繼電保護中的人工智能技術(shù)及其運用探討

丁芃

寧夏送變電工程有限公司，中國·寧夏 銀川 750000

1 引言

繼電保護中的人工智能技術(shù)可以主動地處置繼電器在工作中遇到的問題，也為電力系統(tǒng)運行提供更加科學快捷的處理方法，隨著社會發(fā)展的步伐，繼電器智能化技術(shù)產(chǎn)業(yè)的涉及面越來越廣泛，由于研究方面投入的力度大、研究的頻率高等優(yōu)勢，其在未來市場上具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ虼税l(fā)展企業(yè)的電力工程智能化技術(shù)是非常關(guān)鍵的。繼電保護技術(shù)隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了五代機型包括：機電型、晶體管型、整流型、集成電路型繼電保護，以及發(fā)展到現(xiàn)在的微機保護型。然而，隨著電力系統(tǒng)更加智能化的發(fā)展以及人們對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求的提高，微機保護型繼電保護已經(jīng)無法滿足設(shè)備的要求，人工智能技術(shù)順勢而生，開始在繼電保護中逐漸發(fā)揮作用。

2 繼電保護中的人工智能技術(shù)

2.1 專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)（ES）是人工智能領(lǐng)域的非常重要的一個分支，其系統(tǒng)的原理就是通過對專家某個領(lǐng)域內(nèi)的知識和經(jīng)驗的統(tǒng)計分析，利用智能計算機系統(tǒng)進行模擬專家對此問題的決策的過程，來解決需要專家決定的復(fù)雜問題[1]。例如，故障專家系統(tǒng)就是智能計算機根據(jù)人工提供或觀察到的數(shù)據(jù)來推斷出某個對象發(fā)生故障的具體原因。繼電保護中的專家系統(tǒng)就是對整個用電系統(tǒng)的各種檢測、保護的工作原理，制定相關(guān)的規(guī)則進行鑒別、整定、核查、校正等，實現(xiàn)繼電保護設(shè)備的智能調(diào)整與維護。在繼電保護中，專家系統(tǒng)的知識表達方式有以下幾種：基于謂詞邏輯的系統(tǒng)、基于產(chǎn)生式規(guī)則的系統(tǒng)、基于過程式知識的系統(tǒng)、基于框架式的系統(tǒng)，這四個系統(tǒng)為專家系統(tǒng)的基本系統(tǒng)，隨后在基本系統(tǒng)上發(fā)展起來了基于知識模型的系統(tǒng)和基于面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)。

2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）就是智能計算機通過模擬人腦組織結(jié)構(gòu)和人類對未知事物認知過程的信息處理系統(tǒng)[2]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采取的是非線性映射的方法，這就可以解決難以列出方程式或求解復(fù)雜的非線性問題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）可以通過對標準樣本的學習，調(diào)整自身的連接權(quán)，將獲得的知識分布于網(wǎng)絡(luò)上，并開啟ANN 的記憶模式。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）具有強大的知識獲取能力，比繼電保護ES 診斷方法更加的先進。

2.3 模糊理論

模糊理論引進語言變量和模糊邏輯，利用模糊隸屬度的概念對不確定事件與現(xiàn)象進行描述。模糊理論打破了經(jīng)典集合中用0 和1 表示非此即彼的清晰概念，模糊識別可以通過對事物特征進行描述，因此對計算機的表述也更加具體。

3 繼電保護中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

3.1 專家系統(tǒng)的應(yīng)用

專家系統(tǒng)在繼電保護領(lǐng)域運用會受到時間因素的影響，多適用于一些對時間要求不太嚴格的繼電保護環(huán)境過程當中，如故障診斷，高阻接地故障探測、故障定位、繼電保護的整定與協(xié)調(diào)等。專家系統(tǒng)對于繼電保護的故障診斷，利用的是基于產(chǎn)生式規(guī)則的基礎(chǔ)系統(tǒng)，工作原理就是把運行人員的診斷經(jīng)驗以及繼電保護裝置工作的動作邏輯用計算機規(guī)則表現(xiàn)出來，輸入故障診斷專家系統(tǒng)的知識里面，進而利用知識庫已存在的信息對告警信息做出分析判斷，診斷出故障是否存在的方式。

