自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中應(yīng)用

張禮才

摘要：自適應(yīng)技術(shù)是我國(guó)電力系統(tǒng)中常用的一種保護(hù)技術(shù)，對(duì)于保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。對(duì)自適應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用原理、自適應(yīng)功能信息處理方法、自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的實(shí)際運(yùn)用以及自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的未來(lái)發(fā)展四個(gè)方面進(jìn)行深入地研究分析，以期為自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的實(shí)際應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)繼電保護(hù);自適應(yīng)技術(shù);電流速斷保護(hù)

自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的又被稱為自適應(yīng)繼電保護(hù)，即利用一些基本保護(hù)裝置根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際變化進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)系統(tǒng)的需求，及時(shí)排除系統(tǒng)出現(xiàn)的各種故障。這一技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)是信息技術(shù)以及數(shù)字技術(shù)，因此在大數(shù)據(jù)時(shí)代以及信息時(shí)代已然到來(lái)的大背景之下繼續(xù)進(jìn)行該技術(shù)的應(yīng)用研究具有重要的實(shí)際意義。

1.自適應(yīng)繼電保護(hù)原理

（1）利用開(kāi)關(guān)量信息實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能。計(jì)算機(jī)保護(hù)為了能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)能力必須要獲取信息變化的相關(guān)信息，主要是各種開(kāi)關(guān)和斷路器的分和信息。

（2）利用被保護(hù)元件的實(shí)時(shí)信息實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)繼電保護(hù)。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)措施大多都是建立在實(shí)時(shí)故障信息的基礎(chǔ)之上進(jìn)行故障的判別，這樣不能夠很快地解決信息故障問(wèn)題;自適應(yīng)繼電保護(hù)主要是對(duì)保護(hù)原件的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行分析并合理利用，這樣就能在故障發(fā)生前做好處理故障的準(zhǔn)備，或者在故障發(fā)生后第一時(shí)間找出故障元件，縮減故障處理時(shí)的時(shí)間。

（3）利用變電站綜合信息實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)功能。電力系統(tǒng)能夠通過(guò)變電站對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，變電站掌握著開(kāi)關(guān)量的信息、每一個(gè)電器元件的電流電壓等信息，對(duì)這些信息很好地把握，才能夠更好地適應(yīng)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)。對(duì)變電站的信息進(jìn)行合理有效的適應(yīng)，能夠在最大程度上發(fā)揮不同原理繼電保護(hù)的優(yōu)勢(shì)，為電力系統(tǒng)提供一定的繼電保護(hù)條件。

（4）利用遠(yuǎn)方信息實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)繼電保護(hù)。利用各種通信方式從遠(yuǎn)方的變電站和調(diào)度中心獲取一些有利于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)繼電保護(hù)的其他信息，但必須要對(duì)信息的時(shí)效性和可靠性就行辨認(rèn)。

2自適應(yīng)技術(shù)的信息處理方法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯是自適應(yīng)技術(shù)常用的兩種信息處理方式，利用兩種方法都可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自適應(yīng)保護(hù)。但是二者依舊有一定的差異：利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的自適應(yīng)保護(hù)主要是強(qiáng)調(diào)信息的收集和分析功能，即通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)在最短的時(shí)間內(nèi)收集內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及整個(gè)系統(tǒng)中所有的運(yùn)行信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，使得信息能夠更好地被適應(yīng)，并且保證處理后的信息具有一定的抗干擾性，進(jìn)而確保無(wú)論電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行發(fā)生什么變化都能夠及時(shí)適應(yīng)，從而避免各種故障的出現(xiàn)或者及時(shí)解決系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自適應(yīng)信息處理的優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)具有一定的容錯(cuò)性，可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)中復(fù)雜故障信息的管理;以模糊邏輯作為基礎(chǔ)的自適應(yīng)技術(shù)應(yīng)用就是在電力系統(tǒng)的實(shí)際繼電保護(hù)工作中引入模糊邏輯理論，根據(jù)理論邏輯知識(shí)在處理電力系統(tǒng)的過(guò)程中存在的故障并分析可能存在的故障以盡早排除。

3自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用

（1）過(guò)電流保護(hù) 過(guò)電流保護(hù)是電力系統(tǒng)中自適應(yīng)技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。其基 本原理就是通過(guò)收集系統(tǒng)中的過(guò)電流信息以控制電路中的實(shí) 際電流，使得電力系統(tǒng)中的過(guò)電流保持在額定范圍之內(nèi)，從而 確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中，過(guò)電流保 護(hù)是相關(guān)技術(shù)人員常用的一種線路保護(hù)手段。其主要是根據(jù) 電力系統(tǒng)的最大負(fù)荷電流對(duì)實(shí)際電路系統(tǒng)中的過(guò)電流進(jìn)行自 適應(yīng)，及時(shí)啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)，從而保證系統(tǒng) 的安全運(yùn)行。

