人工智能技术在风力发电领域的应用
刘波
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刘波,. 人工智能技术在风力发电领域的应用[J]. 人工智能研究,20216. DOI:10.12721/ccn.2021.157018.
摘要: 本文首先总结了人工智能技术的内涵,然后分别对人工智能技术在电场中应用的优点和缺点进行分析。希望通过研究,使技术人员了解目前人工智能技术在应用当中存在的优势和不足,从而以合理的方式使用该技术。
关键词: 人工智能技术;风力发电厂应用;优缺点
DOI:10.12721/ccn.2021.157018
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引言:人工智能技术近年来开始应用发电当中,不仅仅是一个简单的通信网络,而是一个具有开放性的系统,可以综合搜控制、传感、数字通讯、计算机等技术,实现对电厂发电更为有效控制。但是,目前该技术在应用中还存在一定的不足,所以需要了解该技术的优点和缺点,合理应用在电厂发电中。

1 人工智能技术的概念和特点

人工智能技术主要解决智能仪表、控制器和执行结构等现场设备之间的数字通信问题,以工厂数字通信网络作为基础,构建现场不同控制设备之间的更高层次之间的联系,不仅是一个网络,同时也是一个具有开放性、全新的分布式控制系统,融合了智能传感器、控制、计算机和数字通讯技术,通过对技术的综合应用,能够实现对自动化系统结构的变革[1]。使用现场人工智能技术改变了工控的方式,具有简单可靠、安全、经济使用的特点,目前已经成为工控领域的主要发展方向。

人工智能技术能够构建现场通信网络,改变了传统分散控制系统采用信号一对一传输的工作模式,通过通信线路在生产设备、系统中的延伸,将所有的设备都联系到了一起。使用总线设备后,具有较强的互操作性,能够使用来自不同厂家的现场设备进行系统的通信,组成完整的控制回路,从而构成具有统一性的控制策略。通过使用人工智能技术,有利于提升技术的自动化水平,加强对生产工作的控制,而且也有利于系统朝着多样化的方向发展。

2 人工智能技术的优点

人工智能技术会将多个设备是用一根电缆进行连接,而且目前随着技术的发展,大量使用了智能设备,让人工智能技术具备了更明显的优点。

2.1 减少接线的工作量

在不使用人工智能技术的情况下,对现场进行接线具有极为繁重的工作量,因为现场的 所有信号都需要通过一根电缆接入控制室的机柜,所以现场的电缆量非常大,导致接线工作明显增加。如果在接线过程中出现了接错线、漏接线的情况,也很难通过有效的检查发现。在使用了总线之后,大量的接线工作将会转移到现场进行,而且现场接线也比较简单,能够利用同一根电缆将多个设备联系起来,这样连接到控制室的电缆数量就会明显减少,降低了电缆和接线工作的数量,能够很好地进行现场的接线检查。

2.2 总线系统和仪表直接连接

目前电厂使用的变送器一具有HART协议的智能变送器为主,使用人工智能技术之后,依托现场布线技术可以将HART协议转化为总线的通信协议,能够让智能仪表在现场充分使用。因此在使用人工智能技术之后,可以降低对一些项目的改造经费,而且如果在该过程中使用到现场总线,也不需要进行变送器的更换,所以可以大量节约开支,满足改造的需求[2]。

2.3 降低设备维修费用

目前的电场中有大量的仪表和阀门,电厂往往需要投入大量的资金来进行相关设备的维护工作,并且维护设备的工作量也非常巨大,会对电厂的日常工作产生比较大的影响。使用人工智能技术后,所有的仪表都会被更换为智能仪表,智能仪表拥有单片机或者微型计算机,利用单片机就能够将计算机技术和常规的仪表功能进行整合,充分利用智能技术来进行仪表测量工作的控制,并且能够对仪表的工作状态进行监控,向电厂的控制系统发送仪表状态相关的信息,工作人员在监控室内就能够知晓仪表状态的变化,而通过总线系统,还能够实现对智能仪表的远程调试工作,省去了在仪表安装完成后要对仪表现场调试的繁重工作,提升了对仪表调试的工作效率。

