人工智能技術在電力系統(tǒng)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(fā)展和人們對清潔環(huán)境的高品質要求，社會對電力行業(yè)也有了更多的依賴。新技術的發(fā)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(tǒng)安全穩(wěn)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(tǒng)穩(wěn)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(tǒng)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(yè)提供一些幫助。

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

1、電力系統(tǒng)繼電保護的應用現狀

電力系統(tǒng)的運行并非是一帆風順，從發(fā)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(tǒng)震蕩、故障跳閘、低頻減載等，使得電力系統(tǒng)運行存在各種不穩(wěn)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(tǒng)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(yè)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(tǒng)的穩(wěn)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(tǒng)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(fā)展經濟的時期，我國電力系統(tǒng)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(yè)得到發(fā)展的證明。近些年來，人工智能理論的普及，智能分析系統(tǒng)和人腦神經模擬系統(tǒng)已成功應用在繼電保護中，這一現象也在電力系統(tǒng)領域得到了極大的關注。繼電保護作為電力系統(tǒng)故障的一級防線，實時對電力系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)。在實際應用工程中，專家系統(tǒng)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(tǒng)存在，就可以達到使繼電保護系統(tǒng)依據這種原理進行工作的目的。專家系統(tǒng)也并非不可捉摸，它主要是將電力系統(tǒng)各專家在繼電保護領域中總結的所有關于故障分析、穩(wěn)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(zhí)行程序存儲到網絡計算機中。技術人員可利用該軟件系統(tǒng)，模擬電力系統(tǒng)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(yōu)的解決辦法。很多電力系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tài)保護技術。暫態(tài)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(fā)出信號，其便能夠按照故障發(fā)生的類型和持續(xù)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(xù)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(jié)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)中得到應用之后，會擴充人工系統(tǒng)在解決電力線路問題的專業(yè)性，與傳統(tǒng)且單一的無工電壓算法 相比較而言具有不可替代的優(yōu)越性。

3、人工智能技術在繼電保護領域的發(fā)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(yè)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(tǒng)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(yōu)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(tǒng)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(yōu)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(tǒng)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(yè)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(fā)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(xù)增長，使傳統(tǒng)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(yè)的應用都會有很大的發(fā)展空間。

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）：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。