（2）使用變電站綜合信息的自適應(yīng) 電力系統(tǒng)是一個(gè)規(guī)模巨大、構(gòu)造復(fù)雜的巨大操作系統(tǒng)，對(duì) 其進(jìn)行繼電保護(hù)需要綜合考慮系統(tǒng)中各個(gè)方面的信息以把握 全局，從而更好地適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際變化，因此使用變電站 綜合信息的自適應(yīng)是對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)的核心手段。 隨著數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息化技術(shù)以及人工智能技術(shù)的不 斷發(fā)展，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的綜合信息進(jìn)行管理控制實(shí)現(xiàn)自適應(yīng) 保護(hù)成為現(xiàn)實(shí)并日漸成熟。具體而言，對(duì)電力系統(tǒng)的綜合信息 進(jìn)行管理控制首先要收集關(guān)于電力系統(tǒng)中所有信息，包括每一 個(gè)設(shè)備、電氣元件的開(kāi)關(guān)記錄、實(shí)際電流電壓值及其變化、各個(gè) 元件的工作原理、動(dòng)作信息等。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu) 如圖 1 所示，在對(duì)其加以應(yīng)用的過(guò)程中，首先，通過(guò)對(duì)變電站綜 合信息的收集分析，控制系統(tǒng)能夠把握整個(gè)電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn) 行狀態(tài)，從而可以利用相鄰保護(hù)裝置的不同工作原理對(duì)各個(gè)裝置進(jìn)行搭配，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)而達(dá)到繼電保護(hù)裝置的最優(yōu)化。 其次，自適應(yīng)技術(shù)在繼電系統(tǒng)中的應(yīng)用也體現(xiàn)在通過(guò)綜合信息 的管控可以及時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的故障元件進(jìn)行阻斷，而對(duì)其周圍的非故障電器元件則實(shí)行隔離，盡可能地降低故障對(duì)整個(gè)電力系 統(tǒng)的影響，起到應(yīng)有的繼電保護(hù)作用。

（3）自適應(yīng)自動(dòng)重合閘。自適應(yīng)自動(dòng)閘可以很好地糾正不正當(dāng)?shù)恼`跳閘現(xiàn)象，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電力系統(tǒng)的工作。

（4）電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)是電力系統(tǒng)自適應(yīng)技術(shù)應(yīng)用的最直接、最有效的手段。其較之于其他繼電保護(hù)手段具有速動(dòng)性、選擇性兩個(gè)特點(diǎn)。所謂速動(dòng)性，即反應(yīng)迅速。一旦通過(guò)信息分析作出電流速斷保護(hù)的決定，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生直接速效的后果;選擇性則是當(dāng)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)要有選擇地將導(dǎo)致故障發(fā)生的原件進(jìn)行切除，但是在進(jìn)行選擇的時(shí)候一定要保證其穩(wěn)定性和可靠性。與此同時(shí)，還必須兼顧快速的原則。電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，其可能造成的影響非常嚴(yán)重，故障的每分每秒對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行而言都具有舉足輕重的作用。因此，在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中必須落實(shí)好電流速斷保護(hù)。目前，隨著電力系統(tǒng)的逐漸增大以及電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和故障的日趨復(fù)雜，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作的難度也越來(lái)越大。因此，必須進(jìn)一步提高自適應(yīng)技術(shù)在繼電保護(hù)方面的應(yīng)用水平，從而更好地發(fā)揮電流速斷保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用。

4自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的未來(lái)發(fā)展

自適應(yīng)技術(shù)相比于電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)保護(hù)而言，其優(yōu)勢(shì)就在于信息收集的及時(shí)性以及反應(yīng)的迅速性。這兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)決定了自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中能夠解決傳統(tǒng)手段不能克服的困難，能夠更好地發(fā)揮作用。因此，其未來(lái)的發(fā)展方向也應(yīng)該在于提高自己的優(yōu)勢(shì)，并逐漸拓展優(yōu)勢(shì)。

首先，利用最新的信號(hào)處理技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的綜合信息進(jìn)行及時(shí)把握，提高繼電保護(hù)的及時(shí)性。在上文中筆者已經(jīng)提及，自適應(yīng)技術(shù)在信息處理時(shí)常用的兩種方式是模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。就模糊邏輯而言，其目前的研究和發(fā)展并不是十分完善，因此在日后有必要進(jìn)行更深入地研究和分析，優(yōu)化其分析結(jié)構(gòu)，從而保證數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。就神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言，則可以進(jìn)一步提高其對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析的能力，或者將其與模糊邏輯相結(jié)合，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。其次，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，從而更好地實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)繼電保護(hù)。人工智能技術(shù)是21世紀(jì)得到迅速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)也將是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展方向。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力的需求逐漸增加，因而電力系統(tǒng)的規(guī)模逐漸增大，也更加多樣化和復(fù)雜化，簡(jiǎn)單地利用數(shù)據(jù)模型進(jìn)行系統(tǒng)的繼電保護(hù)顯然并不現(xiàn)實(shí)。因此，利用人工智能技術(shù)對(duì)各種數(shù)值和特性進(jìn)行自學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)保護(hù)是我們共同努力的方向。

結(jié)語(yǔ)：

自適應(yīng)技術(shù)在電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)方面的應(yīng)用主要有過(guò)電流控制、電流速斷以及綜合信息控制管理三個(gè)方面，但是概括來(lái)說(shuō)其原理依舊是利用信息技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行信息進(jìn)行處理，從而預(yù)防或者盡快解決系統(tǒng)中已經(jīng)出現(xiàn)的故障，從而起到繼電保護(hù)的作用。其未來(lái)的發(fā)展方向?qū)⒅饕w現(xiàn)在人工智能技術(shù)的開(kāi)發(fā)，因此勢(shì)必需要相關(guān)學(xué)者們進(jìn)行更多的研究。

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