繼電保護中的人工智能技術運用思考

農云聰

[摘? ? 要]隨著我國各地區城市建設與發展，對電力的需求量不斷增加，電力系統建設規模不斷擴大，如何保證系統運行穩定與安全，是當下需要重點思考的問題。繼電保護裝置是電力系統中的重要構成之一， 能夠保證變電站的穩定運行， 維護地區用電穩定。文章以繼電保護為對象，研究繼電保護裝置在現代化變電站中的重要地位、如何將人工智能技術運用于繼電保護裝置中，以此提升繼電保護的智能化、現代化、聯動化水平，促使其更好地服務于變電站，為地區電力系統的穩定運行做出貢獻。

[關鍵詞]電力;繼電保護;人工智能技術

[中圖分類號]TM77 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–0–02

Thoughts on the Application of Artificial Intelligence Technology in Relay Protection

Nong Yun-cong

[Abstract]With the construction and development of cities in various regions of our country， the demand for electricity continues to increase， and the scale of power system construction continues to expand. How to ensure the stability and safety of the system is a problem that needs to be considered. The relay protection device is one of the important components in the power system， which can ensure the stable operation of the substation and maintain the stability of regional power consumption. Taking relay protection as the object， study the important position of relay protection devices in modern substations， and how to apply artificial intelligence technology to relay protection devices， so as to improve the level of intelligence， modernization and linkage of relay protection， and promote It better serves the substation and contributes to the stable operation of the regional power system.

[Keywords]electric power; relay protection; artificial intelligence technology

在現代社會背景下，地區變電站呈現出智能化發展趨勢，原本的繼電保護裝置無法完全滿足變電站系統的運行保護需要，因此，需要加強對繼電保護裝置智能化的研究，促使其與變電站系統同步協調發展，真正意義上實現智能化運行。人工智能技術是一種較為先進的技術，包括：神經網絡、智能控制、專家庫等。在繼電保護中，可以根據實際情況，合理運用多種不同的人工智能技術， 將其作為裝置結構、 合并單元、終端保護機制等方面的優化工具，提升繼電保護的智能化管理水平，促使其更好地為變電站穩定運行服務。

1 繼電保護裝置中引入人工智能技術的必要性

1.1 繼電保護裝置在現代化變電站中的重要地位

隨著我國現代技術的快速發展與應用，人們將人工智能技術應用于變電站中，構建起智能化變電站。在智能變電站的實際運行過程中，發現若系統中的繼電保護裝置出現問題，會直接影響變電站的整體運行情況，促使變電站的斷路器出現跳閘，不利于供電設備的穩定與安全。因此，為了解決繼電保護裝置對智能變電站的保護問題，工作人員在繼電保護中引入人工智能技術，借助多種技術稀釋，隔離繼電保護裝置中的受損元器件，設置繼電保護專家系統、繼電保護裝置運行神經網絡結構、搭建繼電保護的智能化控制技術，一旦智能變電站出現問題，則繼電保護裝置會自動發出警告信號，啟動隔離及專家機制，將故障控制在一定范圍內，以此降低故障引起的經濟效益與社會效益損失，為智能變電站的穩定、安全運行提供有力保障。

1.2 繼電保護應用現狀

結合目前的智能變電站繼電保護及其中先進技術的應用實際情況分析，可以發現其發展現狀如下：

（1）在變電站運行系統快速發展的過程中，繼電保護裝置發生了較大的變化，多元化是其主要發展趨勢，合理選擇繼電保護裝置是保證繼電保護工作順利進行的重要手段。因此，在實際過程中，工作人員會選擇功能豐富、可靠性較強的繼電保護裝置。

（2）變電站運行系統愈發完善與智能化，對繼電保護提出了更高的要求，需要保證繼電保護功能能夠符合智能變電站中的線路保護要求、電容器保護要求。為達到這一目標，將大量人工智能技術融入其中，構建智能化控制系統，對整個變電站電力系統加以控制，根據繼電保護裝置情況有效搭配，從而實現繼電保護裝置最優化。還有一些工作人員使用自適應技術，在繼電保護中設置智能隔離控制，一旦發現內部元器件出現故障，則隔離故障元器件與正常元器件，以此保證繼電保護裝置的作用，保證智能變電站系統的安全運行。

由此可見，在繼電保護應用及其技術融合方面，仍然存在較大的發展空間，建議工作人員引入人工智能技術，根據繼電保護裝置需求，合理選擇構建專家系統、設計神經網絡結構，開展智能化內部控制。

