繼電保護中電氣工程智能系統(tǒng)的應用

李玉娟+江玉瓊

【摘要】對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行來說，繼電保護具有十分重要的意義。本文介紹了在繼電保護中電氣工程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及應用實例，闡釋了該系統(tǒng)的相關理論知識和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就所設計系統(tǒng)在通用性和擴展性等方面出現(xiàn)的缺點，給出了相應的改進方案，獲得了電氣工程系統(tǒng)的設計對象、條件及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用方法。

【關鍵詞】工程；智能系統(tǒng)；繼電保護

1引言

隨著科學技術的不斷革新，人們的生產(chǎn)生活水平得到了空前的提高，同時對于供電的質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求也越來越高[1]。為了能保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，就必須保證要繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，將人工智能技術和計算機技術有效地結(jié)合起來是提高繼電保護能力的有效方法。目前，提高電氣CAD系統(tǒng)的智能水平的方法是采用電氣工程智能系統(tǒng)，并將其運用在繼電保護。由此可見，繼電保護技術在未來具有十分廣闊的應用前景。

2繼電保護發(fā)展歷史

隨著信息技術（如計算機技術、電子技術及通信技術等）的高速發(fā)展，我國繼電保護共經(jīng)歷了如下四個階段的發(fā)展：

第一階段：建國初期至六十年代，我國已擁有較完善的繼電保護體系（包括繼電保護的設計、制造、研究及運行等）。在此階段的發(fā)展中，繼電保護技術打下了堅實的基礎，為下一階段的快速發(fā)展起到了推波助瀾的作用。

第二階段：六十年代至八十年代，晶體管繼電保護的快速發(fā)展使得我國繼電保護取得了重大成功。最具代表性的成果是由天津大學與南京自動化設備廠合作研發(fā)的500kV晶體管方向高頻保護[2]直接成功運用在葛洲壩500kV線路上。

第三階段：八十年代至九十年代初，集成電路保護的研發(fā)、生產(chǎn)及應用成為繼電保護的主導方向，并在高頻保護方面起到了巨大作用。其中以南京電力自動化研究院所研發(fā)的集成電路工頻變化量方向為代表。

第四階段：九十年代初期之后，繼電保護一直呈現(xiàn)了高速發(fā)展勢態(tài)。其中的微機線路保護裝置是由南京電力自動化研究院研制成功的。微機相電壓補償式方向高頻保護則是由南京電力自動化設備廠和天津大學合作研發(fā)而成的。根據(jù)不同原理與機型，各種微機線路及主設備保護都有各自優(yōu)勢，它們?yōu)殡娏ο到y(tǒng)提供了性能及質(zhì)量優(yōu)化的繼電保護裝置。在致力于微機保護裝置的研究背景下，在繼電保護的軟件及算法等方面我國都獲得了較為顯著的理論成果。

3專家系統(tǒng)

在智能系統(tǒng)領域中，專家系統(tǒng)的歷史十分久遠[3]。其主要特點是能有效地結(jié)合工程項目；在建設該系統(tǒng)時，常常要將所相關領域的知識用一些表達式或者代碼命令加入；另外還需加入一些理論方法和處理方法。該系統(tǒng)可以解決一些定性問題，也可以通過專家的知識及相關經(jīng)驗，對一些未知的理論進行分析、研究。通過這樣的系統(tǒng)，有利于將原本比較寬廣的研究范圍大大縮小，這樣可以快而準確的獲得理想的答案，有效的提高了工作效率。同時，專家系統(tǒng)還能為合理推理的現(xiàn)象和結(jié)果給出科學的解釋。通常，在電氣工程智能系統(tǒng)中，常用相互之間存在聯(lián)系的框架式表示法、生產(chǎn)式規(guī)則表示法、面向?qū)ο蟊硎痉?、過去式知識表示表達式等來表示專家系統(tǒng)表達式。在繼電保護日常運行中，運用經(jīng)驗十分豐富的專家系統(tǒng)取得了十分良好的實際成果。

4模糊理論

在上世紀六十年代，模糊理論的出現(xiàn)打破了經(jīng)典理論的定義，即對一些不精確的現(xiàn)象、時間進行描述而不是像模糊理論所描述的0和1的非彼既此的確定性定義。同時將專家系統(tǒng)與推理模糊邏輯和語言變量運用（模糊理論）相結(jié)合，使之組成一個完整的人工智能使用方法，并且該理論已經(jīng)在電力系統(tǒng)中應用廣泛。

5智能結(jié)構(gòu)

