绍电气工程及自动化专业教学改革思路、成果、经验,为今后进一步进行更有成效的教学模式改革提供借鉴和帮助。
一、创新人才培养模式改革思路
根据教育部关于实施大学生创新性实验计划的精神,围绕电气工程及其自动化专业人才培养目标,根据电力行业的发展方向和现状,结合人才市场需求,与电力行业的企、事业单位多次交流,总结了往届毕业生走向工作岗位后所遇到的问题、工作中暴露出的知识弱点,结合学生在学习专业知识时所遇到的困难,认真研究分析了电气工程及其自动化专业实践教学各环节中存在的不足之处,以实践教学为试点,突出学生职业素质、实践能力和创新精神培养,积极探索实践教学模式创新,主要从以下几个方面进行了尝试。
(1)将电气行业先进设备应用到实践教学中,完善实践教学内容,提高实践教学的现代化程度。
(2)精心设计实践教学内容,打破课程界限,优化学生的专业知识结构[3]。由于某些课程的实践教学环节与电力系统行业结合不紧密,学生不能很好地了解各课程内容在电力系统的具体应用。通过改革创新,加强各专业课程间的联系,实践教学体现专业培养方案的整体性。以继电保护实践教学为例,通过改革创新研究,微机保护实验室在完成继电保护实践教学内容的同时,将电力系统分析、电力工程、单片机原理、软件编程、电力通信、电力自动化、电力系统故障计算、电力系统仿真等多个课程的知识应用在继电保护的实践教学活动的各个环节,使学生对这些专业课在专业中的作用及课程间的联系有整体的认识。
(3)将实践教学与工业现场所需相结合,既丰富实践教学内容,也锻炼学生解决生产第一线实际问题的能力,充分体现高等教育为当地的经济建设和生产实践服务的宗旨[4]。如在微机保护实践教学环节中,在教师指导下,学生以新疆实际电网结构为研究对象,对继电保护问题进行分析计算。
(4)鼓励学生参与教学实验设备的开发和实践教学改革,学生要顺利完成指定任务,不但要拥有本专业各种知识,还要自学很多其它知识,因此吸收学生参与实践教学改革,有助于提高学生的自学和创新能力[5],既锻炼学生的实践动手能力又激发学生的求知兴趣,促使学生综合应用所学知识,优化学生知识智能结构。同时,参与设备开发的学生分别负责不同内容,而整体功能的实现需要团结协作;实践教学过程的实施,同样要求通盘考虑,整体设计。因此通过实践教学内容及教学模式的改革有助于培养学生的团队精神。
实践教学改革的成果可用于相同设备及类似设备的二次开发,具有一定推广价值;提高了实验设备的功能和现代化程度,拓宽实验设备的应用范围,开发后的实验装置不仅能用于教学任务,还可用于科学研究。可避免设备过早淘汰,具有一定的经济效益。
(5)通过教学改革创新,加强师资队伍建设,丰富教师各自讲授课程的教学内容,体现各个专业课程间的整体性和连贯性,提高师资队伍的教学科研能力,形成一支年龄结构合理,知识体系优良的教学团队。在实践教学模式改革中,项目组成员要充分发挥自身优势,团结协作完成任务,相互学习,取长补短,拓宽各自知识面。
二、创新人才培养模式实现方法和具体措施
1.电气工程及其自动化毕业学生需求分析调研及就业措施
通过对新疆各电力相关的企事业单位的走访调研,对本专业领域技术发展现状及人才需求等情况进行了分析,全疆电力系统预计近几年中每年都有700余人专业技术就业岗位需求,加之大型电力设备制造业和油田等各大型企业自备电厂以及厂矿企业电气部分,预计每年需要电气技术人员1000余人。但是内地学生来疆就业人数少,且部分不能长期在疆工作,目前新疆大学的招生量并未达到饱和程度,有很广阔的就业前景。因此,新疆大学电气工程学院陆续与新疆电力公司等相关单位签署了多项定向培养的协议书,已有部分学生履行了协议并在新疆喀什、伊犁等地就业。
2.专业知识结构和课程设置、培养方案调研及地方特色人才培养模式改革
有关课程设置和培养计划制定,我们向新疆电力公司和金凤科技等多家行业单位发函征求了意见,同时参加了全国电气专业教改年会,收集了大量兄弟院校电气专业教改资料,经过电气全体教师仔细讨论和研究,确定了专业发展定位,制定了包含电力和风电两个方向的全新的专业培养方案,学院又专门组织专家和负责人进行了论证讨论,提出很多修改意见,形成了两套分别针对民汉学生的具有地方特色的培养方案[7]。
