包國(guó)濤

摘要：繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，發(fā)揮著快速隔離故障設(shè)備與控制事故影響范圍重要作用，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。受諸多因素影響，電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中很容易陷入非正常狀態(tài)，如超負(fù)荷及震蕩等，人工智能技術(shù)的引入則可以很好地解決這類問(wèn)題，通過(guò)有效提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)智能化水平來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)蓬勃發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);電力系統(tǒng);繼電保護(hù)

一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)用現(xiàn)狀及新技術(shù)

（一）應(yīng)用現(xiàn)狀

首先，由于社會(huì)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置也日趨多元，且為了保證相應(yīng)工作得以有序、高效地完成，工作人員在實(shí)踐作業(yè)中往往會(huì)選用功能齊全且靈活可靠的保護(hù)裝置。

其次，電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展也對(duì)繼電保護(hù)功能提出了更高要求，主要包括電容器保護(hù)功能、線路保護(hù)功能以及主變保護(hù)功能等。另外，為進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)水平，還應(yīng)將其與現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行融合。

最后，人工智能理論技術(shù)的不斷發(fā)展推動(dòng)了多項(xiàng)智能理論方法如專家系統(tǒng)、暫態(tài)保護(hù)技術(shù)等向電力系統(tǒng)領(lǐng)域的滲透，特別是微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)，由于其具備超強(qiáng)的自我檢測(cè)、數(shù)字計(jì)算以及邏輯處理能力，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于電氣設(shè)備和高低壓線路繼電保護(hù)中。發(fā)展至今，我國(guó)的微機(jī)保護(hù)設(shè)備已然獲得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)及性能優(yōu)異，完全足以取代進(jìn)口機(jī)電保護(hù)設(shè)備。

（二）新技術(shù)

（1）自適應(yīng)控制技術(shù)。

該技術(shù)是一種先進(jìn)的保護(hù)性技術(shù)，其可以遵照電力系統(tǒng)運(yùn)行方法，通過(guò)改變定值對(duì)系統(tǒng)中的既存故障進(jìn)行有效處理，進(jìn)而保證系統(tǒng)性能更加高效。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)在于：通過(guò)觀測(cè)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在于其中的問(wèn)題并采取相應(yīng)解決措施，從而在優(yōu)化與完善系統(tǒng)性能、確保系統(tǒng)運(yùn)行更加高效的同時(shí)，有效提升企業(yè)效益。

（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

該技術(shù)不但智能化顯著，能夠有效模仿人腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而且還帶有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，能夠及時(shí)快速地處理系統(tǒng)問(wèn)題，工作效率極高。將該技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：可幫助記憶與學(xué)習(xí);有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力與組織能力，能夠有效識(shí)別故障樣本并對(duì)其進(jìn)行分類，從而減少工作量與不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（3）綜合自動(dòng)化技術(shù)。

該技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①電力設(shè)備控制、監(jiān)視及操作。該技術(shù)具有微機(jī)化特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)子系統(tǒng)信號(hào)數(shù)字化，該技術(shù)支撐下的設(shè)備能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的變電所模擬設(shè)備與機(jī)電設(shè)備，從而有效提升電氣性能。此外，該技術(shù)支持監(jiān)視與操作功能的整合，從而使人機(jī)聯(lián)系更加緊密。②通信局域光纜化與網(wǎng)絡(luò)化。光纖通信技術(shù)與局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與優(yōu)化有力改善了通信局域抗電磁干擾性能。如今，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，繼電保護(hù)對(duì)通信局域的光纜化及網(wǎng)絡(luò)化水平提出了更高要求。實(shí)現(xiàn)通信局域網(wǎng)絡(luò)化，不僅可以有效提升信息數(shù)據(jù)傳輸速率，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，且還可以簡(jiǎn)化電纜，方便施工。

二、人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的具體應(yīng)用

（一）專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

專家系統(tǒng)是一種智能化計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，具有大量專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，可模擬人類專家進(jìn)行決策并處理領(lǐng)域問(wèn)題，適用范圍包括：（1）時(shí)間要求寬松的繼電保護(hù)工作，如故障勘測(cè)與診斷等;（2）定值智能化整合計(jì)算工作;（3）相關(guān)零序電流保護(hù)整定計(jì)算工作。將專家系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，既可以順利表示出裝置工作中的動(dòng)作，用規(guī)則清晰表示出運(yùn)行人員診斷經(jīng)驗(yàn)等內(nèi)容，還可以將故障診斷專家引入到系統(tǒng)當(dāng)中，以便及時(shí)排查故障原因并采用有效解決對(duì)策。

