人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用

姜春凱 陸樂 嚴曉杰

【摘 要】很多時候電力系統(tǒng)在運行的過程中往往會受到諸多因素的影響，使得整個電力系統(tǒng)運行時容易出現(xiàn)震蕩、超過負荷等非正常狀態(tài)。所以為了能夠在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時切除故障，我們應將人工智能技術(shù)應用在電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)中，該技術(shù)的應用可以有效提高繼電保護的智能化水平，進而推動我國電力行業(yè)蓬勃穩(wěn)定發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】人工智能;電力系統(tǒng);繼電保護;分析

1導言

隨著計算機水平的不斷提升和電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中廣泛的應用計算機，逐漸研究出新的控制原理和方法，同時在繼電保護領(lǐng)域中的應用力度不斷加強，如專家系統(tǒng)等的應用，其對繼電保護的發(fā)展具有重要的推動作用。所以具體研究電力系統(tǒng)繼電保護中人工智能技術(shù)的應用具有重要的現(xiàn)實意義。

2專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)（ES）是發(fā)展最早，也是人工智能應用研究最活躍和最廣泛的課題之一，它與知識工程研究緊密聯(lián)系在一起。在專家系統(tǒng)構(gòu)造中，它必須涉及所研究問題領(lǐng)域的知識表達方式，知識處理與知識運用方面的理論和方法。專家系統(tǒng)不僅是融合了書本相關(guān)的理論知識來處理各種定性的問題，而且還可總結(jié)和利用專家的經(jīng)驗知識（或稱啟發(fā)式知識）來求解問題。它不僅可解決那些依靠解析方法不能解決的問題，也可使所求解問題的知識搜索和推理范圍縮小，提高問題求解速度和推理效率;另外專家系統(tǒng)的解釋模塊能夠?qū)ν评硭玫闹R、推理過程及結(jié)論進行解釋。在電力系統(tǒng)繼電保護的專家系統(tǒng)中，常用的知識表達方式有：基于謂詞邏輯表示法，基于產(chǎn)生式規(guī)則表示法，基于過程式知識表示法，基于框架式表示法，基于知識模型表示法和基于面向?qū)ο蟊硎痉ā嵸|(zhì)上后兩種是由于計算機和語言技術(shù)、智能技術(shù)的發(fā)展而形成的，它們是在前四種基礎(chǔ)上的新形式和新結(jié)構(gòu)，它們的關(guān)系如圖所示。

圖1專家系統(tǒng)的知識表達方式

3人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用

3.1專家系統(tǒng)的應用

專家系統(tǒng)是人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護中的一種應用，該系統(tǒng)主要適用于那些對時間要求不高的繼電保護工作中。比如，故障診斷、故障勘測等工作，當然專家系統(tǒng)還可以應用在定值智能化的整合計算系統(tǒng)中，以及應用在相關(guān)零序電流的保護整定計算中。不管是應用在哪一種系統(tǒng)中都可以實現(xiàn)提高繼電保護工作效率的目的。同時專家系統(tǒng)的應用原理是指將繼電保護裝置工作中的動作表示出來，或者是將運行人員的診斷經(jīng)驗等內(nèi)容用規(guī)則表現(xiàn)出來，進一步將相應的故障診斷專家列入電力系統(tǒng)當中，這樣一來可以方便工作人員尋找系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因，能夠及時采取有效的對策去解決問題。

3.2暫態(tài)保護的應用

高新技術(shù)的飛速發(fā)展人工智能技術(shù)也被廣泛應用，同時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)繼電保護工作的效率，還可以提高判斷故障的精準性和準確性，也可以解決那些單一工頻信號不能解決的問題。其中暫態(tài)保護的應用可以準確的判斷出故障，它的工作原理主要是利用所產(chǎn)生的信號來保護電力設(shè)備和輸電線的，可以根據(jù)故障的類型、位置以及持續(xù)時間等特點進行分析和判斷。

3.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要應用在判斷故障類型、故障距離等方面。比如，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對高壓輸電線的方向進行保護，通過利用BP模型來當做輸電線保護中的方向辨別設(shè)備，不僅可以快速高效的判斷出故障的所在方向，還可以有效保護輸電線的方向。再者我們還可以利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習能力和辨別能力，更好的對電力系統(tǒng)繼電保護中的故障進行分析和辨別，使工作人員能夠在電流正確方向的故障進行保護，而相反方向的電流故障則應當及時的采取閉鎖，因為只有這樣才能實現(xiàn)提高電流靈敏度的目標，讓輸電線電流能夠更好的適應。此外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還可以與專家系統(tǒng)相互融合來使用，對電力系統(tǒng)繼電保護中的故障進行全方位的診斷，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對整個電力系統(tǒng)繼電保護工作具有重要意義。

3.4模糊理論的應用

模糊理論的應用可以實現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)學方式難以做到的計算。近幾年來隨著時代的不斷發(fā)展模式理論在電力體統(tǒng)繼電保護中的應用也得到突飛猛進，其中模糊理論主要包括系統(tǒng)規(guī)劃、模式控制以及相關(guān)的潮流計算，這些理論在電力系統(tǒng)繼電保護中發(fā)揮巨大作用。例如，模糊理論的應用可以實現(xiàn)對那些電力生產(chǎn)的不確定進行有效確定，或者是對干負荷變化的不確定進行確定，通過使用模糊理論中的模糊值可以表示某些不確定的關(guān)系，進而構(gòu)建一個有效的電力模糊系統(tǒng)。此外，模糊理論相比傳統(tǒng)無工電壓算法獲得的效果更顯著，傳統(tǒng)的無工電壓算法主要是以單目標來優(yōu)化問題，此方式并不能做到充分考慮限制控制量調(diào)節(jié)的目的，所以為了實現(xiàn)校正違界電壓應利用模糊理論對電能質(zhì)量進行綜合評估。

3.5遺傳算法的應用

遺傳算法也是人工智能技術(shù)中在電力系統(tǒng)繼電保護工作中的一種，它主要是基于大自然的選擇和遺傳機制，通過利用計算機設(shè)備上模擬相應的生物進化，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)勢和優(yōu)點。比如，可以在較為復雜和龐大的搜索空間中進行自適應的搜索，通過這種方式可以選擇出最佳且最準確的算法，當然遺傳算法還具備算法簡單且適用性超強的優(yōu)點，此外，遺傳算法在進行求解問題方面幾乎沒有任何限制，也不會涉及到那些復雜的數(shù)學求求解過程，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用在電力系統(tǒng)繼電保護中的原因，當然我們還可以通過構(gòu)建合理的數(shù)學模型來解決故障問題，進而充分發(fā)揮遺傳算法的作用和價值。

4結(jié)論

由此可見，越來越多的新的方法隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)，這也進一步擴大電力系統(tǒng)繼電保護中人工智能技術(shù)的應用范圍，為繼電保護的發(fā)展提供了有利的保障。通過結(jié)合不同的人工智能技術(shù)，可以將保護系統(tǒng)中受到不確定因素的影響合理分析處理，從而可以將保護動作的可靠性進一步提高，這也是為了智能保護發(fā)展的重要研究方向。雖然本文講述的智能方法應用到電力系統(tǒng)繼電保護中取得的成果比較明顯，但是其本身并沒有非常成熟的理論性，所以需要將其完善力度進一步加大。

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（作者單位：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司丹陽市供電分公司）