3.大学生创新实践、毕业生毕业设计结合现场实际取得良好效果
在各届学生中进行了大学生创新实践活动,获得多项国家大学生实验创新项目和校级科研实训项目。从新疆多个涉电企业外聘导师,联合进行了认识实习、毕业设计和毕业实习,并取得了较好的效果,社会用人单位对各届毕业生思想品德、敬业精神、工作态度、专业知识、工作能力、创新能力等综合评价良好。
4.专业主干课程与专业实验室相结合实践创新
主干课程建设中,在兼顾专业技术知识结构基础上制定了电力系统继电保护、电力系统分析和电力系统自动化等电气专业主干课程7门[3]。并在广泛调研的基础上建成了与主干课程对应的10个专业实验室,如:微机继电保护实验室、电力系统运行与控制实验室、电力系统数字仿真实验室、变电站自动化实验室等。实验室建设与运用的效果与特色非常明显,可进行上述电气专业7门主干课程全部理论验证性实验和设计型实验及创新型实验,也可进行本科毕业设计及研究生硕士论文撰写中的创新部分验证,还可进行教师科研项目研发。大部分实验设备与电力现场一致,缩短理论教学与行业实际差别,还可进行与现场完全一致的电力系统数字物理联合动态模拟试验,也可进行二次设计开发。实验软件采用动画实景三维实现,安全、逼真、可靠、经济、实用。目前这些设备使用率高,实验组数多,实验效率和效果好,可提高学生分析问题的能力。
5.精品课程、课件、题库、教材、教学大纲、网络课堂建设
“电力系统继电保护”获得校级精品课程,“电力系统分析”获自治区级精品课程。编制电气专业教学大纲1套,完成“电力系统继电保护”和“电力系统分析”题库2套,开发“电气特色专业”和“电气紧缺专业”网页2套,开发“电力系统继电保护”、“电力系统分析”、“高电压技术”课程教学网页3套,课件多套。电气专业所有课程选用优秀教材,还由教师主编并出版教材多部。如重庆大学出版社出版国家“十一五”规划教材《自动控制原理》、《发电机组基础》;机械出版社出版《风电场运行与维护》、《风电并网技术》,大连理工大学出版社出版《单片机原理及应用》。
6.外聘现场专家和工程技术人员进行现场教学
与新疆电力公司多个变电站和发电厂以及风电场、八钢自备发电厂、石河子天富热电厂等签订了实习协议,特聘陕西电力公司和新疆电力公司调度中心、新疆红雁池电厂、新疆水电设计院、新疆送变电公司、吐鲁番电业局等电力行业高级工程技术人员进行电气设计指导和现场教学,收到良好效果。
三、主要改革创新成果、实践效果和特色
(1)根据电气工程行业特点和实际情况,改造和更新实践教学平台,通过软、硬件购置和开发,把实验室仿真成工业控制现场,使实验过程接近实际工作环境,缩短学校教育与行业实际的距离,为毕业设计和创新制作提供一个良好的实践场所,节省设备投资。
(2)根据电气工程就业岗位群对实践能力要求,改革了实践教学模式,精心设计教学内容,体现各个专业课程间的整体性和连贯性,在实践教学中综合电力系统分析、电力系统继电保护、高电压技术、电力工程、单片机原理、软件编程、电力通信、电力自动化、电力系统故障计算、电力系统仿真等多门课程知识,打破从单个课程进行实践教学的界限,实现一体化实践教学体系,并增加了风电方向课程,提高了就业率。
(3)选择来自工业现场的具有代表性的生产实践问题作为教学案例,实现实践教学与工业现场相结合,锻炼学生解决生产第一线实际问题的能力,同时为生产企业提供技术支持。
(4)对学生的自学能力、独立思考能力、实践动手能力及对所学知识的综合应用能力等方面进行综合训练,提高学生的科技创新能力。参与开发的学生发表了多篇学术论文,多人考取了研究生,其余多就业于大型企业。调查结果显示,考取研究生的学生在研究生的学习过程中,在科研方面显示出了明显的优势,在研究生学习阶段比同届学生提前发表学术论文,早出科研成果,显示出较好的科研能力;走向工作岗位的毕业生能很快胜任工作,得到了用人单位的好评。可见,通过实践教学激发了学生求知欲,拓宽学生知识面,优化学生知识结构,提高了学生的就业率。
