人工智能技術在電力系統繼電保護中的應用

徐小豪 金萌

摘要：近些年來，隨著經濟的快速發展和人們對清潔環境的高品質要求，社會對電力行業也有了更多的依賴。新技術的發展使電力領域涌現出許多新的核心技術，例如人工智能技術在繼電保護中的應用。作為電力系統安全穩定運行的關鍵保障，繼電保護也存在著一定的不完善性，不能完全實現人們日益增長的對電力系統穩定性的要求。從目前我國的繼電保護的應用狀況來看，電力市場依然存在著許許多多的問題，本文首先主要介紹了我國電力系統繼電保護的現狀，然后介紹了人工智能技術對繼電保護的促進作用，希望能夠為相關企業提供一些幫助。

關鍵詞：人工智能;電力系統;繼電保護;應用 ?負荷大數據分析、系統故障預告警

1、電力系統繼電保護的應用現狀

電力系統的運行并非是一帆風順，從發電到用電的過程中常常受到許多因素的影響，如機組切機、電力諧波、系統震蕩、故障跳閘、低頻減載等，使得電力系統運行存在各種不穩定性。如果電力網絡運行出現問題，且繼電保護及自動化系統不能有效動作，就會造成停電時間。人工智能技術在電力行業的廣泛應用，使得這些問題得到了很大程度上的緩解，有效地提高了的電力系統的穩定性。因此，人工智能技術與繼電保護技術相結合的負荷大數據分析、系統故障預告警、設備故障預告警、智能巡檢等新技術顯得尤為必要。

在大力發展經濟的時期，我國電力系統也有了很大的提升。光伏、風電裝機容量的大幅提升，大型水電站的修建，智能變電站的普及都是電力行業得到發展的證明。近些年來，人工智能理論的普及，智能分析系統和人腦神經模擬系統已成功應用在繼電保護中，這一現象也在電力系統領域得到了極大的關注。繼電保護作為電力系統故障的一級防線，實時對電力系統進行數據采集、數據計算、邏輯分析，第一時間判別故障或異常，快速切除并隔離故障點。當前，我國微機型繼電保護技術的研發與應用日趨成熟，隨著國內交直流電網的不斷建設，電網運行日益復雜，也為人工智能的應用提供了很好的契機。

2、人工智能技術在繼電保護中的實際應用

講到人工智能技術，就不得不提到專家系統。在實際應用工程中，專家系統實現了將人工智能從純理論性轉向實際運用的一大飛躍，也是人工智能領域的一項重大突破。只要專家系統存在，就可以達到使繼電保護系統依據這種原理進行工作的目的。專家系統也并非不可捉摸，它主要是將電力系統各專家在繼電保護領域中總結的所有關于故障分析、穩定運行、應對策略等經驗進行收集，經過信息提取，數據建模之后將可執行程序存儲到網絡計算機中。技術人員可利用該軟件系統，模擬電力系統專家的思維模式，對問題的進行分析與判斷，在最短的時間內得出最優的解決辦法。很多電力系統案例都應用了人工智能技術來分析并排除故障，他們首收集現場故障數據，并將這些信息輸入到計算機，隨后便打開操作軟件，利用專家系統快速分析確定現場出現這種故障的原因，對癥下藥，盡快找到問題的根源。利用這種方式，縮短了排除故障和恢復系統正常運行的時間，減少了經濟損失，同時也降低了人力成本，具有巨大的經濟價值。

另一種在繼電保護中產生關鍵作用的技術，不僅是人工智能技術的預判斷和暫分析，更有暫態保護技術。暫態保護主要根據產生信號的將其運用到電力設備的繼電保護中 ，一旦電力設備發出信號，其便能夠按照故障發生的類型和持續的時間來進行分析和判斷。故障被最初檢測到時，機器可能無法準確定位，但在持續一段時間之后，便可瞬間定位。這種類似于GPS的故障定位技術，在現實社會中極大地方便了技術人員排查故障，節省大量的人力和物力，大幅度地提升了勞動效率。

人工神經網絡在電力系統中得到廣泛應用，該項技術可以模擬人腦進行思考分析及處理問題。在大多數時候，主要是運用到電力應用范圍，比如非線性的電阻發生短路 這一現象。在普通的故障測距技術中，繼電保護對于故障發生的位置很難精準判斷，很容易造成線路出現失誤運轉，而利用人工神經網絡之后，就不會產生太多的問題，在問題出現的短時間內就可以得到緩解。神經網絡技術的發展，主要是針對一些電路運行上的小問題，對摩擦不會有太多的損害。

在解決電力系統故障的過程中，也可以利用問題的模糊性征兆特征。這種模糊的關系看上去有些棘手，但正是由于兩者間存在的不確定性，導致用人力去診斷結果會進行一系列線索的收集 。盡管如此，模糊理論在當下的電力系統繼電保護中也廣泛被利用。這種技術的可取之處主要在于通過模糊理論的應用，能夠有效地搜索出小問題，從而確定電力生產中尚未被發現的一些不確定因素，提前預防今后會產生的大問題。模糊理論在電力系統中得到應用之后，會擴充人工系統在解決電力線路問題的專業性，與傳統且單一的無工電壓算法 相比較而言具有不可替代的優越性。

3、人工智能技術在繼電保護領域的發展

在人工智能領域，主要還是依賴計算機高超的算法進修學校 。這一作業過程主要是用于根據達爾文提出的自然界“適者生存”理論而得來，在故障出現之初，系統軟件將相應問題全部進行編碼，在計算機中存儲各自的數據，此后的步驟便由計算機根據理論 進行整體性優化搜索，最終找到問題的處理方法。這種算法目前還不夠成熟，僅僅在在電力系統繼電保護工作中被初步應用，只能在故障的圖像傳輸、電容最優化配置以及控制解決故障 的方法等方面有基本應用，尚無法在其他領域有更重要的建樹。這種技術最大的限制是建立一個系統化的故障排除網絡，一旦這個問題得以解決，未來利用算法解決繼電保護中的故障就有更大的應用市場。

結束語：繼電保護行業能夠與人工智能相結合，與我國科技水平的提高，市場經濟的高速發展及人們生活質量的大力提升有著緊密的關系。尤其是近些年來，我國電網的不斷擴大，用電需求的持續增長，使傳統的繼電保護技術無法滿足社會的需要。因此，在未來的很長一段時間內，人工智能技術在電力行業的應用都會有很大的發展空間。

參考文獻：[1]常紅艷.電力系統自動化中智能技術的應用[J].電子測試，2016（18）：123124.

作者簡介：楊雨嬋（1990），女，漢族，山東濟南人，本科，工程師，研究方向：繼電保護。