人工智能技術在電力系統繼電保護中的應用

張 寧

（青海水電技師學院，青海 西寧 810007）

1 人工智能技術概述

1.1 人工智能的概念和發展

人工智能技術是在電子信息技術、通信技術等新型技術融合的基礎上發展起來的新興學科，實現了機器設備和人類思維方式、人類智慧的科學連接。利用代碼和程序的模擬應用，能夠完成和人類相同的一些動作，甚至某些功能能夠超過人類[1]。人工智能技術自誕生以來一直備受爭議，大部分人認為其能夠促進人類發展和進步，但極少部分專家認為其違背自然發展規律，甚至可能反噬人類。人工智能的應用極大地便利了人們的生活，推動其在不同領域的應用和快速擴張，在電力行業、電力系統以及繼電保護中也具有重要的應用優勢。

1.2 人工智能關鍵技術分析

1.2.1 自適應控制技術

自適應控制技術是保護性技術的代表，能夠在電力系統運行方法的基礎上對定值進行優化，科學處理電力系統中的既存故障，提升繼電保護的有效性。在電力系統中引入自適應技術后，能夠對電力系統運行狀態進行實時監測，及時發現問題和故障并給出解決措施，有效排除故障，以保證系統平穩運行，有效提升了企業經濟效益[2]。

1.2.2 人工神經網絡技術

人工神經網絡技術作為這幾年迅速發展的人工智能技術，其模擬人腦細胞結構和運行方式，引入動力學特性實現系統問題的高效處理。在電力系統以及繼電保護中引入該技術能夠形成對數據的記憶和學習，同時借助較強的組織能力和環境適應能力，更科學有效地進行故障樣本的識別分類，降低工作量，提升效率，降低成本。

1.2.3 綜合自動化技術

綜合自動化技術是在傳統自動化技術的基礎上引入計算機技術、互聯網技術等，綜合自動化技術在電力系統中的應用主要體現在以下幾個方面。

（1）電力系統的實時監控、遠程操作。該技術能夠將子系統信號轉換為數字化信號，同時基于該技術的電力設備能夠代替傳統的機電設備和電力系統中的模擬設備，對電氣性能提升具有直接推動作用。此外，該技術還具備實施監控、遠程操作功能，將工作人員和計算機系統連接的更加緊密[3]。

（2）通信網絡化和局域光纜化。在綜合自動化技術中引入局域網絡術和光技纖通信技術，實現了傳統自動化技術的優化，有效改善了系統的抗電磁干擾性能。在人們對電力系統和繼電保護要求越來越高的背景下，通過有效提升通信局域網絡的網絡化和光纖化性能，進一步加快數據傳輸效率，維持系統穩定運行。

2 人工智能技術在電力系統繼電保護中的應用現狀

基于人工智能技術的電力繼電保護系統屬于一種新型的自動化變電設備，它的處理效率相對于傳統的變電設備有了成倍的提升。該系統主要通過層的方式進行傳輸，除了具有傳統變電設備信息傳輸層之外，還具有其他的傳統設備不具有的優點，可以對整個設備起到安全防護作用。目前，這種自動化的設備已經成為了變電站發展的主要方向[4]。它的信號層相對于傳統的變電站層來說更多一些，其主要增加的電路保護系統能夠對電路系統起到良好的保護作用。在電路系統中，安全防護很重要，而新型的智能變電設備正好可以解決這個問題。傳統的變電設備繼電保護系統如圖1所示，基于人工智能技術的繼電保護系統如圖2所示。

圖1 傳統繼電保護系統

圖2 基于人工智能技術的繼電保護系統

基于人工智能技術的繼電保護系統的組網方式優化過后，每個層次都有不同程度的改變。首先在過程層，其網絡采取的是并聯模式，對不同的網絡進行組合不僅可以保證不同網絡之間的獨立性，還可以大大提升設備的運行速度，保證信息的保真程度。其次在間隔層，優化的網組方式有效保證了國家電網系統內的有效操作，保障了人們發出指令的有效執行。硬件設備也隨著網組方式的改變進行優化升級改成并聯方式，減少交換機的數量，全新的設備大大精簡了體積，不僅減輕了搬運過程中的人工工作量，而且大大減少了設備占地面積[5]。對升級優化的軟件設計和硬件設計進行試驗，檢測發現改變后的組網方式和設備能夠協調工作，在滿足基于人工智能技術的繼電保護系統繼電保護需要的同時，節約成本，保障網絡安全順利運行[6]。

