繼電保護(hù)中的人工智能技術(shù)運用思考

農(nóng)云聰

[摘? ? 要]隨著我國各地區(qū)城市建設(shè)與發(fā)展，對電力的需求量不斷增加，電力系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，如何保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定與安全，是當(dāng)下需要重點思考的問題。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中的重要構(gòu)成之一， 能夠保證變電站的穩(wěn)定運行， 維護(hù)地區(qū)用電穩(wěn)定。文章以繼電保護(hù)為對象，研究繼電保護(hù)裝置在現(xiàn)代化變電站中的重要地位、如何將人工智能技術(shù)運用于繼電保護(hù)裝置中，以此提升繼電保護(hù)的智能化、現(xiàn)代化、聯(lián)動化水平，促使其更好地服務(wù)于變電站，為地區(qū)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行做出貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]電力;繼電保護(hù);人工智能技術(shù)

[中圖分類號]TM77 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–0–02

Thoughts on the Application of Artificial Intelligence Technology in Relay Protection

Nong Yun-cong

[Abstract]With the construction and development of cities in various regions of our country， the demand for electricity continues to increase， and the scale of power system construction continues to expand. How to ensure the stability and safety of the system is a problem that needs to be considered. The relay protection device is one of the important components in the power system， which can ensure the stable operation of the substation and maintain the stability of regional power consumption. Taking relay protection as the object， study the important position of relay protection devices in modern substations， and how to apply artificial intelligence technology to relay protection devices， so as to improve the level of intelligence， modernization and linkage of relay protection， and promote It better serves the substation and contributes to the stable operation of the regional power system.

[Keywords]electric power; relay protection; artificial intelligence technology

在現(xiàn)代社會背景下，地區(qū)變電站呈現(xiàn)出智能化發(fā)展趨勢，原本的繼電保護(hù)裝置無法完全滿足變電站系統(tǒng)的運行保護(hù)需要，因此，需要加強(qiáng)對繼電保護(hù)裝置智能化的研究，促使其與變電站系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)發(fā)展，真正意義上實現(xiàn)智能化運行。人工智能技術(shù)是一種較為先進(jìn)的技術(shù)，包括：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能控制、專家?guī)斓取Ｔ诶^電保護(hù)中，可以根據(jù)實際情況，合理運用多種不同的人工智能技術(shù)， 將其作為裝置結(jié)構(gòu)、 合并單元、終端保護(hù)機(jī)制等方面的優(yōu)化工具，提升繼電保護(hù)的智能化管理水平，促使其更好地為變電站穩(wěn)定運行服務(wù)。

1 繼電保護(hù)裝置中引入人工智能技術(shù)的必要性

1.1 繼電保護(hù)裝置在現(xiàn)代化變電站中的重要地位

隨著我國現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，人們將人工智能技術(shù)應(yīng)用于變電站中，構(gòu)建起智能化變電站。在智能變電站的實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)若系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)問題，會直接影響變電站的整體運行情況，促使變電站的斷路器出現(xiàn)跳閘，不利于供電設(shè)備的穩(wěn)定與安全。因此，為了解決繼電保護(hù)裝置對智能變電站的保護(hù)問題，工作人員在繼電保護(hù)中引入人工智能技術(shù)，借助多種技術(shù)稀釋，隔離繼電保護(hù)裝置中的受損元器件，設(shè)置繼電保護(hù)專家系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置運行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、搭建繼電保護(hù)的智能化控制技術(shù)，一旦智能變電站出現(xiàn)問題，則繼電保護(hù)裝置會自動發(fā)出警告信號，啟動隔離及專家機(jī)制，將故障控制在一定范圍內(nèi)，以此降低故障引起的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益損失，為智能變電站的穩(wěn)定、安全運行提供有力保障。

1.2 繼電保護(hù)應(yīng)用現(xiàn)狀

結(jié)合目前的智能變電站繼電保護(hù)及其中先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用實際情況分析，可以發(fā)現(xiàn)其發(fā)展現(xiàn)狀如下：

