人工智能在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

吳興龍　陳樂　張蕓

摘 要：在電力事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的過程中，繼電保護(hù)裝置非常重要，而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人工智能技術(shù)逐漸滲透到繼電保護(hù)當(dāng)中。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步推廣，使得繼電保護(hù)設(shè)備能夠獲得更加優(yōu)良的保護(hù)效果。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中仍舊存在一些不足。有鑒于此，下面將從人工智能技術(shù)應(yīng)用的作用出發(fā)，探討人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并重點(diǎn)分析了機(jī)電保護(hù)當(dāng)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人工智能；繼電保護(hù)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.111

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，電氣化設(shè)備是保證電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著我國電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)當(dāng)中的電氣設(shè)備也越來越智能化。尤其是隨著機(jī)電一體化的發(fā)展，人工智能技術(shù)在機(jī)電保護(hù)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在大型的電力企業(yè)當(dāng)中，人工智能在繼電保護(hù)當(dāng)中的應(yīng)用，一方面能夠提高供電可靠性，另一方面還能夠提高電氣設(shè)備的自動(dòng)化水平。因此加強(qiáng)人工智能在繼電保護(hù)中的應(yīng)用具有重要意義。

1 人工智能技術(shù)應(yīng)用的作用

通過人工智能技術(shù)的應(yīng)用，一方面能夠提高繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行效率，另一方面還能夠有效提高繼電保護(hù)裝置的可靠性。通過各種智能化程序的有效應(yīng)用，不僅可以節(jié)約人力和物力，而且還能夠有效的降低成本。特別是在主電路和輔助電路當(dāng)中，通過繼電保護(hù)人工智能技術(shù)的有效應(yīng)用，可以進(jìn)一步降低負(fù)載，從而確保電力運(yùn)行更加流暢，降低故障發(fā)生概率。

2 人工智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國電力系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用人工智能技術(shù)還處于初級(jí)階段，而且沒有得到全面性的應(yīng)用，只是在局部領(lǐng)域比如繼電保護(hù)當(dāng)中應(yīng)用人工智能技術(shù)。在繼電保護(hù)裝置當(dāng)中，應(yīng)用人工智能技術(shù)始于上世紀(jì)，人們通過電磁繼電器來保護(hù)電力系統(tǒng)。不過因?yàn)殡姶爬^電器的磁效應(yīng)會(huì)影響繼電保護(hù)的可靠性，因此，在很長一段時(shí)間內(nèi)，沒有得到良好的進(jìn)展。但是現(xiàn)階段，在數(shù)字繼電保護(hù)裝置不斷應(yīng)用的過程中，以及基于數(shù)控的智能化斷路器元件的進(jìn)一步開發(fā)，促使繼電保護(hù)設(shè)備獲得更加良好的保護(hù)效果。這種情況下作為人工智能技術(shù)的健康發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然隨著科技水平的不斷提高，人工智能技術(shù)勢(shì)必會(huì)得到更加良好的發(fā)展。

3 繼電保護(hù)中人工智能技術(shù)的分析

3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

繼電保護(hù)中人工智能技術(shù)的應(yīng)用，體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用方面。也就是說必須通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序。在完成設(shè)定以后，微機(jī)線路會(huì)保護(hù)硬件，這也是進(jìn)行繼電保護(hù)的重要前提?，F(xiàn)階段很多供電企業(yè)不斷研發(fā)32位硬件保護(hù)系統(tǒng)，這樣一來，就推動(dòng)了人工智能化技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。不僅如此，在對(duì)硬件進(jìn)行保護(hù)時(shí)，其核心就是保護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而且，這種保護(hù)模式逐漸的發(fā)展成為計(jì)算機(jī)逐漸網(wǎng)絡(luò)化的門戶。現(xiàn)階段電力系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的要求不斷提升，不僅要對(duì)其基本功能進(jìn)行保護(hù)，還需要具有可以長期存放大量數(shù)據(jù)的空間，并通過數(shù)據(jù)快速處理功能，對(duì)信號(hào)輸入和輸出進(jìn)行多方面的協(xié)調(diào)。因此在繼電保護(hù)當(dāng)中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠進(jìn)一步推動(dòng)人工智能技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)電力系統(tǒng)越來越自動(dòng)化。