3 人工智能技術在電力系統繼電保護中的應用實證

3.1 智能化繼電保護信息應用平臺架構

基于人工智能技術的智能化繼電保護信息應用平臺，綜合協同監視平臺和二次設備在線分析平臺，由安全I區、II區、III區以及外區構成。其中繼電保護信息狀態與故障信息管理平臺構建于電力系統調度側，和外網相結合進行信息展現，為工作人員進行繼電保護提供信息支持和平臺應用支持[7]。本文提出的智能化繼電保護信息應用平臺構架如圖3所示。

圖3 智能化繼電保護信息應用平臺構架

由圖3可知，I區、II區以及III區之間的數據傳輸和通信主要通過站內聯網交換機和內網客戶機實現，而且信息和數據的傳輸采用單向傳輸方式。移動終端和平臺的連接主要依次經過專用移動服務器、專用通道，對3個區域內二次設備實時狀態進行監控與一體化管理。通過智能化繼電保護信息應用平臺，可以實現專業化自動巡檢、安全防護、全景數據采集監視、便攜式移動終端信息發布以及故障綜合分析處理等功能[8]。

3.2 智能化繼電保護信息應用平臺功能與實現

3.2.1 全景化數據采集與監視

在該平臺中，對繼電保護裝置的監視和數據采集主要采用全景化方式，能夠實現對定值、告警事件、變位信息、開關量以及裝置錄波等大量數據和指標的在線監測、遠程采集。

3.2.2 設備專業自動巡檢

為實現該平臺對繼電保護設備的專業自動巡檢功能，在平臺構建中引入了專業自動巡檢技術，根據預設值對某周期內的開關量功能、定值、軟壓板的一致性進行在線校核，最終實現專業化巡檢。在完成自動化巡檢之后，還能夠生成巡檢報告并上傳數據庫系統，存儲的數據能夠為巡檢人員開展工作提供數據支撐。同時若巡檢過程中發現異常信息，系統還會直接給出警告信息，方便運維、巡檢人員及時處理問題和故障[9]。

3.2.3 電網故障綜合分析與處理

平臺和D5000電網調度系統連接，兩者協同獲得電網中的一次模型和相關圖形信息，實現二次設備、一次設備以及圖模之間的科學關聯。此外，通過D5000系統和一次設備的聯合，能夠實現保護動作、開關跳閘的自動對應，同時還能夠實現檢修信息的自動過濾和不同平臺之間的數據科學共享。本文構建的智能化繼電保護信息應用平臺還能實現對故障報告內容的優化，基于國網基礎數據管理要求，實現故障測距、故障過程等信息的表單化和綜合性表述分析，并且能夠生成故障分析報告。在滿足實際應用和繼電保護管理需求的基礎上，實現對繼電保護的智能診斷，結合大數據技術、互聯網技術實現對故障的深度分析并生成報告，為工作人員開展相關工作提供數據支持和技術支持。

3.2.4 便攜式移動終端信息發布

智能化繼電保護信息應用平臺中引入了移動終端方式，在終端中進行繼電保護巡視情況、設備運行狀態、設備異常預警信息數據以及電網故障分析報告的圖形化展示。電網故障報告信息能夠實現在移動終端的實時展示，故障報告信息涵蓋故障性質、錄波波形、故障發生設備、故障發生動作狀況、時間以及測距等。此外，在智能化繼電保護信息應用平臺中還能夠對整個繼電保護系統的裝置、設備、運行情況以及異常信息等進行全景可視化展示，為工作人員的工作開展提供有效支持[10]。

3.2.5 安全防護

智能化繼電保護信息應用平臺構建中充分考慮了數據安全性，通過針對性的科學安全防護，加強了對專用通道、數據源以及專控終端的安全保護。引入入網測試專用終端來加強?？亟K端的安全性保護，服務器和APN通道應用于專用通道的安全防護。此外，在I區、II區以及III區中裝設Web服務器應用于數據信息發布和傳遞，最大限度保障了數據安全性。

4 結 論

隨著社會經濟的日益發展，人們對電力企業供電質量提出了更高的要求，繼電保護技術也必須在此背景下進行升級和優化。人工智能技術作為新興的重要技術之一，將該技術引入到電力系統繼電保護中，可以充分發揮人工智能技術在繼電保護中的優勢，推動電力系統繼電保護的智能化發展。