一般來說，電氣工程智能系統(tǒng)主要包括用戶、顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、知識庫、用戶接口、設計輔助程序等幾部分組成。在電氣工程智能系統(tǒng)的 CAD 系統(tǒng)運用了專家系統(tǒng)，并且且使用了Auto LISP編譯型語言、Turbo PROLOG語言、FORTRAN 高級算法語言等交互編制組成了人工智能的電氣ICAD系統(tǒng)（如圖1所示）。這樣的組合方式不僅有利于系統(tǒng)的編制，也能更加充分地發(fā)揮各種語言的優(yōu)勢，揚長避短。當出現(xiàn)系統(tǒng)提供能力不足時，則可利用設計用戶菜單補償，另外也可以在電氣CAD系統(tǒng)中加入無功功率補償專家系統(tǒng)。在用戶菜單中，使用者可以根據(jù)自身情況方便地選擇所需要的工作模式，并能直觀的看出相關信息，容易在很短的時間內(nèi)掌握該系統(tǒng)的操作方法。為調(diào)用相應的子模塊提供了方面。這種系統(tǒng)的特點是設計成本低，效率很高，極大的減輕了設計者的工作負擔。

當采用專家系統(tǒng)進行改進數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，此時的數(shù)據(jù)庫相對簡單，無法滿足系統(tǒng)通用性和擴展性的要求，因此，需要利用知識表示方法確定設計條件、設計對象以及設計目標數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？傮w上，電氣工程智能系統(tǒng)的設計是一個正推過程，通過一些初始數(shù)據(jù)，匹配規(guī)則，驅(qū)動推理得出結(jié)論。對繼電保護系統(tǒng)的設計而言，初始數(shù)據(jù)是對系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及對保護系統(tǒng)的要求。對于繼電保護的主設備設計而言，如變壓器繼電保護設計，則所需的初始數(shù)據(jù)參數(shù)是通過關聯(lián)組元、關系謂詞進行表達的，其表達形式分別如下：對象名/屬性名=屬性值，比較適合藐視孤立對象的屬性概念（關聯(lián)組元的表達形式，比較適合孤立對象的屬性定義）；主體對象名+客體對象名）/謂詞屬性=屬性值（關系謂詞表達形式，適合描述事實的知識，它不僅能將對象屬性表達出來，還可將各對象間的關系表達出來）。

以變壓器保護系統(tǒng)為例，可將變壓器保護系統(tǒng)框架分為系統(tǒng)級、繼電保護J型產(chǎn)品級、故障類型保護級、保護方式級、繼電保護J類型級等幾個部分（如圖2所示）。具體來說，系統(tǒng)級即指變壓器保護系統(tǒng)；故障類型級即指短路保護和后備保護兩種；保護方式級即指低壓過濾、電流速斷、差動方式等幾種；繼電保護J類型級即指熔斷器、CR、TR等幾種；繼電保護J型產(chǎn)品級包含DL32/10、DL233/6、DS30 等幾種情況。在本系統(tǒng)中能將下一個子框架引入到DL233/6型繼電保護J類保護框架的槽中。通過此設計，能詳細描述整個保護系統(tǒng)，雖然此種結(jié)構(gòu)比較復雜，但能實現(xiàn)總框架的槽值約定的更改或繼承，這樣不僅能有效地減少數(shù)據(jù)冗余，還能確保數(shù)據(jù)信息的準確性，保證不產(chǎn)生矛盾的信息。

圖3為 CR 繼電器的框架示意圖。其屬性槽是“相數(shù)=1”，它是由規(guī)則以直接決定的。在運行過程中，以直接的方式賦值的是“Iset=”，或者在需計算時則調(diào)用ISETO對賦值進行計算?？蚣懿凼恰靶吞?DL233/6”，DL233/6繼電器可以由此引出?？蚣芩憩F(xiàn)出來的嵌套關系能對保護系統(tǒng)的描述發(fā)揮關鍵作用。這種結(jié)構(gòu)保證了總框架的槽值約定進行更改或繼承，從而有效的降低數(shù)據(jù)冗余。

6結(jié)束語

綜上所述，我國的電力系統(tǒng)繼電保護技術經(jīng)過了四個快速發(fā)展的階段，并取得了巨大的發(fā)展空間和成果。繼電保護技術展現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡化、計算機化，數(shù)據(jù)通信一體化及人工智能化等的發(fā)展態(tài)勢。對于電力企業(yè)來說，做好繼電保護工作可以為電力系統(tǒng)的安全供電提供保障。通過本課題的探究，將電氣工程智能系統(tǒng)應用在繼電保護中，并對專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改造，能極大的滿足電力生產(chǎn)的需求。

參考文獻

[1]王惠中. 電氣工程智能系統(tǒng)在繼電保中的用 [J]. 城市建理研究，2013 （35）：147-148.

[2]趙楊. 電氣工程智能系統(tǒng)在繼電保中的用與改進 [J]. 數(shù)字技術與應用，2010（07）：171-172.

[3]張莉莉，劉世江. 電力系統(tǒng)繼電保護與自動裝置原理教學改革探討 [J]. 科技致富向?qū)В?011（29）：27-28.endprint