（1）在變電站運行系統(tǒng)快速發(fā)展的過程中，繼電保護(hù)裝置發(fā)生了較大的變化，多元化是其主要發(fā)展趨勢，合理選擇繼電保護(hù)裝置是保證繼電保護(hù)工作順利進(jìn)行的重要手段。因此，在實際過程中，工作人員會選擇功能豐富、可靠性較強(qiáng)的繼電保護(hù)裝置。

（2）變電站運行系統(tǒng)愈發(fā)完善與智能化，對繼電保護(hù)提出了更高的要求，需要保證繼電保護(hù)功能能夠符合智能變電站中的線路保護(hù)要求、電容器保護(hù)要求。為達(dá)到這一目標(biāo)，將大量人工智能技術(shù)融入其中，構(gòu)建智能化控制系統(tǒng)，對整個變電站電力系統(tǒng)加以控制，根據(jù)繼電保護(hù)裝置情況有效搭配，從而實現(xiàn)繼電保護(hù)裝置最優(yōu)化。還有一些工作人員使用自適應(yīng)技術(shù)，在繼電保護(hù)中設(shè)置智能隔離控制，一旦發(fā)現(xiàn)內(nèi)部元器件出現(xiàn)故障，則隔離故障元器件與正常元器件，以此保證繼電保護(hù)裝置的作用，保證智能變電站系統(tǒng)的安全運行。

由此可見，在繼電保護(hù)應(yīng)用及其技術(shù)融合方面，仍然存在較大的發(fā)展空間，建議工作人員引入人工智能技術(shù)，根據(jù)繼電保護(hù)裝置需求，合理選擇構(gòu)建專家系統(tǒng)、設(shè)計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，開展智能化內(nèi)部控制。

2 現(xiàn)代化變電站中繼電保護(hù)裝置的人工智能技術(shù)運用路徑

2.1 以智能變電站為基礎(chǔ)，分析繼電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

本次對繼電保護(hù)裝置的人工智能技術(shù)運用，選擇了220 kV智能變電站作為研究對象。其主要結(jié)構(gòu)包括：保護(hù)裝置、以太網(wǎng)絡(luò)、測控裝置、同步時鐘、合并單元、智能終端、電子式電流互感器、斷路器、光纜等。工作人員要分析不同結(jié)構(gòu)的運行情況，靈活選擇人工智能技術(shù)的應(yīng)用。舉例來說，在電流互感器中，工作人員可以分別結(jié)合繞組鐵芯、閉合鐵芯，搭建人工智能感測與控制系統(tǒng)，實時獲取電流數(shù)字信號，以信號變化啟動口令，一次性完成指令，不需要再次操作。在交換機(jī)中，工作人員可以搭建數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的交換與流通，促使各單元之間的數(shù)據(jù)能夠互相傳輸，同時保證數(shù)據(jù)傳輸過程中的穩(wěn)定性與安全性，提升信息傳遞速度，提升繼電保護(hù)在變電站中的運行效率。在繼電保護(hù)的智能終端中，工作人員選擇安裝合適的終端設(shè)備，以此快速處理智能變電站內(nèi)的各種數(shù)據(jù)信息，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱藏的故障信息，發(fā)現(xiàn)故障、確定故障位置，及時報警提示。一般情況下，智能終端的工作可以體現(xiàn)為：24小時不間斷監(jiān)控斷路器運行狀態(tài);及時傳遞設(shè)備狀態(tài)信息;嚴(yán)格控制電閘開關(guān)。

2.2 關(guān)注繼電保護(hù)故障診斷，搭建專家系統(tǒng)