2 現代化變電站中繼電保護裝置的人工智能技術運用路徑

2.1 以智能變電站為基礎，分析繼電保護裝置結構

本次對繼電保護裝置的人工智能技術運用，選擇了220 kV智能變電站作為研究對象。其主要結構包括：保護裝置、以太網絡、測控裝置、同步時鐘、合并單元、智能終端、電子式電流互感器、斷路器、光纜等。工作人員要分析不同結構的運行情況，靈活選擇人工智能技術的應用。舉例來說，在電流互感器中，工作人員可以分別結合繞組鐵芯、閉合鐵芯，搭建人工智能感測與控制系統，實時獲取電流數字信號，以信號變化啟動口令，一次性完成指令，不需要再次操作。在交換機中，工作人員可以搭建數據庫系統，實現數據之間的交換與流通，促使各單元之間的數據能夠互相傳輸，同時保證數據傳輸過程中的穩定性與安全性，提升信息傳遞速度，提升繼電保護在變電站中的運行效率。在繼電保護的智能終端中，工作人員選擇安裝合適的終端設備，以此快速處理智能變電站內的各種數據信息，及時發現數據中隱藏的故障信息，發現故障、確定故障位置，及時報警提示。一般情況下，智能終端的工作可以體現為：24小時不間斷監控斷路器運行狀態;及時傳遞設備狀態信息;嚴格控制電閘開關。

2.2 關注繼電保護故障診斷，搭建專家系統

在變電站運行的過程中，繼電保護的主要作用之一就是及時發現、診斷與勘測系統運行故障，發出故障警告。根據220 kV智能變電站運行實際情況，發現變電站系統中設備愈發復雜，之前的故障警告機制在精準性、實時性、故障控制能力方面存在一定不足。因此，工作人員引入人工智能技術，在繼電保護裝置中搭建專家系統，將行業內專家對繼電保護領域的知識與經驗進行整理，利用計算機程序模擬問題，提出解決方法。在排除故障與診斷故障環節，可以設計出具體的數據引擎流程，如圖1、圖2所示。借助專家系統更好地分析故障原因，判斷故障位置，精準確定故障檢修手段與方式，從而輔助工作人員展開檢修工作，在最短時間內恢復變電站的正常運行。引入專家系統之后，工作人員能夠更有方向地管理變電站各運行結構，借助專家系統的整定原則、鑒別簡則等，實現對繼電保護裝置及其他電力設備的智能調試與維護。

2.3 關注繼電保護運行，靈活運用神經網絡

人工神經網絡在繼電保護中的應用，是對繼電保護裝置中的電路的模擬，這主要是由于裝置中的電路雖然看起來是發散性的，但是其在運行的過程中具有較強的規律。工作人員在繼電保護裝置中搭建人工神經網絡結構，就是對這種電路運行過程、電流規律的模擬，利用計算機軟件實現對繼電保護裝置運行全過程的監控，從而實時診斷裝置運行狀態。工作人員可以分別提出“正常運行狀態”與“非常正運行狀態”的神經網絡模擬結構;在正常運行狀態的模擬之下，若繼電保護裝置中的電流規律發生異常，則神經網絡能夠立刻感受到，從而發出異常警告，精準定位異常電流位置，提供數據情況，自動聯動智能變電站，關閉各電閘，避免故障引起較大經濟損失。在“非正常狀態下的模擬”過程中，神經網絡會配合專家系統，探尋不同故障情況的電路規律，配合系統數據庫分析不同規律異常情況對應的故障問題、引發原因及解決建議，以此實現繼電保護裝置的智能化。

2.4 關注合并單元結構，構建保護智能化機制

合并單元是繼電保護裝置中的重要構成部分，對于繼電保護的運行性能具有至關重要的作用。在此過程中，可以引入暫態保護技術，一旦合并單元出現問題，則暫態保護機制能夠精準定位問題所在，通過一些有效的信號保護裝置線路。傳統的繼電保護裝置無法滿足智能變電站的運行保護需求，主要是其不符合保護系統要求，而引入暫態保護技術之后， 能夠充分發揮這一技術價值，緩解繼電保護對變電站運行過程的過濾壓力，還能夠更精準地提取出一些故障問題，以此實現智能化控制，提升繼電保護裝置的智能化運行水平。

3 結語

綜上所述，人工智能技術在繼電保護中的運用大大提升了繼電保護的整體性能，為變電站的穩定、可靠、安全運行提供了技術支持。在今后的繼電保護設計與完善的過程中，工作人員要根據實際情況，從繼電保護的不同裝置結構入手，靈活運用神經網絡技術、專家庫系統與智能控制技術，促使繼電保護能夠及時發現變電站系統的運行異常，智能啟動保護機制，真正意義上實現智能化發展。由此可見，在未來的電力系統發展中，人工智能技術具有更廣闊的應用空間，同時能夠為變電站、繼電保護等電力系統的智能化發展提供強有力推動力。

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