論智能化繼電保護(hù)的應(yīng)用及其發(fā)展

段震海

摘 要：繼電保護(hù)系統(tǒng)是保證電力系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，其存在的目的是提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，預(yù)防電力系統(tǒng)故障帶來(lái)的損失。隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)電力的需求翻倍增加，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)手段的可靠性和穩(wěn)定性已大打折扣，無(wú)法滿足人們的需求，而新興的智能化技術(shù)為繼電保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展開辟了新的道路。文章就電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的智能化發(fā)展及實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

關(guān)鍵詞：智能化；繼電保護(hù)技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展

引言

繼電保護(hù)是伴隨著電力系統(tǒng)產(chǎn)生的，可以說(shuō)繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)不可或缺的配套產(chǎn)物。繼電保護(hù)裝置的主要作用就是保障電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步發(fā)展，人民的物質(zhì)需求日益增長(zhǎng)，隨之而來(lái)的是對(duì)電力需求的大幅提高，為了避免電力供應(yīng)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)發(fā)生崩潰的情況，繼電保護(hù)系統(tǒng)必須進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)升級(jí)。在現(xiàn)代科技的推動(dòng)下，繼電保護(hù)技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、智能化，使得繼電保護(hù)速動(dòng)性、選擇性、靈敏性以及可靠性得到了很大程度的提高。

1 繼電保護(hù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

1.1 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展

繼電保護(hù)技術(shù)是伴隨電力系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)電力系統(tǒng)在運(yùn)行中突然出現(xiàn)電力中斷或故障時(shí)，需要采取一定的技術(shù)手段來(lái)保證電力能夠快速恢復(fù)，目前來(lái)說(shuō)繼電保護(hù)技術(shù)是極為有效的解決手段。我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)從二十世紀(jì)50年代到二十世紀(jì)90年代，經(jīng)歷了從無(wú)到有、從由國(guó)外引進(jìn)到自主研發(fā)制造的歷程。最初的先進(jìn)繼電保護(hù)技術(shù)幾乎完全被國(guó)外壟斷，我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)相比于其他國(guó)家起步較晚，但是通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)，逐步總結(jié)出自己的發(fā)展路線，并且在工藝和技術(shù)上逐漸超越進(jìn)口設(shè)備，形成了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的繼電保護(hù)技術(shù)。在這40多年發(fā)展歷程中，繼電保護(hù)設(shè)備從最初的電磁式發(fā)展到晶體管式，再發(fā)展到集成電路式，再到90年代的微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)備。微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)備一經(jīng)開發(fā)便得到了迅速的發(fā)展和利用，可以說(shuō)在進(jìn)入90年代后，我國(guó)的繼電保護(hù)技術(shù)便以進(jìn)入智能化時(shí)代。

1.2 繼電保護(hù)技術(shù)的現(xiàn)狀

目前電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常完善，但隨著信息化潮流的到來(lái)，以及新型傳感技術(shù)、新型傳輸技術(shù)的出現(xiàn)，又為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力，充分利用這些先進(jìn)技術(shù)有效的提高了繼電保護(hù)設(shè)備的性能。在這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，計(jì)算機(jī)自然是不可缺少的工具，計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電保護(hù)技術(shù)的結(jié)合，為電力系統(tǒng)提供更有效的保障，也適應(yīng)了智能化發(fā)展的趨勢(shì)。

2 傳統(tǒng)繼電保護(hù)的運(yùn)作特點(diǎn)及缺陷

繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要作用是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的診斷和控制，來(lái)保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)作時(shí)主要是在被保護(hù)的元件端口進(jìn)行局部故障分析根據(jù)電流差動(dòng)或方向比較進(jìn)行保護(hù)，按照固定的措施進(jìn)行處理，雖然這種方式的選擇性和速動(dòng)性較好，但這種設(shè)備只能對(duì)本地裝置進(jìn)行檢測(cè)，若裝置以外的部分出現(xiàn)故障，就很難進(jìn)行有效處理。而且這種設(shè)備相對(duì)封閉，不同保護(hù)設(shè)施之間很難進(jìn)行有效地協(xié)作分工。

在如此復(fù)雜的情況下，傳統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)自適應(yīng)性能差的特點(diǎn)限制了其發(fā)展，由于電力系統(tǒng)的不斷更新擴(kuò)大，電網(wǎng)的運(yùn)行方式隨之不斷改變，這就要求繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的配套修改，但這在傳統(tǒng)設(shè)備上是難以自主實(shí)現(xiàn)的，大多時(shí)候需要人員進(jìn)行配合，傳統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的可靠性和選擇性在現(xiàn)代龐大電力工程面前是難以得到保證的。這些傳統(tǒng)設(shè)備對(duì)人員的需求量較大，在維護(hù)時(shí)工作量也是十分巨大的，增加了人力成本。并且由于不同地域在管理和運(yùn)作上的差異性，很難對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。