在變電站運行的過程中，繼電保護(hù)的主要作用之一就是及時發(fā)現(xiàn)、診斷與勘測系統(tǒng)運行故障，發(fā)出故障警告。根據(jù)220 kV智能變電站運行實際情況，發(fā)現(xiàn)變電站系統(tǒng)中設(shè)備愈發(fā)復(fù)雜，之前的故障警告機(jī)制在精準(zhǔn)性、實時性、故障控制能力方面存在一定不足。因此，工作人員引入人工智能技術(shù)，在繼電保護(hù)裝置中搭建專家系統(tǒng)，將行業(yè)內(nèi)專家對繼電保護(hù)領(lǐng)域的知識與經(jīng)驗進(jìn)行整理，利用計算機(jī)程序模擬問題，提出解決方法。在排除故障與診斷故障環(huán)節(jié)，可以設(shè)計出具體的數(shù)據(jù)引擎流程，如圖1、圖2所示。借助專家系統(tǒng)更好地分析故障原因，判斷故障位置，精準(zhǔn)確定故障檢修手段與方式，從而輔助工作人員展開檢修工作，在最短時間內(nèi)恢復(fù)變電站的正常運行。引入專家系統(tǒng)之后，工作人員能夠更有方向地管理變電站各運行結(jié)構(gòu)，借助專家系統(tǒng)的整定原則、鑒別簡則等，實現(xiàn)對繼電保護(hù)裝置及其他電力設(shè)備的智能調(diào)試與維護(hù)。

2.3 關(guān)注繼電保護(hù)運行，靈活運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，是對繼電保護(hù)裝置中的電路的模擬，這主要是由于裝置中的電路雖然看起來是發(fā)散性的，但是其在運行的過程中具有較強(qiáng)的規(guī)律。工作人員在繼電保護(hù)裝置中搭建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就是對這種電路運行過程、電流規(guī)律的模擬，利用計算機(jī)軟件實現(xiàn)對繼電保護(hù)裝置運行全過程的監(jiān)控，從而實時診斷裝置運行狀態(tài)。工作人員可以分別提出“正常運行狀態(tài)”與“非常正運行狀態(tài)”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬結(jié)構(gòu);在正常運行狀態(tài)的模擬之下，若繼電保護(hù)裝置中的電流規(guī)律發(fā)生異常，則神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠立刻感受到，從而發(fā)出異常警告，精準(zhǔn)定位異常電流位置，提供數(shù)據(jù)情況，自動聯(lián)動智能變電站，關(guān)閉各電閘，避免故障引起較大經(jīng)濟(jì)損失。在“非正常狀態(tài)下的模擬”過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會配合專家系統(tǒng)，探尋不同故障情況的電路規(guī)律，配合系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分析不同規(guī)律異常情況對應(yīng)的故障問題、引發(fā)原因及解決建議，以此實現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的智能化。

2.4 關(guān)注合并單元結(jié)構(gòu)，構(gòu)建保護(hù)智能化機(jī)制

合并單元是繼電保護(hù)裝置中的重要構(gòu)成部分，對于繼電保護(hù)的運行性能具有至關(guān)重要的作用。在此過程中，可以引入暫態(tài)保護(hù)技術(shù)，一旦合并單元出現(xiàn)問題，則暫態(tài)保護(hù)機(jī)制能夠精準(zhǔn)定位問題所在，通過一些有效的信號保護(hù)裝置線路。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置無法滿足智能變電站的運行保護(hù)需求，主要是其不符合保護(hù)系統(tǒng)要求，而引入暫態(tài)保護(hù)技術(shù)之后， 能夠充分發(fā)揮這一技術(shù)價值，緩解繼電保護(hù)對變電站運行過程的過濾壓力，還能夠更精準(zhǔn)地提取出一些故障問題，以此實現(xiàn)智能化控制，提升繼電保護(hù)裝置的智能化運行水平。

3 結(jié)語

綜上所述，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)中的運用大大提升了繼電保護(hù)的整體性能，為變電站的穩(wěn)定、可靠、安全運行提供了技術(shù)支持。在今后的繼電保護(hù)設(shè)計與完善的過程中，工作人員要根據(jù)實際情況，從繼電保護(hù)的不同裝置結(jié)構(gòu)入手，靈活運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專家?guī)煜到y(tǒng)與智能控制技術(shù)，促使繼電保護(hù)能夠及時發(fā)現(xiàn)變電站系統(tǒng)的運行異常，智能啟動保護(hù)機(jī)制，真正意義上實現(xiàn)智能化發(fā)展。由此可見，在未來的電力系統(tǒng)發(fā)展中，人工智能技術(shù)具有更廣闊的應(yīng)用空間，同時能夠為變電站、繼電保護(hù)等電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供強(qiáng)有力推動力。

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