李玉娟+江玉瓊

【摘要】對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行來說，繼電保護具有十分重要的意義。本文介紹了在繼電保護中電氣工程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用實例，闡釋了該系統(tǒng)的相關(guān)理論知識和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就所設(shè)計系統(tǒng)在通用性和擴展性等方面出現(xiàn)的缺點，給出了相應(yīng)的改進方案，獲得了電氣工程系統(tǒng)的設(shè)計對象、條件及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的通用方法。

【關(guān)鍵詞】工程；智能系統(tǒng)；繼電保護

1引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新，人們的生產(chǎn)生活水平得到了空前的提高，同時對于供電的質(zhì)量及穩(wěn)定性的要求也越來越高[1]。為了能保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，就必須保證要繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此，將人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)有效地結(jié)合起來是提高繼電保護能力的有效方法。目前，提高電氣CAD系統(tǒng)的智能水平的方法是采用電氣工程智能系統(tǒng)，并將其運用在繼電保護。由此可見，繼電保護技術(shù)在未來具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

2繼電保護發(fā)展歷史

隨著信息技術(shù)（如計算機技術(shù)、電子技術(shù)及通信技術(shù)等）的高速發(fā)展，我國繼電保護共經(jīng)歷了如下四個階段的發(fā)展：

第一階段：建國初期至六十年代，我國已擁有較完善的繼電保護體系（包括繼電保護的設(shè)計、制造、研究及運行等）。在此階段的發(fā)展中，繼電保護技術(shù)打下了堅實的基礎(chǔ)，為下一階段的快速發(fā)展起到了推波助瀾的作用。

第二階段：六十年代至八十年代，晶體管繼電保護的快速發(fā)展使得我國繼電保護取得了重大成功。最具代表性的成果是由天津大學(xué)與南京自動化設(shè)備廠合作研發(fā)的500kV晶體管方向高頻保護[2]直接成功運用在葛洲壩500kV線路上。

第三階段：八十年代至九十年代初，集成電路保護的研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用成為繼電保護的主導(dǎo)方向，并在高頻保護方面起到了巨大作用。其中以南京電力自動化研究院所研發(fā)的集成電路工頻變化量方向為代表。

第四階段：九十年代初期之后，繼電保護一直呈現(xiàn)了高速發(fā)展勢態(tài)。其中的微機線路保護裝置是由南京電力自動化研究院研制成功的。微機相電壓補償式方向高頻保護則是由南京電力自動化設(shè)備廠和天津大學(xué)合作研發(fā)而成的。根據(jù)不同原理與機型，各種微機線路及主設(shè)備保護都有各自優(yōu)勢，它們?yōu)殡娏ο到y(tǒng)提供了性能及質(zhì)量優(yōu)化的繼電保護裝置。在致力于微機保護裝置的研究背景下，在繼電保護的軟件及算法等方面我國都獲得了較為顯著的理論成果。

3專家系統(tǒng)

在智能系統(tǒng)領(lǐng)域中，專家系統(tǒng)的歷史十分久遠[3]。其主要特點是能有效地結(jié)合工程項目；在建設(shè)該系統(tǒng)時，常常要將所相關(guān)領(lǐng)域的知識用一些表達式或者代碼命令加入；另外還需加入一些理論方法和處理方法。該系統(tǒng)可以解決一些定性問題，也可以通過專家的知識及相關(guān)經(jīng)驗，對一些未知的理論進行分析、研究。通過這樣的系統(tǒng)，有利于將原本比較寬廣的研究范圍大大縮小，這樣可以快而準(zhǔn)確的獲得理想的答案，有效的提高了工作效率。同時，專家系統(tǒng)還能為合理推理的現(xiàn)象和結(jié)果給出科學(xué)的解釋。通常，在電氣工程智能系統(tǒng)中，常用相互之間存在聯(lián)系的框架式表示法、生產(chǎn)式規(guī)則表示法、面向?qū)ο蟊硎痉ā⑦^去式知識表示表達式等來表示專家系統(tǒng)表達式。在繼電保護日常運行中，運用經(jīng)驗十分豐富的專家系統(tǒng)取得了十分良好的實際成果。

4模糊理論

在上世紀(jì)六十年代，模糊理論的出現(xiàn)打破了經(jīng)典理論的定義，即對一些不精確的現(xiàn)象、時間進行描述而不是像模糊理論所描述的0和1的非彼既此的確定性定義。同時將專家系統(tǒng)與推理模糊邏輯和語言變量運用（模糊理論）相結(jié)合，使之組成一個完整的人工智能使用方法，并且該理論已經(jīng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

5智能結(jié)構(gòu)

