人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

朱釗

摘 要：隨著我們國(guó)家不斷繁榮昌盛的今天，在電力事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的過程中，繼電保護(hù)裝置非常重要，而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人工智能技術(shù)逐漸滲透到繼電保護(hù)當(dāng)中。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步推廣，使得繼電保護(hù)設(shè)備能夠獲得更加優(yōu)良的保護(hù)效果。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中仍舊存在一些不足。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);電力系統(tǒng);繼電保護(hù);應(yīng)用

1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的應(yīng)用現(xiàn)狀為：第一，時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置也變得多樣性，而保護(hù)裝置的選擇會(huì)直接影響繼電保護(hù)工作能否順利進(jìn)行，所以相關(guān)作業(yè)人員在選擇保護(hù)裝置的時(shí)候應(yīng)選擇功能齊全且具有靈活可靠性的裝置，進(jìn)一步確保電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作能夠高效有序進(jìn)行。其次，隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展對(duì)繼電保護(hù)功能的需求也逐漸增大，就當(dāng)前繼電保護(hù)功能來看主要有以下幾個(gè)功能，比如，線路保護(hù)功能、電容器保護(hù)功能以及主變保護(hù)功能等，這些功能電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中發(fā)揮著巨大作用。此外，要想提高繼電保護(hù)技術(shù)還應(yīng)將其與現(xiàn)代化技術(shù)融合，例如，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等繼電保護(hù)技術(shù)相互融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的工作效率和水平。

2人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

繼電保護(hù)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用，體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用方面。也就是說必須通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序。在完成設(shè)定以后，微機(jī)線路會(huì)保護(hù)硬件，這也是進(jìn)行繼電保護(hù)的重要前提。現(xiàn)階段很多供電企業(yè)不斷研發(fā)32位硬件保護(hù)系統(tǒng)，這樣一來，就推動(dòng)了人工智能化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。不僅如此，在對(duì)硬件進(jìn)行保護(hù)時(shí)，其核心就是保護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而且，這種保護(hù)模式逐漸的發(fā)展成為計(jì)算機(jī)逐漸網(wǎng)絡(luò)化的門戶。現(xiàn)階段電力系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的要求不斷提升，不僅要對(duì)其基本功能進(jìn)行保護(hù)，還需要具有可以長(zhǎng)期存放大量數(shù)據(jù)的空間，并通過數(shù)據(jù)快速處理功能，對(duì)信號(hào)輸入和輸出進(jìn)行多方面的協(xié)調(diào)。因此在繼電保護(hù)當(dāng)中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠進(jìn)一步推動(dòng)人工智能技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)電力系統(tǒng)越來越自動(dòng)化。

2.2暫態(tài)保護(hù)的應(yīng)用

高新技術(shù)的飛速發(fā)展人工智能技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，同時(shí)各種判斷故障的方式也層出不窮，這些人工智能技術(shù)不僅可以提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作的效率，還可以提高判斷故障的精準(zhǔn)性和準(zhǔn)確性，也可以解決那些單一工頻信號(hào)不能解決的問題。其中暫態(tài)保護(hù)的應(yīng)用可以準(zhǔn)確的判斷出故障，它的工作原理主要是利用所產(chǎn)生的信號(hào)來保護(hù)電力設(shè)備和輸電線的，可以根據(jù)故障的類型、位置以及持續(xù)時(shí)間等特點(diǎn)進(jìn)行分析和判斷。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式已經(jīng)不能滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，傳統(tǒng)繼電保護(hù)是利用過濾的方式來忽略故障所產(chǎn)生的信號(hào)，而這種過濾方式往往需要投入大量的人力和研究精力，所以暫態(tài)保護(hù)的應(yīng)用可以有效緩解這些壓力，能夠從高頻信號(hào)從故障暫態(tài)中高效的提取出來，進(jìn)而發(fā)揮人工智能技術(shù)的作用。

2.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）是信息處理系統(tǒng)，其主要是對(duì)人腦組織結(jié)構(gòu)和人類認(rèn)知的過程進(jìn)行模擬。非線性特征、處理能力的并行性和自組織自學(xué)習(xí)的能力等這些特點(diǎn)是人們對(duì)其進(jìn)行廣泛關(guān)注的主要原因。BP算法是研究的最為成熟的，它具有直觀和簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和算法，主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域。電力系統(tǒng)具有非常復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，所以在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中ANN理論的發(fā)展前景十分廣闊，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法合理的解決難以求解的和復(fù)雜的非線性問題。如經(jīng)過渡電阻的短路問題發(fā)生在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開的情況下的這一非線性問題，對(duì)于故障位置利用距離保護(hù)無法準(zhǔn)確的判斷出，這樣會(huì)使誤動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的適應(yīng)，只要樣本對(duì)各種情況集中充分的考慮，都可以正確的判斷所有故障發(fā)生的位置。ANN構(gòu)造的單相限脈沖和三相變壓器的差動(dòng)保護(hù)是由部分學(xué)者提出來的，一般在瞬時(shí)信號(hào)的處理中使用這種ANN模式，其主要對(duì)2種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究：（1）對(duì)單相變壓器內(nèi)部故障檢測(cè)的模式;（2）對(duì)三相變壓器內(nèi)部故障檢測(cè)的模式。有些學(xué)者在BP算法不足的基礎(chǔ)上將變結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最大值算法提出來，其主要是通過將訓(xùn)練過程進(jìn)一步簡(jiǎn)化，使網(wǎng)絡(luò)收斂和診斷推理的速度不斷加快，從而可以將識(shí)別故障率大大提高，使自動(dòng)診斷故障和綜合智能化保護(hù)的目的得以實(shí)現(xiàn)。雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以將專家系統(tǒng)獲取知識(shí)的瓶頸和難以維護(hù)知識(shí)庫(kù)等問題合理的解決，但是其與處理啟發(fā)性知識(shí)不符，同時(shí)由于ANN技術(shù)本身的完備性不足，其具有緩慢的學(xué)習(xí)速度、較長(zhǎng)的訓(xùn)練時(shí)間和較弱的解釋功能，對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化會(huì)造成不利影響。

