人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護裝置中的應(yīng)用

劉 超

國網(wǎng)寧夏電力有限公司超高壓公司，寧夏 銀川 750011

0 引言

現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，各類新技術(shù)層出不窮，先進技術(shù)的出現(xiàn)為行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。依托信息技術(shù)，產(chǎn)生了很多先進的技術(shù)形式，人工智能技術(shù)便是其中的一種。人工智能技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用較廣泛，技術(shù)應(yīng)用成果較顯著。在電力系統(tǒng)繼電保護階段，合理利用人工智能技術(shù)，能夠提升裝置運行的科學(xué)性、合理性。

1 人工智能技術(shù)概述

1.1 人工智能技術(shù)的概念及評價

人工智能技術(shù)是新學(xué)科領(lǐng)域，它能夠?qū)⑿畔⒓夹g(shù)、通信技術(shù)及其他專業(yè)技術(shù)融合，突出智能化的特點，并且與新型的機械設(shè)備緊密聯(lián)系，通過程序的開發(fā)管理，模擬應(yīng)用人工智能技術(shù)手段。在技術(shù)應(yīng)用階段，能夠呈現(xiàn)與人類智慧相同的效果，甚至完全超出人類智慧水平。

人工智能從開發(fā)到應(yīng)用，社會各界對其褒貶不一，有很多專家認為這項技術(shù)違背人類發(fā)展規(guī)律，可能給人類造成反噬。但是也有專家認為，科學(xué)地應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠為人類發(fā)展謀求新的路徑。人工智能是程序支持的工作，如果沒有程序的支持，就不會有人工智能技術(shù)，有專家認為反噬是一種荒謬的論斷。從實際上看，人們對人工智能有怎樣的批判，都不會影響人工智能技術(shù)的應(yīng)用，如今，人工智能技術(shù)正在不斷發(fā)展。

1.2 人工智能技術(shù)的特點

人工智能技術(shù)作為人類智慧和機器結(jié)合的技術(shù)，更注重人機結(jié)合的技術(shù)方案應(yīng)用。從目前的工作實際來看，人工智能技術(shù)特征多樣化，可以應(yīng)用到較多領(lǐng)域中。技術(shù)特點主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）是一種從人工知識表達到大數(shù)據(jù)驅(qū)動的知識學(xué)習(xí)技術(shù)，以實現(xiàn)信息化發(fā)展為目標。

（2）從分類型處理的多媒體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向跨媒體的認知、學(xué)習(xí)、推理。其中，“媒體”不是新聞媒體，而是界面或者環(huán)境。

（3）人工智能技術(shù)追求高水平的人機、腦機相互協(xié)同和融合，完成高水平腦機結(jié)合的目標。

（4）從聚焦個體智能化發(fā)展，逐漸走向群體智能化發(fā)展的階段。人工智能技術(shù)能夠把很多人的智能集聚融合起來變成群體智能。

（5）從擬人化的機器人轉(zhuǎn)向更加廣闊的智能自主系統(tǒng)，如智能工廠、智能無人機系統(tǒng)等。

在電力系統(tǒng)中應(yīng)用人工智能技術(shù)的最終目標，是讓人們從繁雜的工作中脫離出來，最終實現(xiàn)技術(shù)管理、技術(shù)應(yīng)用的目標。合理利用人工智能技術(shù)，能夠提高人們的生產(chǎn)、生活水平。

1.3 人工智能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的原因

1.3.1 人工智能在繼電保護裝置中的應(yīng)用效果

相對于其他發(fā)達國家，我國的人工智能技術(shù)發(fā)展相對較晚，在技術(shù)應(yīng)用期間有諸多的不足。將人工智能應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，目前還未能實現(xiàn)全國范圍的普及，只停留在起步階段。從目前的電力系統(tǒng)運維管理實際來看，人工智能在繼電保護裝置中的應(yīng)用效果較好。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到選擇繼電保護裝置中，可以提升繼電保護工作效率。滿足電力系統(tǒng)對繼電保護裝置的要求，突出繼電保護的價值。使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)等人工智能技術(shù)可以提升電力系統(tǒng)運行水平，提升繼電保護的效率[1]。

1.3.2 實現(xiàn)智能化管理目標的要求

如今，傳統(tǒng)的繼電保護裝置革新較快，使用人工智能技術(shù)有利于達到智能化管理的目標，能提升電力系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。在實踐階段，人工智能技術(shù)能充分發(fā)揮技術(shù)的影響力，是一項通過繼電保護裝置完成智能化操作的關(guān)鍵技術(shù)。在電力行業(yè)不斷發(fā)展、不斷創(chuàng)新的背景之下，人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用效果會更好。