(5)课程实验、毕业设计、短学期教学、科研实训多个环节相结合,充实短学期的教学内容,提高短学期的教学效果及本科生毕业设计质量。
(6)形成一支年龄结构合理,知识体系优良的教学团队。教师发表了多篇教研论文及科研论文,多人获得了本科生毕业设计优秀指导教师,在开发的实践平台上完成了各自科研项目部分内容。获得自治区级电气工程及其自动化专业教学团队,多人获自治区级教学名师。
四、成果水平和实际推广应用价值
通过对实践教学内容和教学模式的改革,使得教学内容更加完善,教学方式多样化,既可以进行常规和理论实验验证,又可以设计和创新,而且由于多项实验采用计算机可视化界面,使实验过程更形象更容易理解。促进了理论教学,从而提高教学质量,培养学生的实践动手和科技创新能力,缩短学校与市场差距,全方位提高电气工程及其自动化专业毕业生水平,具有实际推广应用价值。
五、进一步实施方案和完善措施
采取多种措施严格执行培养方案、课堂教学、课件使用、实验室及设备管理,加强对理论教学、实践实习的执行,进行有效的过程监控。
建立、健全规章制度及完善有效的教学体系文档资料,积累教学经验,进行质量反馈,切实提高教学质量。
完善实验指导书的编制,提高实用性。
完善课件质量,使其更加直观、形象、逼真,具有动态效果。
充实网络教学资源,使学生更易于独立实现预习复习和巩固提高专业知识的技能。
参考文献:
[1]陆秀令,张松华.电气工程及自动化专业实践教学改革探索与实践[J].中国现代教育装备,2010,(17).
[2]于恒,张幼琴,王惠丽.浅谈理论教学与实践教学的关系[J].实验室科学,2006,(4).
[3]高燕,刘文洲,徐政.电气工程及其自动化专业课程建设的探索与实践[J].长春工程学院学报(社会科学版),2007,(1):10-12.
[4]张成华,廖志凌.提高毕业设计实践教学环节质量的方法[J].农机化研究,2005,(6):273-274.
[5]刘海燕.培养电力行业高科技创新型人才的思考[J].中国电力教育,2006,(S2):398-399.
英文名称:Techniques of Automation and Applications
主管单位:黑龙江省科学院
主办单位:黑龙江省科学院自动化所;黑龙江省自动化学会
出版周期:月刊
出版地址:黑龙江省哈尔滨市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1003-7241
国内刊号:23-1474/TP
邮发代号:14-37
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1982
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[关键词]电气工程;自动化;弊端;措施
中图分类号:TM762 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)42-0061-01
1、引言
进入21世纪以来,社会经济的发展水平不断提高,科学技术也随之加快发展的速度,电气工程及其自动化的应用范围也越来越广,逐渐存在于各个商业领域,所发挥的作用越来越重。对于中国科学技术的发展,其不断发展提高的标志是电气工程及其自动化的使用广泛度和技术高度,这是中国社会的生产力。在电气工程及其自动的快速发展过程中,其需求量和技术要求越来越大 、越来越高。然而在发展的过程中出现了一些后天的缺陷,所以,为了提高电气工程及其自动化的水平和技术,本论文对其进行深入的研究,找出其中的弊端,然后采取针对性的措施,提高电气工程及其自动化的水平。
2、电气工程及其自动化发展的现状
随着科学技术的快速发展,电气工程及其自动化的发展速度也不断的提高,极大的促进了中国的国民经济的快速发展,同时也为中国国家工业化的发展起到了非常重要的作用。