2.4 降低设备的投资成本

很多电厂目前仍然以PLC和DCS作为主要的控制方式,使用这种技术时,需要对每个信号都拉一根电缆到控制柜的I/O板卡,在设备较多时,往往会有上万个信号点,导致需要大量的电缆和电缆桥架进行现场设备和设备控制器的连接,排查故障十分困难。比如目前使用两台600MW的超临界机组,其使用的控制电缆长度就已经达到了400公里,而且还需要将近800公里长的计算机专用电缆,以及超过160公里的补偿电缆,具有极大的电缆使用量。而在使用了现场人工智能技术之后,就能最大幅度降低相关开支,因为只需要将多个设备连接到一根电缆上就能满足对控制的要求,并不需要对每个设备都专门是用一根电缆和控制器进行连接[3]。通过使用该方法,能够降低电缆40%的使用量,在资源上有巨大的节约,因此能够最大幅度降低投资成本。

2.5 提升系统的准确性和可靠性

现场总线设备有效使用了数字化、智能化技术,可以保证测量和控制工作的精度,极大程度上避免信息传递的误差。相比传统的模拟信号,在信号传输速度上更快更精确,性能上具有极大的优势。同时,总线实现了系统结构的简化,减少了连接设备的数量,强化了仪表的内部功能,有效降低了信号的往返传输,因此系统工作的可靠性更强。并且,使用该技术也能实现设备的标准化和模块化,有利于对设备进行改造和升级,依靠简单的设计,也能让设备更容易进行重构,在升级工作中也比较简单。

2.6 用户使用更加自由

使用总线系统后,在拥有相同标准的情况下,就可以自由选择不同厂商提供的设备进行系统的集成,灵活满足客户的要求,避免因为某个单一品牌导致用户不能大范围地选择产品,有利于市场竞争。所以,系统在应用的过程中,用户有很高的主动权,可以灵活地进行产品的选择。

3 现场人工智能技术应用过程中存在的不足

3.1 技术人员对人工智能技术了解不足

目前现场人工智能技术的适用范围还相对比较小,原因在于很多电力行业人员对人工智能技术缺少足够的了解,导致技术人员可能对人工智能技术的使用存在顾虑,同时也会难以对人工智能技术的应用提供足够的技术保障。目前再全厂范围内使用现场总线的可能性不大,一般都在一定的范围内使用现场总线接口远程I/O来对现场的设备和控制器进行连接。

3.2 存在协议不兼容的情况

人工智能技术在理念上推行统一协议,简化风力发电厂的控制系统结构,但是目前现场总线依然存在冗余的问题,由于各种总线协议之间存在兼容性不足的问题,导致很多总线模块之间难以进行直接的信息互访和协议交换,不利于现场线路的简化。同时,由于风力发电厂中的很多设备都会应用较长时间,所以会有很多不同年代的设备,同样会增加总线的冗余问题。

3.3 思维惯性影响应用

目前电厂的设计过程中,会碰到很多不同工艺的设备配控制装置,而且已经在电厂的建设过程中形成了一种思维惯性和习惯。很多设计人员对总线的技术概念接触比较少,或者技术人员在设备采购过程中并没有考虑协议要求,都影响了总线的应用。

3.4 可选择范围较小

目前的现场人工智能技术仍然处在发展中,虽然智能仪表等设备具有规范性和智能化的优势,但是相对于常规仪表应用范围还比较窄,特别是针对电厂现场的智能设备还比较少,所以进行系统设计时选择的余地也不大。

结束语:电厂需要加强信息化、数字化和智能化的建设,人工智能技术对于电厂就显得必不可少。为了能够加强对人工智能技术的推广,还需要改变传统的思维方式,以合理的方式进行总线设计,加强相关技术的研究,不断满足电厂的控制需求,通过合理使用人工智能技术,提升电厂的经济效益。

参考文献:

[1]陆杰锋,徐燕娟.现场人工智能技术在火力风力发电厂电气控制系统中的应用研究[J].电子世界,2019(02):174-175.

[2]郭盼盼.现场人工智能技术在火力风力发电厂电气控制系统中的应用[J].数码世界,2018(11):280.

[3]刘建龙.人工智能技术在风力发电厂应用中的优点和缺点[J].产业与科技论坛,2011,10(21):127+235.