3 繼電保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化

3.1 智能化繼電保護(hù)的發(fā)展

3.1.1 繼電保護(hù)與人工智能技術(shù)結(jié)合。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展使繼電保護(hù)的難度大大提高，而人工智能技術(shù)的研發(fā)給繼電保護(hù)技術(shù)注入了新的活力。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外紛紛將先進(jìn)的人工智能技術(shù)引入電力系統(tǒng)，在繼電保護(hù)技術(shù)上也得到了相應(yīng)的應(yīng)用。例如專家算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化規(guī)劃等人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)技術(shù)上取得了有效地成果。人工智能的特點(diǎn)是模仿人類的思考方式來(lái)分析與處理問(wèn)題的方式，適合運(yùn)用在復(fù)雜多變且難以用固定方式解決問(wèn)題的場(chǎng)合，為繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供了新思路。

專家算法是運(yùn)用最早的人工智能技術(shù)，它結(jié)合了定性理論知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)，在解決問(wèn)題時(shí)會(huì)利用檢索與推理功能將問(wèn)題范圍縮小，提高解決問(wèn)題的效率。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，利用大量的處理部件，由人工方式制造的網(wǎng)絡(luò)化信息處理系統(tǒng)，它具有自學(xué)習(xí)自適應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)邮栈蛱幚淼臄?shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)想儲(chǔ)存。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是具有非線性映射功能的系統(tǒng)，面對(duì)復(fù)雜非線性問(wèn)題可以迅速作出判斷，利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力以最快速度尋找最優(yōu)化解，也就是說(shuō)只要記錄的樣本足夠多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)夠合理，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在各種復(fù)雜狀態(tài)下對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行識(shí)別分類，選擇最有處理方式。人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)系統(tǒng)上的應(yīng)用未來(lái)國(guó)家電力部門的重點(diǎn)研究課題，通過(guò)人工智能技術(shù)能對(duì)被保護(hù)元件的故障進(jìn)行最科學(xué)的判斷，并對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)處理，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)技術(shù)智能化的實(shí)現(xiàn)，使其速動(dòng)性、選擇性、靈敏性以及可靠性均得到了大幅度提高。

3.1.2 與計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息一體化技術(shù)的結(jié)合。這是一個(gè)信息化與網(wǎng)絡(luò)化迅速發(fā)展的時(shí)代，電力系統(tǒng)的通信技術(shù)也進(jìn)行了翻天覆地的變革。計(jì)算機(jī)技術(shù)與高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在各電力系統(tǒng)之間被廣泛應(yīng)用，也為繼電保護(hù)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。自90年代計(jì)算機(jī)技術(shù)被引用到繼電保護(hù)中，繼電保護(hù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程便一刻都沒(méi)有停止，微型計(jì)算機(jī)的引用使繼電保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作正確率和靈敏度得到明顯的提高，而且能夠?qū)收闲畔⒑蛿?shù)據(jù)的進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)存在需要時(shí)隨時(shí)調(diào)用。同時(shí)還是實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化與信息一體化的硬件前提。隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，繼電保護(hù)系統(tǒng)獲取電力故障信息的范圍從點(diǎn)發(fā)展到線，又逐步發(fā)展到面，在做好本地設(shè)備保護(hù)的基礎(chǔ)之上，還能實(shí)現(xiàn)與聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)其他設(shè)備進(jìn)行信息共享，形成廣域繼電保護(hù)。信息一體化的繼電保護(hù)方案，能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)各種信息進(jìn)行檢測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性，各個(gè)終端及相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系，在保證電力系統(tǒng)運(yùn)作安全的同時(shí)，還加強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化水平。

3.2 智能化繼電保護(hù)的特點(diǎn)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)電能的需求量越來(lái)越大，為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作，就需要更好地發(fā)揮繼電保護(hù)系統(tǒng)的作用。智能化繼電保護(hù)自發(fā)展以來(lái)便得到了人們的廣泛認(rèn)可，在全國(guó)范圍內(nèi)得到迅速推廣。

智能化繼電保護(hù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在故障發(fā)生時(shí)快速、準(zhǔn)確定位，在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行最優(yōu)化處理，能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和處理信息進(jìn)行儲(chǔ)存并傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，方便管理人員進(jìn)行檢查與監(jiān)控。智能化技術(shù)的采用提高了繼電整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。智能化繼電保護(hù)設(shè)備檢測(cè)效率高，記錄的數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠，而且具有操作方便維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，不再需要調(diào)試人員帶著沉重測(cè)試設(shè)備奔赴現(xiàn)場(chǎng)，節(jié)省了大量人力和物力。

4 結(jié)束語(yǔ)

繼電保護(hù)系統(tǒng)是保障電力系統(tǒng)安全的關(guān)鍵，隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也應(yīng)緊跟時(shí)代腳步，結(jié)合最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)化等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行深入研究，努力實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能化監(jiān)控與保護(hù)，加強(qiáng)繼電保護(hù)系統(tǒng)安全性和可靠性，利用智能化的繼電保護(hù)技術(shù)促進(jìn)我國(guó)電力事業(yè)的健康發(fā)展。

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