2 電力系統(tǒng)繼電保護裝置存在的問題

2.1 繼電保護裝置敏感度下降

如今城市發(fā)展速度加快，對電力資源的需求逐漸增多，電力系統(tǒng)也進入復(fù)雜化的發(fā)展狀態(tài)。從繼電保護裝置來看，日常的電力系統(tǒng)運行管理仍會面臨實際問題，需要技術(shù)人員采用針對性的管控措施。在日常用電管理階段，在實現(xiàn)系統(tǒng)規(guī)?；l(fā)展的過程中，電路中的短路電流會逐漸增多。在實施電力系統(tǒng)動態(tài)化管理時，如果短路電流成倍增加，可能使繼電保護裝置出現(xiàn)問題，導(dǎo)致裝置對周圍的電氣量變化不夠敏感，繼電保護的時間會延長。這種情形之下，電力系統(tǒng)故障范圍擴大，可能會導(dǎo)致諸多問題。

2.2 繼電保護裝置計算出錯

繼電保護裝置的常見問題是在計算的過程中出現(xiàn)問題。一方面，繼電保護裝置采用整定計算原則計算電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)用電量，但繼電保護裝置中某些線路的元件可能相互排斥，導(dǎo)致計算出錯，使數(shù)據(jù)的真實性、可靠性受到影響[2]。另一方面，繼電保護裝置的功能性不足，不能適應(yīng)當前的電力系統(tǒng)應(yīng)用需求，系統(tǒng)的保護功能缺失，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)其他故障問題。因此，需要做好繼電保護裝置的改革與優(yōu)化，合理利用智能化的技術(shù)方案。

3 人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護裝置中的應(yīng)用

3.1 暫態(tài)保護模式的應(yīng)用

高科技的不斷發(fā)展，使得人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴大。利用人工智能技術(shù)，不僅能提升繼電保護的效率，還能提升故障判斷的精準性、有效性。此外，還能處理單一工頻信號無法處理的問題。使用暫態(tài)保護模式能夠更精準地判斷故障問題，其工作原理是利用系統(tǒng)運行階段的各類信號，實現(xiàn)電力設(shè)備、輸電線的保護與管理。該技術(shù)形式能夠根據(jù)故障的類型、位置、持續(xù)時間等，完成對系統(tǒng)的針對性分析、判斷。傳統(tǒng)的繼電保護形式不能滿足現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)運行的要求，這是因為傳統(tǒng)的繼電保護形式主要通過系統(tǒng)過濾的方式來忽視故障發(fā)出的各種信號，這種過濾信息的方式需要投入大量的人力及時間；使用暫態(tài)保護模式能緩解人力及時間壓力，在高頻信號中完成故障暫態(tài)的高效管理，充分展現(xiàn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用價值[3]。

3.2 遺傳算法的應(yīng)用

遺傳算法的應(yīng)用也是人工智能技術(shù)在繼電保護中的一種應(yīng)用形式。遺傳算法就是在自然選擇及遺傳機制的影響之下，利用計算機設(shè)備，模擬生物進化的基本過程，進而找到最適合的算法。遺傳算法本身具有很強的技術(shù)優(yōu)勢，如可以在復(fù)雜、龐大的空間中完成自適應(yīng)的信息搜集，利用這種技術(shù)形式能選出最佳算法；遺傳算法具備算法簡單、應(yīng)用性較強的優(yōu)勢；遺傳算法在解析相關(guān)問題時，不會受其他因素的限制，也不會有復(fù)雜的求解過程，通過技術(shù)的支持，可以直接獲得最全面、最合理的解集[4-5]。遺傳算法廣泛應(yīng)用于繼電保護中，對電力系統(tǒng)運行有重要影響。在機繼電裝置中，也可以構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來處理故障，充分展現(xiàn)遺傳算法的應(yīng)用價值。

3.3 專家系統(tǒng)的應(yīng)用

專家系統(tǒng)在繼電保護中的應(yīng)用，離不開智能技術(shù)的支持。專家系統(tǒng)主要用于時間要求不高的繼電保護工作中。例如，系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題，需要進行故障診斷、故障勘測等工作時，都可以利用專家系統(tǒng)來完成；專家系統(tǒng)還可以應(yīng)用在定值智能化的整合計算系統(tǒng)中[6]，及零序電流的保護整定計算中。專家系統(tǒng)應(yīng)用于任何一種模式中，都能起到提升繼電保護效果的作用。

專家系統(tǒng)的應(yīng)用原理主要是更好地展示繼電保護裝置工作中的動作，或者將運行人員診斷經(jīng)驗總結(jié)出來，進一步將故障診斷專家列入相應(yīng)的電力系統(tǒng)中。這樣一來，工作人員能找到系統(tǒng)故障的主要原因，并采用合理的管控策略解決實際問題。在專家系統(tǒng)中，各個環(huán)節(jié)的運行規(guī)則明確，還能全面分析繼電保護設(shè)計問題，能夠解決電力保護階段的各種矛盾，提升電力系統(tǒng)運行效果。

