人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用

楊雨嬋

摘 要：隨著我國綜合國力的不斷提升，電力行業(yè)也得到有效推動，其中繼電保護技術作為電氣安全穩(wěn)定運用的重要手段也得到發(fā)展。但從目前的電力系統(tǒng)繼電保護的實際應用狀況來看依然存在著一些問題，本文首先簡要地描述了目前我國電力系統(tǒng)繼電保護的應用現(xiàn)狀，然后詳細探討了人工智能在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用，希望能有效地改善或解決相關問題。

關鍵詞：人工智能技術;電力系統(tǒng);繼電保護;應用

實際工作中，電力系統(tǒng)的運行過程常常會受到很多因素的干擾，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)，而造成設備故障及突然停電等突發(fā)狀況。人工智能技術可以有效地起到提高保護的智能化水平的作用，能夠最大限度地減少因超負荷運載等問題而造成的突發(fā)事故的發(fā)生，因此為了能夠在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時切除故障，應在電力系統(tǒng)繼續(xù)保護中科學地運用人工智能技術，從而促使我國的電力行業(yè)進一步持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。

1 電力系統(tǒng)繼電保護的應用現(xiàn)狀

隨著我國科學技術的日新月異與更新?lián)Q代，我國的電力系統(tǒng)也相應地得到了蓬勃發(fā)展。而隨著人工智能理論技術的不斷發(fā)展，以專家系統(tǒng)、暫態(tài)保護技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡及模糊技術等為代表的智能理論方法已經(jīng)在電力系統(tǒng)領域得到了非常廣泛的應用，尤其是關于微機繼電保護技術的研發(fā)與應用更是日趨成熟。微機繼電保護技術由于其超強的數(shù)字計算、邏輯處理能力以及自我檢測能力而被廣泛地運用于電氣設備及高低壓線路的繼電保護中。目前，我國的微機保護設備已經(jīng)取得了自主知識產(chǎn)權，其技術及性能甚至超過了進口的繼電保護設備，完全能夠取代進口設備。但整體來說，我國人工智能技術在電力系統(tǒng)的應用研究目前還處在開始階段，相信隨著時間的推移及科技的不斷發(fā)展，我國在電力系統(tǒng)中會越來越多地運用到人工智能技術。

2 人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用

2.1 專家系統(tǒng)的應用

專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)繼電保護中主要運用于電力系統(tǒng)的故障診斷及勘測等對時間沒有太高要求的保護工作中。專家系統(tǒng)將人工智能從之前的純理論性的研究轉(zhuǎn)向了在實際工作中得以運用，是人工智能的一項重大突破。而無論專家系統(tǒng)在何種系統(tǒng)中得以運用都能夠有效地達到使繼電保護工作的工作效率得以提高的目的。專家系統(tǒng)在繼電保護中的工作原理，就是先將有關專家在電力系統(tǒng)繼電保護領域中的相關知識與經(jīng)驗予以統(tǒng)一整理分析，之后使用計算機的相關程序來進行模擬專家的對于這些問題的分析與判斷，然后提出最終的解決方法。如用專家系統(tǒng)來排除故障，就可以將故障現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)及信息輸入到計算機，通過專家系統(tǒng)來對故障產(chǎn)生的原因進行分析與判斷，從而確定故障原因，維修人員就可以根據(jù)故障原因順利地解除故障，恢復系統(tǒng)的正常運行。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。此外，通過利用這些規(guī)則還可以實現(xiàn)對繼電保護設計中的問題全方位分析，進而可以解決電力保護設計中的矛盾沖突。同時，專家系統(tǒng)也可在系統(tǒng)的整體繼電保護中得以運用，通過對整定原則、鑒別規(guī)則等的制定，從而對相應的電力設備實現(xiàn)智能調(diào)整及智能維護。