（二）暫態(tài)保護(hù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的繼電保護(hù)工作主要采取過(guò)濾方式，需要耗費(fèi)大量的人力與研究精力，早已無(wú)法滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求。作為人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的一種應(yīng)用形式，暫態(tài)保護(hù)的應(yīng)用不僅可以有效提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作效率，且還可以解決單一工頻信號(hào)所不能解決的那些問(wèn)題，大大提高故障判斷精準(zhǔn)度。具體來(lái)說(shuō)，其工作原理為：根據(jù)故障所在位置、所屬類型以及持續(xù)時(shí)間等對(duì)故障進(jìn)行精確的分析與判斷，將高頻信號(hào)從故障暫態(tài)中提取出來(lái)并應(yīng)用高頻信號(hào)保護(hù)電力設(shè)備與輸電線路。

（三）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近年來(lái)一直是人工智能領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)，在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中發(fā)揮著極其重要的作用，主要適用于以下幾個(gè)方面：（1）判斷故障類型與距離，如可以BP模型作為方向辨別設(shè)備，快速判斷出故障所在方向并有效保護(hù)輸電線方向;（2）區(qū)分正確方向與反方向電流故障。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)異的學(xué)習(xí)與辨別能力，有了它的支持，工作人員便可以更好地進(jìn)行分析與辨別，保護(hù)電流方向正確的故障，并及時(shí)關(guān)閉反方向的電流故障，以有效提升電流靈敏度;（3）與專家系統(tǒng)配合使用，全方位診斷電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中所存在的故障。

（四）模糊理論在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的無(wú)功電壓算法往往采用單目標(biāo)法來(lái)進(jìn)行問(wèn)題優(yōu)化，存在調(diào)節(jié)限制控制量考慮不周等弊端，且由于電力系統(tǒng)故障與故障前征兆間存在不確定性，關(guān)系并不明確，導(dǎo)致最后的診斷結(jié)果也相應(yīng)變得模糊，而模糊理論的應(yīng)用剛好可以解決這些問(wèn)題，因此其在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。該理論主要包括三方面內(nèi)容——系統(tǒng)規(guī)劃、模式控制以及潮流計(jì)算，既可以有效確定電力生產(chǎn)及干負(fù)荷變化過(guò)程中的不確定因素，也可以用模糊值來(lái)表示部分不確定關(guān)系，從而構(gòu)建起一個(gè)完整而有效的電力模糊系統(tǒng)。

（五）遺傳算法在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

遺傳算法是由美國(guó)科學(xué)家于20世紀(jì)70年代提出的一種計(jì)算模型，其主要是以自然選擇與遺傳機(jī)制作為理論基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)備，首先將問(wèn)題的全部備用解都進(jìn)行編碼，接著便按照其理論來(lái)進(jìn)行全局優(yōu)化搜索，最終找到最優(yōu)解集。發(fā)展至今，該算法已在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中獲得廣泛應(yīng)用，如診斷輸電網(wǎng)絡(luò)故障原因、實(shí)現(xiàn)輸電系統(tǒng)電容最優(yōu)化配置、無(wú)功優(yōu)化電力系統(tǒng)以及處理圖像等。該算法應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，如可以在龐大且復(fù)雜的搜索空間中完成自適應(yīng)搜索并找出最優(yōu)算法;算法簡(jiǎn)單且適用性強(qiáng)，在求解問(wèn)題過(guò)程中幾乎不受限制，不必經(jīng)過(guò)復(fù)雜的求解過(guò)程即可以獲得最優(yōu)解集。最大的應(yīng)用限制則僅在于，輸電網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型尚未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化與科學(xué)化，而該問(wèn)題一旦得到解決，人們便可以利用遺傳算法高效地解決故障診斷問(wèn)題。

（六）計(jì)算機(jī)化在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用

近年來(lái)，社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高一方面推高了電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求，另一方面也直接推動(dòng)了計(jì)算機(jī)硬件特別是微機(jī)保護(hù)硬件的飛速發(fā)展。由此一來(lái)，計(jì)算機(jī)化在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用便日益廣泛，且已取得矚目成績(jī)。分析計(jì)算機(jī)化在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要包括以下三個(gè)方面：（1）保護(hù)功能強(qiáng)大;（2）故障數(shù)據(jù)與信息存放空間充足，數(shù)據(jù)處理效率高;（3）能夠提高網(wǎng)絡(luò)資源通信能力，進(jìn)而提高電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作效率。

三、結(jié)語(yǔ)

如今，高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)在改善人民生活水平的同時(shí)，也對(duì)電力企業(yè)供電質(zhì)量提出了更高要求，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)已然無(wú)法滿足人們當(dāng)前的用電需求。為解決這一矛盾，可以將人工智能技術(shù)引入到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)當(dāng)中，令其充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，有力推動(dòng)我國(guó)電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展。

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