2.4數(shù)字繼電保護(hù)的智能化

在整個(gè)人工智能技術(shù)的應(yīng)用中，數(shù)字電路的應(yīng)用也必不可少。其能夠有效地實(shí)現(xiàn)斷路器的智能化，與傳統(tǒng)的電磁繼電保護(hù)相比明顯存在一定的優(yōu)勢(shì)。其主要是對(duì)一些小型機(jī)組以及變壓器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。在低壓電路中的應(yīng)用表現(xiàn)的十分明顯。例如：過流繼電器，其在控制電路中，通過對(duì)主電路電流的監(jiān)護(hù)，將其控制在一個(gè)正常的數(shù)值內(nèi)，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)電流過載，那么過流繼電器就能夠在第一時(shí)間將電源進(jìn)行切斷，這樣主電路中的電流互感器也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的電流過載感應(yīng)，從而對(duì)電磁繼電器發(fā)出相應(yīng)的反饋信號(hào)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)電氣二次設(shè)備的保護(hù)。這也是數(shù)字繼電保護(hù)智能化的核心所在。

2.5專家系統(tǒng)的應(yīng)用

專家系統(tǒng)在繼電保護(hù)領(lǐng)域運(yùn)用受到時(shí)間因素的影響，存在一定的限制，多適用于一些對(duì)時(shí)間要求不太嚴(yán)格的繼電保護(hù)環(huán)境過程中。比如故障診斷、故障定位、高阻接地故障探測(cè)以及繼電保護(hù)的整定與協(xié)調(diào)等。專家系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)的整定與協(xié)調(diào)能提供兩方面的幫助，首先，可以利用通用規(guī)則，對(duì)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行全面綜合的考慮;其次，當(dāng)通用規(guī)則不能提供滿意方案時(shí)，專家系統(tǒng)可以解決矛盾沖突。專家系統(tǒng)對(duì)于繼電保護(hù)的故障診斷，利用的是基于產(chǎn)生式規(guī)則的系統(tǒng)，其工作原理是把繼電保護(hù)裝置工作的動(dòng)作邏輯和運(yùn)行人員的診斷經(jīng)驗(yàn)用規(guī)則表現(xiàn)出來，納入故障診斷專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)中，進(jìn)而利用知識(shí)庫(kù)信息對(duì)告警信息做出分析判斷，診斷出故障有無的方式。另外，在繼電保護(hù)的專家系統(tǒng)應(yīng)用中，還有用于定值智能化整定計(jì)算和管理專家系統(tǒng)、零序電流保護(hù)整定計(jì)算的專家系統(tǒng)、保護(hù)設(shè)備協(xié)調(diào)的專家系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)保護(hù)配置的專家系統(tǒng)等等，具有非常廣泛的運(yùn)用范圍。

2.6遺傳算法的應(yīng)用

遺傳算法也是人工智能技術(shù)中在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中的一種，它主要是基于大自然的選擇和遺傳機(jī)制，通過利用計(jì)算機(jī)設(shè)備上模擬相應(yīng)的生物進(jìn)化，以此來尋找最佳的且最有效的搜索算法，遺傳算法本身就具有很多的優(yōu)勢(shì)和優(yōu)點(diǎn)。比如，可以在較為復(fù)雜和龐大的搜索空間中進(jìn)行自適應(yīng)的搜索，通過這種方式可以選擇出最佳且最準(zhǔn)確的算法，當(dāng)然遺傳算法還具備算法簡(jiǎn)單且適用性超強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，此外，遺傳算法在進(jìn)行求解問題方面幾乎沒有任何限制，也不會(huì)涉及到那些復(fù)雜的數(shù)學(xué)求求解過程，能夠獲得最全面的且最優(yōu)的解集，這也正是遺傳算法被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的原因，當(dāng)然我們還可以通過構(gòu)建合理的數(shù)學(xué)模型來解決故障問題，進(jìn)而充分發(fā)揮遺傳算法的作用和價(jià)值。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升用電需要也逐漸增大，同時(shí)對(duì)電力企業(yè)供電的質(zhì)量要求也變得越來越高，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)下人們的用電需求。而要想滿足人們實(shí)際需求應(yīng)將人工智能技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中，該技術(shù)的應(yīng)用可以推動(dòng)我國(guó)電力系統(tǒng)朝著智能化方向快速發(fā)展，進(jìn)而充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的作用。

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