賈曉丹

[摘 ? ?要]現階段我國智能化技術的發(fā)展速度不斷加快，為各行各業(yè)的生產發(fā)展提供了有效的支持。在進行電力系統(tǒng)建設的過程中，應用人工智能技術可以提高繼電保護水平，促進系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。電力企業(yè)在對這項技術的應用情況進行管理時，需要根據電力系統(tǒng)的運行特點，對技術的應用形式進行正確的選擇，才能充分發(fā)揮技術的應用效果，降低電力系統(tǒng)故障問題的發(fā)生幾率。就人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的運用進行相關的分析和研究。

[關鍵詞]人工智能技術;電力系統(tǒng)繼電保護;運用;分析研究

[中圖分類號]TM77 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]At this stage， the development speed of intelligent technology in China is accelerating， which provides effective support for the production and development of all walks of life. In the process of power system construction， the application of artificial intelligence technology can improve the level of relay protection and promote the stable operation of the system. When managing the application of this technology， power enterprises need to correctly select the application form of technology according to the operation characteristics of power system， so as to give full play to the application effect of technology and reduce the probability of power system failure. In this paper， the application of artificial intelligence technology in power system relay protection is analyzed and studied.

[Keywords]artificial intelligence technology; power system relay protection; application; analysis and research

一旦電力系統(tǒng)運行期間出現故障問題，繼電保護系統(tǒng)可以在最短的時間內，對故障設備的發(fā)生區(qū)域進行隔離，并且發(fā)出相應的警示信息，從而對電力系統(tǒng)進行有效的保護。將人工智能技術與繼電保護系統(tǒng)進行有機結合，可以提高繼電保護的智能化水平。電力企業(yè)要加大資金的投入力度，加強技術的研發(fā)，將最新的科研成果作用到繼電保護系統(tǒng)的建設中，才能為電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行提供有效的技術支持。目前電力系統(tǒng)已經向著智能化方向發(fā)展，需要制定科學合理的繼電保護措施，才能滿足系統(tǒng)的運行需求[1]。

1 電力系統(tǒng)繼電保護技術的應用現狀

在進行繼電保護系統(tǒng)建設時，主要是為了保護電力系統(tǒng)，降低故障問題的發(fā)生概率。我國在20世紀70年代左右，才開始引入繼電保護技術。在進行技術研發(fā)的過程中，借鑒了國外的優(yōu)秀經驗，但因為技術的起步時間比較晚，所以在進行技術實踐時，缺乏相應的理論支持。我國的電力市場規(guī)模比較大，在進行繼電保護技術應用和實踐的過程中，具備更加廣闊的前景，提高了技術的發(fā)展速度。目前我國在進行繼電保護系統(tǒng)建設的過程中，融合了微機繼電保護技術，構建的保護系統(tǒng)功能更加完善，可以通過微型的計算機設備，實現各項操作。直到1984年，我國才引進微機保護技術，最初這項技術，是為了保護計算機設備的正常運行。目前微機保護技術已經應用到其他行業(yè)，尤其是線路保護產品的研發(fā)，充分發(fā)揮了技術的應用優(yōu)勢。我國在進行智能電網建設的過程中，電力系統(tǒng)已經呈現出智能化和信息化的特征，且智能化電網的功能正處于不斷完善的階段。尤其是計算機技術的快速發(fā)展，使得繼電保護技術的應用范圍變得更加廣闊。將這項技術應用到電力系統(tǒng)中，可以對各個單元進行有效保護，還可以對電力系統(tǒng)故障信息數據進行實時共享。將智能化技術與繼電保護技術有效結合，可以構建一體化、虛擬化以及智能化的新型電力系統(tǒng)保護體系。這項保護體系的計算能力和數據處理能力比較強，與繼電保護技術進行充分融合之后，可以提高繼電保護系統(tǒng)的應用水平。在電力系統(tǒng)出現故障問題時，繼電保護裝置可以對系統(tǒng)內部所有元器件的應用安全進行有效的保護，并且對故障問題進行迅速的排除，還可以向工作人員發(fā)出警示信號，確保工作人員能夠對故障問題進行有效的處理，避免對鄰近系統(tǒng)產生影響[2]。