3.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種以電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)的電路模擬。由于電路呈現(xiàn)神經(jīng)系向外發(fā)散，不過從另一個(gè)層面來說，其具有非常強(qiáng)的規(guī)律性。也就是說，不管是串聯(lián)還是并聯(lián)電路，其電壓以及電流都含有一定的規(guī)律。所謂的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電路系統(tǒng)的基礎(chǔ)上來全面模擬電路。與此同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)繼電保護(hù)，裝置的整個(gè)電路系統(tǒng)進(jìn)行全面的監(jiān)控。不僅如此，還可以對(duì)電路進(jìn)行全面的診斷。通過ANN技術(shù)能夠進(jìn)行不同的故障診斷。所謂ANN方法指的是，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)大量標(biāo)準(zhǔn)樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，從而使電路慢慢向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，這樣一來，就能夠使得人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護(hù)裝置當(dāng)中得到良好的應(yīng)用。

3.3 數(shù)字繼電保護(hù)的智能化

在應(yīng)用人工智能技術(shù)時(shí)，還應(yīng)該加強(qiáng)數(shù)字電路的應(yīng)用。通過數(shù)字電路可以有效的達(dá)到斷路器智能化的目的，這樣一來，就明顯優(yōu)于傳統(tǒng)電磁繼電保護(hù)。數(shù)字機(jī)電保護(hù)智能化的核心就是對(duì)一些小型機(jī)組、變壓器以及電動(dòng)機(jī)提供相應(yīng)的保護(hù)。這種技術(shù)在低壓電路當(dāng)中的應(yīng)用效果尤為明顯。比如，過流繼電器，這種裝置在控制電路過程中可以對(duì)主電路電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，同時(shí)保證處于正常的數(shù)值范圍內(nèi)，若是電力系統(tǒng)發(fā)生電流過載的情況，過流繼電器就可以及時(shí)把電源切斷，從而使得主電路當(dāng)中的電流互感器出現(xiàn)相應(yīng)的電流過載感應(yīng)。之后就會(huì)對(duì)電磁繼電器發(fā)出相對(duì)應(yīng)的反饋信號(hào)，從而達(dá)到對(duì)電氣二次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的目的。

3.4 專家系統(tǒng)

除上述技術(shù)外，人工智能應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)是專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)和知識(shí)工程研究具有非常密切的聯(lián)系。把專家水平在某個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)全部儲(chǔ)存到系統(tǒng)內(nèi)部，利用人工智能技術(shù)，對(duì)人類專家知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，從而模擬人類專家決策，通過這種方式能夠有效的解決專家決定的復(fù)雜問題。通過觀察到的數(shù)據(jù)，對(duì)某個(gè)對(duì)象故障原因進(jìn)行推斷，這是專家系統(tǒng)應(yīng)用于故障診斷當(dāng)中的主要任務(wù)。

基于產(chǎn)生式規(guī)則的系統(tǒng)是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中專家系統(tǒng)的典型應(yīng)用，其主要是用規(guī)則表現(xiàn)出斷路器和運(yùn)行人員的診斷經(jīng)驗(yàn)，從而形成故障診斷專家系統(tǒng)的知識(shí)庫，這樣一來就可以對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷。用直觀性的規(guī)則表示出輸電網(wǎng)絡(luò)中一級(jí)保護(hù)與斷路器之間的關(guān)系，能夠?qū)⒉淮_定性問題合理解決。

綜上所述，人工智能是當(dāng)前以及未來一段時(shí)間內(nèi)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，而人工智能在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的應(yīng)用也會(huì)逐步得到推廣。在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)當(dāng)中，應(yīng)用人工智能技術(shù)，能夠保證繼電保護(hù)良好發(fā)展，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。本文重點(diǎn)探討了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字繼電保護(hù)智能化以及專家系統(tǒng)等幾個(gè)方面的應(yīng)用。而筆者堅(jiān)信，這繼電保護(hù)中，人工智能技術(shù)勢(shì)必會(huì)獲得更加良好的發(fā)展空間。

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