2.2 暫態(tài)保護的應用

隨著在繼電保護中應用人工智能技術的不斷研究和發(fā)展，人工智能技術不僅能夠精準地判斷故障，還能有效地解決單一工頻信號的傳統(tǒng)算法沒有辦法識別的問題，暫態(tài)保護技術就是其中的一種。暫態(tài)保護之所有能夠快速而準確地進行故障判斷，是由于暫態(tài)保護能夠?qū)⑺a(chǎn)生的信號運用在電力設備及線路的保護中，同時能夠按照故障發(fā)生的類型、以及故障發(fā)生的位置與故障持續(xù)的時間等因素來加以綜合分析及判斷。因此能夠有效地解決之前在傳統(tǒng)繼電保護方式中需要投入大量的人力和精力的問題，從而節(jié)省大量的人力物力并大幅地提升勞動效率。

2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡的應用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡由于可以模擬人腦進行思考及處理問題，因此在電力系統(tǒng)的繼電保護中得到了廣泛應用。目前，主要運用在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的類型及測定故障的距離等方面。比如，對于非線性的過渡電阻發(fā)生短路這一現(xiàn)象，普通的距離保護對于故障發(fā)生的位置很難加以判斷，因此極易造成拒動或者是誤運作，但利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡就能夠正確地對故障加以判斷，原因是由于神經(jīng)網(wǎng)絡中的故障樣本涵蓋了各種故障類型及故障原因。同時，也有人提出將人工神經(jīng)網(wǎng)絡應用于電力系統(tǒng)的繼電保護的方向保護與電力系統(tǒng)的主要設備的保護當中。比如，用BP模型來判別元件，經(jīng)過研究實踐發(fā)現(xiàn)BP模型能夠?qū)崿F(xiàn)快速而準確地將故障的方向判別出來。

2.4 模糊理論的應用

由于電力系統(tǒng)的故障與故障前的征兆相互間的關系并不明確，而是模糊的關系，而這種模糊關系是源于兩者間的不確定性，因此導致診斷結(jié)果也相應地模糊，因此模糊理論的應用就可以較好地解決模糊性的診斷問題。目前，模糊理論在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用也日益廣泛。比如，通過在繼電保護中應用模糊理論能夠?qū)崿F(xiàn)有效地確定電力生產(chǎn)中的一些不確定因素以及對干負荷發(fā)生變化的不確定予以確定。模糊理論在電力系統(tǒng)中得以有效的應用能夠使電力模糊系統(tǒng)變得完整有效。而與傳統(tǒng)的無工電壓算法相比，由于傳統(tǒng)算法采用的是單目標法來對問題進行優(yōu)化，故對于調(diào)節(jié)限制控制量的考慮并不充分，因此相比之下，模糊理論的效果要更加的明顯。

2.5 遺傳算法的應用

遺傳算法是在1975年由美國的科學提出來的一種計算模型，它主要是用于模擬大自然的遺傳機制與自然界的適者生存理論，首先將相應問題的所有備用解都進行編碼，然后按照其理論來進行全局優(yōu)化搜索，從而找到問題的最優(yōu)解集。遺傳算法在電力系統(tǒng)繼電保護工作中被廣泛應用，如圖像處理、電力系統(tǒng)無功優(yōu)化、輸電系統(tǒng)電容的最優(yōu)化配置及控制及診斷輸電網(wǎng)絡產(chǎn)生的故障原因等方面都有應用。使用遺傳算法的最大的限制是關于輸電網(wǎng)絡故障診斷模型的系統(tǒng)化科學化的建立，一旦這個問題得以解決，就能夠使用遺傳算法來有效地解決故障診斷問題。

3 結(jié)語

隨著我國市場經(jīng)濟的高速發(fā)展及人們生活質(zhì)量的大力提升，我國的用電需求也相應在呈幾何倍地增長，從而對于電力企業(yè)的供電設備及供電質(zhì)量要求也就就要求更高，而傳統(tǒng)的繼電保護已經(jīng)無法滿足目前我國的企業(yè)及生活用電需求。因此，就需加快將人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護應用中的步伐，通過人工智能技術的應用加快推動我國電力系統(tǒng)朝著智能化方向的進一步發(fā)展。

參考文獻：

[1]常紅艷.電力系統(tǒng)自動化中智能技術的應用[J].電子測試，2016（18）：123-124.