2 人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用措施

2.1 構建神經網絡系統(tǒng)

在進行電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)建設時，人工神經網絡技術構建的網絡系統(tǒng)，主要是對故障問題的發(fā)生類型以及距離保護方向等內容進行準確的判定。例如在對高壓輸電線進行方向保護時，利用BP模型可以將其作為方向保護中的方向判別元件，這項元件可以對故障問題的發(fā)生方向進行快速準確的判別，并且對電流進行充分的保護。利用人工神經網絡的模式識別和學習能力，可以對系統(tǒng)中的故障情況進行準確的判別，從而對正方向的故障問題進行有效的保護。并且采用閉鎖反應，對反方向的故障問題進行處理，實現了電流的自適應功能，提高了電流的運行靈敏度。在進行人工神經網絡建設時，還可以與專家系統(tǒng)進行有效結合，通過兩種系統(tǒng)的綜合應用，對電力故障問題進行有效的診斷。例如在進行ES和ANN技術應用時，建立的ANN模式，可以對線路和母線以及變壓器故障問題進行科學的判斷。這項模型的技術核心是線路和母件以及元件。元件周圍的跳閘信息和保護信息數據可以作為輸入量，被診斷的元件狀態(tài)作為輸出量，同時采用了ES精煉過的被診斷元件周邊實時信息的特征量作為有效的輸入量，用故障樣本進行ANN的訓練，就可以獲取與故障問題診斷工作相關的數據信息。這種診斷方法可以作用于電力系統(tǒng)內部所有元件的故障問題判斷中，所以對于電力繼電保護系統(tǒng)的建設，存在重要的影響[3]。

2.2 采用暫態(tài)保護形式

目前人工智能技術在繼電保護領域的應用范圍正在不斷擴大，在對各種類型故障問題進行判斷時，存在更多的方法。例如小波理論和人工神經網絡技術等。這些技術在應用時，不僅能夠提高繼電保護系統(tǒng)故障問題判斷的準確性，還可以對單一的工頻信號傳輸算法無法解決的技術難題進行有效的處理。在我國科學技術不斷發(fā)展的過程中，傳統(tǒng)的繼電保護原理并沒有被人工智能技術完全取代，傳感器設備的頻寬仍然會限制各項技術的應用。需要利用更加復雜的計算方法，并且加大計算工作量，才能提高故障問題診斷的準確性和可靠性，采用暫態(tài)保護技術，主要是利用產生的高頻信號，對電力設備和線路進行有效的保護。這種保護形式下產生的信號，主要包含了故障問題的類型和發(fā)生位置以及持續(xù)的時間等信息數據，在信號的所有頻率中，從直流到高頻都會產生這些數據信息。傳統(tǒng)的保護方式在應用時，主要是采用了過濾的方式，對數據信息進行提取會忽視高頻率等信號。過濾掉高頻信號之后，濾波器設備的設計工作難度，會得到一定程度的提升。需要投入更多的人力物力資源，才能實現這一設備的設計。暫態(tài)保護技術在應用時，主要是將需要的高頻信號，利用特殊設計的檢測裝置和算法，從故障的暫態(tài)中進行有效的提取。利用專門的快速處理信號算法，對故障問題進行迅速準確的判斷[4]。

2.3 應用模糊理論

對于繼電保護系統(tǒng)建設過程中的模糊理論應用來說，主要是進行發(fā)電機的保護、線路的保護以及主變的保護。例如在對電壓故障問題進行判斷時，電壓的高頻成分存在不同的運行原理，提取不同相電壓的變換頻率特征與模糊集合進行有效的對比，可以對故障項進行準確的判斷。還可以利用模糊相近的原則，對變壓器的電流故障問題進行科學的判斷。這項理論的應用，主要是通過對不同電流的對稱度隸屬函數近似程度進行對比和分析，從而對故障問題進行判斷。如果近似程度超過了某個限制，就可以判定設備出現了故障問題[5]。

2.4 構建專家系統(tǒng)