随着以计算机为核心的电子信息技术的发展,并且不断地融合到电气工程及其自动化中,两者的结合更加促进了电气工程及其自动化的发展,广泛的应用于农业、工业和国防等方面的领域,更加推动了中国国民经济的发展。电气工程及其自动化也普及到广大群众,改善着人们的生活方式,为人类的生活带来更多的方便。
3、电气工程及其自动化中存在的弊端
随着社会经济的快速发展,电气工程在跟随其发展的同时,也突出了一些自身存在的弊端,接下来本文从以下几点进行举例分析:
电气工程本身存在的问题。对于电气工程中存在的问题,主要表现在在使用过程中表现出来的节能和质量问题。在工业的生产运作过程中,电气工程及其自动化的技术应用普遍,发挥着非常重要的作用。近来,随着中国在工业化方面投入的精力越来越多,生产能力越来越高,自动化的智能化水平越来越高。为了提高工业生产的效率和产品质量,中国在引进电气工程的同时,也引进了先进的仪器设备。但是,由于技术的不成熟,在进行广泛使用以及大量使用的同时,也消耗了大量的资源,导致资源浪费,最终不利于中国工业的发展。其次是电气工程及其自动化的质量方面,质量在所有工程中都很重要,关心到工程的使用的安全性能和时间期限,即寿命。虽然电气工程及其自动化的发展速度很快,并且普及到商业的各个领域,但是一些公司或有关单位为追求速度,还是忽视了质量问题和安全问题;在进行监督检测中,同样的忽略质量检测,取而代之的是对产品结构的重视,最终影响到了质量的发展。
电气工程自动化中的问题,即网络结构不统一,自动化的集成程度低。首先是关于网络结构不统一的问题,网络结构能够使电气工程自动科学、高效的发展,使系统更加快捷。但是由于中国电气工程自动化的网络结构不统一,导致自动化发展速度减缓且发展质量也明显降低。而对于自动化的集成程度,主要表现在技术方面。虽然中国的自动化技术的发展水平有了明显的提高,但是目前自动化的集成程度依然很低,而独立自动化所占的比例很高,最终造成了信息的不共享、功能的单一,减缓自动化技术的发展速度,影响自动化的作用。
4、电气工程及其自动化应对办法研究
为加快电气工程及其自动化的健康快速发展,本文针对其中的弊端采取相对应的措施,具体的措施如下:
(1)提高电气工程及其自动化的节能减排技术
在进行电气工程设计时,不断对节能减排进行优化,降低能源的消耗,其次采用低耗能的电力变压器,尽量采用清洁、可循环利用的能源,减少不必要的设备设施,最终促进电气工程及其自动化的发展。
(2)加强电气工程及其自动化的质量管理
质量管理是工程中的重中之重,要充分认识到质量管理的重要性。提高施工队伍的整体水平,强化工作人员的能力,提高工作人员的综合素质。其次,对于施工材料,要确保材料的质量,加强监督管理的力度。最终达到提高质量管理的目的,保证了电气工程及其自动化的稳健发展。
(3)建设统一的电气工程及其自动化的网络结构
在电气工程及其自动化的发展过程中,要不断对其网络结构进行改进和完善,建设统一的网络结构。在进行电气工程及其自动化的运行过程中,要不断进行各方面的完善,如,引进先进的仪器设备和管理技术,建设信息共享平台,最大程度上的达到信息网络的统一,最终推动电气工程及其自动化的健康快速发展。
(4)提高电气工程及其自动化的集成化程度
在电气工程及其自动化的发展过程中,要不断的提高技术员工的综合素质和技术水平,提高自主研发和创新的能力,最终提高电气工程及其自动化的集成化程度,使电气工程自动化中各部分之间能够进行融洽的连接,减少其在运行过程中的成本和费用,提高电气工程自动化的集成化程度,最终提高电气工程及其自动化的水平。
5、结论
电气工程及其自动化所应用的范围很广,对于国家、社会以及广大群众都具有重大的意义。本文通过分析电气工程及其自动化的弊端,以及找到相应的措施,尽量的提高自动化的水平,以此为社会带来更多的经济利益。但由于时间有限,不能做更深入的研究,今后还可以从以下方面进行探究:人才培养;电气工程及其自动化的性能;开发环境的影响。
参考文献
[1] 冯健朗.探讨智能建筑电气自动化的设计和技术[J].城市建设理论研究(电子版),2012(18).
[2] 程柳莹.浅谈电气工程及其自动化的建设及发展[J].中国科技纵横,2011(8).