3.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護當中常用于故障類型的判別、方向保護故障距離的測定和主設(shè)備保護等方面。例如，高壓輸電線的方向的保護，對電流的保護上，是利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習和模式識別能力，有效地對電力系統(tǒng)中的故障情況做出準確的識別，并且反饋給主機予以處理，這樣有效地提高了輸電的效率。

3.3 模糊理論的應(yīng)用

繼電保護中有主變保護、線路保護、發(fā)電保護等幾個方面，而模糊理論主要廣泛運用于這幾個方面。通過提取不一樣相電壓的轉(zhuǎn)換頻率特征來使它和模糊的合集進一步對照來判斷出故障相，它的原理就是在電壓故障分量中，電壓的高頻成分各不相同，這也就是繼電保護中模糊理論的運用。除此之外，還有一個應(yīng)用通過模糊相似的原則對變壓器電流故障進一步地做出判斷，當相似的水準達到一個固定的數(shù)值時，就可以判斷出變壓器發(fā)生的故障。這個的原理就是根據(jù)分析比較變壓器的真實的電流數(shù)據(jù)和理論電流的對稱度隸屬函數(shù)的相近程度。

3.4 模式識別的應(yīng)用

高阻抗檢測和距離保護等是繼電保護中的幾個方面，在這幾個方面模式識別技術(shù)使用頻率較高，應(yīng)用范圍也較為廣泛。通過進一步地改善配電線接地保護裝置，主要是在它的內(nèi)置危機處理機上增加了一個對電壓與電流信號的模式識別數(shù)據(jù)庫，只有這樣才能對線路的電流和電壓切實的進行數(shù)據(jù)的對比得到準確的結(jié)果，進一步識別高阻抗的正常或故障狀態(tài)，達到準確和高效的目的。

3.5 小波分析的應(yīng)用

通常在繼電保護中，小波分析主要應(yīng)用于與電流、電壓相關(guān)的故障診斷方面，在這其中小波分析不能單獨使用，需要和其他的方法結(jié)合起來使用[3]。先用小波分析的方法提取出勵磁涌流的間斷角特征，再然后用模糊理論的方法進行故障判斷，這就是小波分析與其他方法結(jié)合起來使用的離子變壓器短路電流和勵磁涌流。ANN 是故障判斷的訓練，利用小波變換分別提取出變壓器正常運作和不正常運作的電流信號為其提供了數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)等。

利用現(xiàn)代智能計算機進行信息采集，不間斷地進行控制、計算實時數(shù)據(jù)、顯示屏幕、檢測系統(tǒng)的安全性這就是電網(wǎng)調(diào)度的智能化，在電網(wǎng)調(diào)度中運用電力自動化技術(shù)能夠最大程度地預(yù)防突發(fā)事件[4]。智能化技術(shù)的核心是以計算機為主，這項技術(shù)最大的有點是通過計算機對電力系統(tǒng)進行的監(jiān)控和科學和合理的預(yù)算，在電力系統(tǒng)運行的過程還有目標進行智能化系統(tǒng)的操作還有管理，這一技術(shù)的產(chǎn)生極大程度地提高了電力工程運轉(zhuǎn)過程中的科學合理，這樣既能在保證安全情況下電力調(diào)度，還有效地降低了調(diào)度機器操作的投入因為計算機的精確計算和對數(shù)據(jù)的處理使工程進行得更加的科學合理。這項技術(shù)在目前在中國大規(guī)模的被使用，智能化技術(shù)的發(fā)展得到了大規(guī)模的推廣這使是生產(chǎn)力的又一次關(guān)鍵性的改革。

4 結(jié)語

中國的電力工程智能化技術(shù)進程的速度與中國當下社會的實際情況密不可分，繼電保護中智能化技術(shù)的發(fā)展還需努力探索。電力行業(yè)迅速發(fā)展帶動了產(chǎn)業(yè)的上游和下游企業(yè)迅猛發(fā)展，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護中的應(yīng)用會不斷加深，并逐步趨向融合。