在進行專家系統(tǒng)建設的過程中，將其運用到繼電保護領域，會受到時間等因素的影響。因此這項系統(tǒng)在運行時限制程度比較大，只適用于對時間要求不太嚴格的繼電保護環(huán)境中，例如在對故障定位和故障診斷以及高阻接地故障探測、繼電保護整定和協(xié)調等內容中。這項保護系統(tǒng)在應用時，可以為繼電保護協(xié)調與整定工作的開展提供有效的技術支持。利用系統(tǒng)的通用原則，可以也對繼電保護系統(tǒng)設計過程中的所有影響因素進行綜合考慮。如果通用原則在應用時，無法滿足設計的要求，難以提供更加合理的設計方案，可以利用專家系統(tǒng)對矛盾沖突問題進行有效的解決。利用專家系統(tǒng)對繼電保護故障問題進行診斷，主要是通過產生式規(guī)則的系統(tǒng)運行原理，將繼電保護裝置運行期間的動作邏輯和運行人員診斷經驗通過規(guī)則表現出來，將這些規(guī)則納入到專家系統(tǒng)的知識庫中，可以利用知識庫中的數據信息，對故障信息數據進行分析和判斷，并準確地判別是否發(fā)生故障問題，明確故障問題的發(fā)生類型。在繼電保護期間應用的專家系統(tǒng)，還包含了定值的智能化整定計算和管理專家系統(tǒng)，以及電力系統(tǒng)的保護配置專家系統(tǒng)等形式。由此可見這一系統(tǒng)的應用范圍比較廣，系統(tǒng)的應用具備更多的

優(yōu)勢[6]。

2.5 采用多種保護形式

在對電力系統(tǒng)進行繼電保護時，因為線路類型存在一定的差異，因此要采用不同的接地形式。要按照電力系統(tǒng)的運行電流，采用準確的轉接方式。具體的接地方式主要存在兩種形式，在電流比較大時，可以采用大電流的接地方式。如果系統(tǒng)在運行期間出現了線路故障問題，可以利用人工智能技術，對其進行有效的識別，并且及時切斷故障線路，對問題進行解決。在電流比較小時，可以選用小電流的接地形式。電力系統(tǒng)運行期間，可以利用人工智能技術發(fā)送繼電系統(tǒng)保護信號。如果系統(tǒng)出現了故障問題，可以第一時間發(fā)出警示信息，確保電力系統(tǒng)能夠繼續(xù)保持正常的運行狀態(tài)，在進行自動化繼電保護系統(tǒng)建設時，執(zhí)行單元是非常重要的一項設計內容，其中的邏輯層是小電流接地系統(tǒng)中非常重要的一項功能。系統(tǒng)正常運行期間，不會出現零序的電壓，主要分布點為三相的電壓。如果三相電壓中連接了電壓表設備，設備就會獨立顯示電壓。在這一情況下如果電力系統(tǒng)出現了異常數據信息，例如其中一項處于接地的狀態(tài)，就會表現出連續(xù)的電壓。通過小電流的繼電保護系統(tǒng)，可以發(fā)出相應的警示信息，工作人員僅需要觀察電壓的讀數，就可以對故障問題的類型和發(fā)生區(qū)域進行準確的

辨別[7]。

在電力系統(tǒng)運行時，變壓器設備是保持系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的關鍵設備。目前我國電力企業(yè)已經對傳統(tǒng)的變壓器設備進行了更新和優(yōu)化，通過人工智能技術，對變壓器設備進行保護。可以采用瓦斯的保護形式，電力系統(tǒng)中的變壓器設備內置油箱，經常會出現故障問題。一旦出現故障問題，就會釋放易燃和有毒的物質，會降低電力系統(tǒng)的運行安全性。在進行人工智能技術應用時，可以對變壓器設備的瓦斯情況進行動態(tài)的監(jiān)測。如果設備內部的瓦斯?jié)舛瘸^了標準數值，就可以及時地進行斷電操作，并且發(fā)出相應的警報信息，確保工作人員能夠及時對問題進行處理，避免故障問題影響范圍的不斷擴大。在對短路情況進行保護時，利用人工智能技術可以對變壓器設備的短路故障問題進行有效的處理。利用這項技術進行電路系統(tǒng)的設置，在設備內部發(fā)生短路故障問題時，這項設置可以自動運行，從而對故障問題進行解決[8]。

