人工智能技術在電力系統繼電保護中的應用

姜春凱 陸樂 嚴曉杰

【摘 要】很多時候電力系統在運行的過程中往往會受到諸多因素的影響，使得整個電力系統運行時容易出現震蕩、超過負荷等非正常狀態。所以為了能夠在電力系統出現故障時及時切除故障，我們應將人工智能技術應用在電力系統繼電保護系統中，該技術的應用可以有效提高繼電保護的智能化水平，進而推動我國電力行業蓬勃穩定發展。

【關鍵詞】人工智能;電力系統;繼電保護;分析

1導言

隨著計算機水平的不斷提升和電力系統繼電保護領域中廣泛的應用計算機，逐漸研究出新的控制原理和方法，同時在繼電保護領域中的應用力度不斷加強，如專家系統等的應用，其對繼電保護的發展具有重要的推動作用。所以具體研究電力系統繼電保護中人工智能技術的應用具有重要的現實意義。

2專家系統

專家系統（ES）是發展最早，也是人工智能應用研究最活躍和最廣泛的課題之一，它與知識工程研究緊密聯系在一起。在專家系統構造中，它必須涉及所研究問題領域的知識表達方式，知識處理與知識運用方面的理論和方法。專家系統不僅是融合了書本相關的理論知識來處理各種定性的問題，而且還可總結和利用專家的經驗知識（或稱啟發式知識）來求解問題。它不僅可解決那些依靠解析方法不能解決的問題，也可使所求解問題的知識搜索和推理范圍縮小，提高問題求解速度和推理效率;另外專家系統的解釋模塊能夠對推理所用的知識、推理過程及結論進行解釋。在電力系統繼電保護的專家系統中，常用的知識表達方式有：基于謂詞邏輯表示法，基于產生式規則表示法，基于過程式知識表示法，基于框架式表示法，基于知識模型表示法和基于面向對象表示法。實質上后兩種是由于計算機和語言技術、智能技術的發展而形成的，它們是在前四種基礎上的新形式和新結構，它們的關系如圖所示。

圖1專家系統的知識表達方式

3人工智能技術在電力系統繼電保護中的應用

3.1專家系統的應用

專家系統是人工智能技術在電力系統繼電保護中的一種應用，該系統主要適用于那些對時間要求不高的繼電保護工作中。比如，故障診斷、故障勘測等工作，當然專家系統還可以應用在定值智能化的整合計算系統中，以及應用在相關零序電流的保護整定計算中。不管是應用在哪一種系統中都可以實現提高繼電保護工作效率的目的。同時專家系統的應用原理是指將繼電保護裝置工作中的動作表示出來，或者是將運行人員的診斷經驗等內容用規則表現出來，進一步將相應的故障診斷專家列入電力系統當中，這樣一來可以方便工作人員尋找系統出現故障的原因，能夠及時采取有效的對策去解決問題。

3.2暫態保護的應用

高新技術的飛速發展人工智能技術也被廣泛應用，同時各種判斷故障的方式也層出不窮，這些人工智能技術不僅可以提高電力系統繼電保護工作的效率，還可以提高判斷故障的精準性和準確性，也可以解決那些單一工頻信號不能解決的問題。其中暫態保護的應用可以準確的判斷出故障，它的工作原理主要是利用所產生的信號來保護電力設備和輸電線的，可以根據故障的類型、位置以及持續時間等特點進行分析和判斷。

3.3人工神經網絡的應用

人工神經網絡主要應用在判斷故障類型、故障距離等方面。比如，利用人工神經網絡可以對高壓輸電線的方向進行保護，通過利用BP模型來當做輸電線保護中的方向辨別設備，不僅可以快速高效的判斷出故障的所在方向，還可以有效保護輸電線的方向。再者我們還可以利用人工神經網絡的學習能力和辨別能力，更好的對電力系統繼電保護中的故障進行分析和辨別，使工作人員能夠在電流正確方向的故障進行保護，而相反方向的電流故障則應當及時的采取閉鎖，因為只有這樣才能實現提高電流靈敏度的目標，讓輸電線電流能夠更好的適應。此外，人工神經網絡還可以與專家系統相互融合來使用，對電力系統繼電保護中的故障進行全方位的診斷，人工神經網絡對整個電力系統繼電保護工作具有重要意義。

3.4模糊理論的應用

模糊理論的應用可以實現傳統數學方式難以做到的計算。近幾年來隨著時代的不斷發展模式理論在電力體統繼電保護中的應用也得到突飛猛進，其中模糊理論主要包括系統規劃、模式控制以及相關的潮流計算，這些理論在電力系統繼電保護中發揮巨大作用。例如，模糊理論的應用可以實現對那些電力生產的不確定進行有效確定，或者是對干負荷變化的不確定進行確定，通過使用模糊理論中的模糊值可以表示某些不確定的關系，進而構建一個有效的電力模糊系統。此外，模糊理論相比傳統無工電壓算法獲得的效果更顯著，傳統的無工電壓算法主要是以單目標來優化問題，此方式并不能做到充分考慮限制控制量調節的目的，所以為了實現校正違界電壓應利用模糊理論對電能質量進行綜合評估。

3.5遺傳算法的應用

遺傳算法也是人工智能技術中在電力系統繼電保護工作中的一種，它主要是基于大自然的選擇和遺傳機制，通過利用計算機設備上模擬相應的生物進化，以此來尋找最佳的且最有效的搜索算法，遺傳算法本身就具有很多的優勢和優點。比如，可以在較為復雜和龐大的搜索空間中進行自適應的搜索，通過這種方式可以選擇出最佳且最準確的算法，當然遺傳算法還具備算法簡單且適用性超強的優點，此外，遺傳算法在進行求解問題方面幾乎沒有任何限制，也不會涉及到那些復雜的數學求求解過程，能夠獲得最全面的且最優的解集，這也正是遺傳算法被廣泛應用在電力系統繼電保護中的原因，當然我們還可以通過構建合理的數學模型來解決故障問題，進而充分發揮遺傳算法的作用和價值。

4結論

由此可見，越來越多的新的方法隨著人工智能技術的發展而出現，這也進一步擴大電力系統繼電保護中人工智能技術的應用范圍，為繼電保護的發展提供了有利的保障。通過結合不同的人工智能技術，可以將保護系統中受到不確定因素的影響合理分析處理，從而可以將保護動作的可靠性進一步提高，這也是為了智能保護發展的重要研究方向。雖然本文講述的智能方法應用到電力系統繼電保護中取得的成果比較明顯，但是其本身并沒有非常成熟的理論性，所以需要將其完善力度進一步加大。

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（作者單位：國網江蘇省電力有限公司丹陽市供電分公司）