3.4 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是支持人工智能的基礎(chǔ)，也是繼電保護裝置應(yīng)用期間的關(guān)鍵技術(shù)。要合理利用計算機技術(shù)，設(shè)定相關(guān)程序；設(shè)定程序之后，要將程序植入智能化設(shè)備中，使電力系統(tǒng)中的每個設(shè)備都能按照程序完成相關(guān)的運行目標。如今有不少企業(yè)致力于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)管理，通過構(gòu)建智能化的程序，為人工智能技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造條件，進而擴大技術(shù)應(yīng)用范圍[7]。利用這種基礎(chǔ)的系統(tǒng)保護模式，能夠減少電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題的概率。如果電力系統(tǒng)運行階段突然出現(xiàn)斷電的問題，系統(tǒng)會及時反應(yīng)，做好系統(tǒng)的保護與管理。由此可見，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實現(xiàn)人工智能的基礎(chǔ)條件，也是促進電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術(shù)，有助于提升人工智能技術(shù)的應(yīng)用價值。

3.5 數(shù)字繼電保護模式的應(yīng)用

如今，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，優(yōu)勢較大。在電力系統(tǒng)中引入數(shù)字化技術(shù)，融合先進的技術(shù)手段，打造數(shù)字化的電路，能夠提升繼電保護裝置的智能化水平，提升電力系統(tǒng)保護的整體水平。相較于傳統(tǒng)的電磁繼電保護模式，數(shù)字繼電保護模式的功能更強大，能提升電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性[8]。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)字繼電保護模式，能對變壓器、電動機等進行技術(shù)管控。在電壓電網(wǎng)中，數(shù)字繼電保護模式的應(yīng)用效果較理想。過流繼電器是實現(xiàn)數(shù)字化繼電保護的一種形式，在運行管理階段，可以完成電力系統(tǒng)的精細化管理。如果電流信息顯示系統(tǒng)處于正常的運行狀態(tài)，繼電器不會有警示；如果系統(tǒng)中的電流超出限定值，繼電器會有所反應(yīng)，需要切斷電流，達到繼電保護的目標。

3.6 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿神經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。在電力系統(tǒng)中，電力網(wǎng)絡(luò)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相似性較高，而且呈發(fā)射狀態(tài)。在電力系統(tǒng)運行階段，無論用何種方式連接系統(tǒng)，其運行過程都有自身的規(guī)律。需要模擬電路的運行過程，實施神經(jīng)性模擬，即建立人工神經(jīng)系統(tǒng)。如果在系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，人工神經(jīng)系統(tǒng)會及時做出反應(yīng)，實現(xiàn)繼電保護的目標[9]。在系統(tǒng)應(yīng)用期間，人工神經(jīng)系統(tǒng)能夠及時檢測電力系統(tǒng)的故障，并發(fā)出相應(yīng)的警報，在繼電保護的過程中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用價值不斷提升。

3.7 模糊理論的應(yīng)用

應(yīng)用模糊理論可以實現(xiàn)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)計算方式無法實現(xiàn)的計算過程?，F(xiàn)代社會不斷發(fā)展，模糊理論在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用頻率提升。模糊理論更注重電力系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)控制、潮流計算等操作。使用模糊理論能夠控制電力生產(chǎn)階段中的一些不確定性因素，及時管理負荷變化不確定的因素，并建立電力模糊系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的電壓算法對比，模糊理論應(yīng)用效果更好。傳統(tǒng)算法是用點目標的形式處理技術(shù)問題，難以達到控制電量的目標。為達到校正邊界電壓的目標，需要加強對電能質(zhì)量的綜合評估管理，提升繼電保護的水平。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代社會不斷發(fā)展，人們在生產(chǎn)、生活方面的要求逐漸增多，各類先進的技術(shù)手段應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域中，有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)革新、創(chuàng)新發(fā)展的目標。電力行業(yè)與一般的產(chǎn)業(yè)相同，都對先進技術(shù)的應(yīng)用有一定要求。電力行業(yè)是社會支柱性產(chǎn)業(yè)，影響其他行業(yè)的發(fā)展。做好技術(shù)的引進與優(yōu)化，探索發(fā)展思路，提升電力系統(tǒng)運行效率，對電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展極為重要。電力企業(yè)應(yīng)用人工智能技術(shù)，提升繼電保護裝置的應(yīng)用效果，完成對系統(tǒng)運行情況的監(jiān)控管理。如果系統(tǒng)出現(xiàn)問題，能及時做出反應(yīng)，保證系統(tǒng)的應(yīng)用效果。在現(xiàn)代社會背景下，人工智能技術(shù)的應(yīng)用價值較高，為提升電力系統(tǒng)的繼電保護效果，還需要加強人工智能技術(shù)的研究，保障技術(shù)應(yīng)用效果。