在進行人工智能技術實施時，還可以對電力系統(tǒng)內部的發(fā)電機設備進行有效的保護。在對發(fā)電機組進行重點保護時，主要是在發(fā)電機設備內部的定子繞組上安裝繼電保護裝置，一旦系統(tǒng)運行時出現了故障問題，保護裝置就可以發(fā)揮相應的功能作用，對機組進行有效的保護。這項技術在應用時，還可以通過安裝繼電保護裝置，對發(fā)動機的縱聯(lián)差動進行有效的維護，可以通過發(fā)電機電流之間的融合作用，根據電力系統(tǒng)的實際情況，對相位的高度進行科學的調整，實現發(fā)電機組的保護功能。在進行備用保護時，可以對低負荷引發(fā)的電機絕緣擊穿故障問題進行有效的解決。利用人工智能技術自動切斷電源，并且發(fā)出相應的警示信息，可以對這些問題進行有效的處理。在進行實際保護時，還可以利用人工智能技術，建立功能完善的智能化監(jiān)測系統(tǒng)，將其與信息化技術進行有機結合，可以提高監(jiān)控系統(tǒng)的智能化運行水平，從而對電力系統(tǒng)運行期間，各種類型線路和設備的運行情況進行全方位的了解[9]。

這項監(jiān)控系統(tǒng)在使用時，可以對線路和設備運行時產生的數據信息進行全方位的提取?？梢岳镁W絡數據信息和過程控制單元，對電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控和管理;也可以通過數據傳輸技術和通信技術的綜合應用，提高系統(tǒng)的運行水平，確保電力系統(tǒng)在運行時更加的安全穩(wěn)定。因為電氣自動化系統(tǒng)的內部結構比較復雜，在建設的過程中涉及到的專業(yè)知識比較多，操作人員需要具備更加扎實牢固的專業(yè)技能知識，并且提高自身的實踐能力，才能降低人工失誤問題的發(fā)生概率，避免對電力系統(tǒng)的運行產生不良影響。在進行人工智能技術應用時，操作人員需要對這項技術的運行特點進行全面的了解，從而對技術的應用形式進行熟練掌握，充分利用這項技術對電力系統(tǒng)進行有效的控制和管理。在進行智能化技術應用時，可以取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)形式，降低系統(tǒng)的建設成本[10]。

3 結語

目前我國在進行繼電保護系統(tǒng)建設的過程中，人工智能技術的應用，還處于初步的探索階段，各項技術在實施時，存在一定的局限性。隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，在進行相關技術應用的過程中，已經促進了各項技術的有效融合，進一步提高了電力系統(tǒng)和繼電保護系統(tǒng)的智能化建設水平。電力企業(yè)需要加強技術的管理，并且引進更加專業(yè)的復合型技術人才，才能對系統(tǒng)運行期間存在的各項技術性難題進行有效的解決，提高電力系統(tǒng)的運行安全性和穩(wěn)定性，促進整個行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻

[1] 張云嘯，劉奕麟，杜昊陽，等.機器學習在電力系統(tǒng)故障中的運用探析[J].中國設備工程，2021（21）：31-32.

[2] 梁曉兵，岑煒，付義倫，等.適用于電力物聯(lián)網的安全接入認證裝置設計[J].科學技術與工程，2021，21（31）：13374-13380.

[3] 陸冰雁，張佳藝，王善立，等.人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用[J].軟件，2021，42（7）：153-155.

[4] 張宗瑩，張福平，李嵐.人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用[J].科技風，2021（17）：189-190.

[5] 陳全觀，周剛，楊小立，等.人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用[J].石河子科技，2020（4）：16-17.

[6] 姬生飛，潘仁秋，徐華斌.人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用研究[J].通信電源技術，2020，37（7）：282-284.

[7] 徐英.人工智能在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（24）：240-241.

[8] 胡斌.人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（20）：257.

[9] 胡連梅，劉輝.人工智能技術在電力系統(tǒng)繼電保護故障分析中的應用[J].科技信息，2009（13）：343-345.

[10] 杜世平，鐵宏壯.人工智能在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用研究[J].科技資訊，2006（22）：44.