一般來說，電氣工程智能系統(tǒng)主要包括用戶、顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、知識庫、用戶接口、設(shè)計輔助程序等幾部分組成。在電氣工程智能系統(tǒng)的 CAD 系統(tǒng)運用了專家系統(tǒng)，并且且使用了Auto LISP編譯型語言、Turbo PROLOG語言、FORTRAN 高級算法語言等交互編制組成了人工智能的電氣ICAD系統(tǒng)（如圖1所示）。這樣的組合方式不僅有利于系統(tǒng)的編制，也能更加充分地發(fā)揮各種語言的優(yōu)勢，揚長避短。當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)提供能力不足時，則可利用設(shè)計用戶菜單補償，另外也可以在電氣CAD系統(tǒng)中加入無功功率補償專家系統(tǒng)。在用戶菜單中，使用者可以根據(jù)自身情況方便地選擇所需要的工作模式，并能直觀的看出相關(guān)信息，容易在很短的時間內(nèi)掌握該系統(tǒng)的操作方法。為調(diào)用相應(yīng)的子模塊提供了方面。這種系統(tǒng)的特點是設(shè)計成本低，效率很高，極大的減輕了設(shè)計者的工作負擔(dān)。

當(dāng)采用專家系統(tǒng)進行改進數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，此時的數(shù)據(jù)庫相對簡單，無法滿足系統(tǒng)通用性和擴展性的要求，因此，需要利用知識表示方法確定設(shè)計條件、設(shè)計對象以及設(shè)計目標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。總體上，電氣工程智能系統(tǒng)的設(shè)計是一個正推過程，通過一些初始數(shù)據(jù)，匹配規(guī)則，驅(qū)動推理得出結(jié)論。對繼電保護系統(tǒng)的設(shè)計而言，初始數(shù)據(jù)是對系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及對保護系統(tǒng)的要求。對于繼電保護的主設(shè)備設(shè)計而言，如變壓器繼電保護設(shè)計，則所需的初始數(shù)據(jù)參數(shù)是通過關(guān)聯(lián)組元、關(guān)系謂詞進行表達的，其表達形式分別如下：對象名/屬性名=屬性值，比較適合藐視孤立對象的屬性概念（關(guān)聯(lián)組元的表達形式，比較適合孤立對象的屬性定義）；主體對象名+客體對象名）/謂詞屬性=屬性值（關(guān)系謂詞表達形式，適合描述事實的知識，它不僅能將對象屬性表達出來，還可將各對象間的關(guān)系表達出來）。

以變壓器保護系統(tǒng)為例，可將變壓器保護系統(tǒng)框架分為系統(tǒng)級、繼電保護J型產(chǎn)品級、故障類型保護級、保護方式級、繼電保護J類型級等幾個部分（如圖2所示）。具體來說，系統(tǒng)級即指變壓器保護系統(tǒng)；故障類型級即指短路保護和后備保護兩種；保護方式級即指低壓過濾、電流速斷、差動方式等幾種；繼電保護J類型級即指熔斷器、CR、TR等幾種；繼電保護J型產(chǎn)品級包含DL32/10、DL233/6、DS30 等幾種情況。在本系統(tǒng)中能將下一個子框架引入到DL233/6型繼電保護J類保護框架的槽中。通過此設(shè)計，能詳細描述整個保護系統(tǒng)，雖然此種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但能實現(xiàn)總框架的槽值約定的更改或繼承，這樣不僅能有效地減少數(shù)據(jù)冗余，還能確保數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，保證不產(chǎn)生矛盾的信息。

圖3為 CR 繼電器的框架示意圖。其屬性槽是“相數(shù)=1”，它是由規(guī)則以直接決定的。在運行過程中，以直接的方式賦值的是“Iset=”，或者在需計算時則調(diào)用ISETO對賦值進行計算?？蚣懿凼恰靶吞?DL233/6”，DL233/6繼電器可以由此引出。框架所表現(xiàn)出來的嵌套關(guān)系能對保護系統(tǒng)的描述發(fā)揮關(guān)鍵作用。這種結(jié)構(gòu)保證了總框架的槽值約定進行更改或繼承，從而有效的降低數(shù)據(jù)冗余。

6結(jié)束語

綜上所述，我國的電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)經(jīng)過了四個快速發(fā)展的階段，并取得了巨大的發(fā)展空間和成果。繼電保護技術(shù)展現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化、計算機化，數(shù)據(jù)通信一體化及人工智能化等的發(fā)展態(tài)勢。對于電力企業(yè)來說，做好繼電保護工作可以為電力系統(tǒng)的安全供電提供保障。通過本課題的探究，將電氣工程智能系統(tǒng)應(yīng)用在繼電保護中，并對專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改造，能極大的滿足電力生產(chǎn)的需求。

參考文獻

[1]王惠中. 電氣工程智能系統(tǒng)在繼電保中的用 [J]. 城市建理研究，2013 （35）：147-148.

[2]趙楊. 電氣工程智能系統(tǒng)在繼電保中的用與改進 [J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（07）：171-172.

[3]張莉莉，劉世江. 電力系統(tǒng)繼電保護與自動裝置原理教學(xué)改革探討 [J]. 科技致富向?qū)В?011（29）：27-28.endprint