人工智能在電力系統(tǒng)繼電保護中的應(yīng)用

傅振鶴 柳云祥

摘要：隨著現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展，我國的信息技術(shù)水平正在不斷提升。人工智能技術(shù)作為信息時代下的重要產(chǎn)物，儼然成為多個行業(yè)的發(fā)展支撐，尤其是在電力系統(tǒng)的故障檢修與維護中，人工智能技術(shù)能夠清晰地判定當(dāng)下故障的原因以及其解決方法，并針對性地予以處理，保障電力系統(tǒng)的正常工作，避免出現(xiàn)各種不必要的經(jīng)濟損失。下面，本文就人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護中的應(yīng)用方向做出了簡要探析，以求能夠為有關(guān)工作者提供借鑒作用。

關(guān)鍵詞：人工智能;電力系統(tǒng);繼電保護;應(yīng)用方向

一、前言

現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展使得人們的生活水平不斷提高，因此對電力資源的需求也在隨之增加，在這樣的背景下，我國的電力企業(yè)規(guī)模越發(fā)擴大，隨之而來的便是大量嶄新的電力故障問題，如果不對其予以有效解決的話，勢必會嚴重影響電力企業(yè)的發(fā)展，甚至還會威脅到地區(qū)用電安全。電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的迅猛發(fā)展為電力系統(tǒng)繼電保護注入了大量活力，而人工智能技術(shù)更是錦上添花。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，能夠有效模仿人類分析與處理問題的能力，適用于解決各種困難的數(shù)學(xué)模型問題，其為電力系統(tǒng)繼電保護工作提供了更為堅實的支撐。

二、電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力資源已經(jīng)逐漸成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的重要能力，在此種情況下，電力行業(yè)獲得飛速發(fā)展。在國內(nèi)外學(xué)者的長期研究下，微機繼電保護技術(shù)逐漸被應(yīng)用到我國電力系統(tǒng)中，取得了相對可觀的成效。在具體工作的過程中，微機繼電保護技術(shù)能夠切實有效地完成自我測試，其具有極為強大的邏輯處理能力以及數(shù)值計算能力，無論是計算能力、記憶能力都要遠遠強于傳統(tǒng)的晶體管系統(tǒng)。并且微機繼電保護技術(shù)主要應(yīng)用了微型計算機技術(shù)，在電力自動化方面具有極為顯著的成效。但是現(xiàn)下人們對于電力資源質(zhì)量的需要正在不斷提升，微機繼電保護技術(shù)在此種情況下出現(xiàn)大量不足之處，因而急需相應(yīng)的人工智能技術(shù)作補充。

電力系統(tǒng)繼電保護裝置的選擇與設(shè)計將會直接關(guān)系到后續(xù)繼電保護工作是否能夠順利進行。在選取機電保護裝置的過程中，首要目標(biāo)是保證裝置能夠完成任務(wù)，同時還需要具有可靠性、高效性以及靈活性等特征，以此來保障機電保護工作的有效進展?，F(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大程度地促進了電力系統(tǒng)機電保護裝置的有關(guān)研究，這使得機電保護裝置越發(fā)朝向多樣化方向發(fā)展，因而電力企業(yè)可以擁有更多的選擇方向，不僅僅能夠保證裝置具備上述兩項特征，而且還能使其更為有效地應(yīng)對各種運作故障，推進機電保護工作的有效進行，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

如果想要行之有效的推進機電保護技術(shù)的建設(shè)，那么就有必要引入大量現(xiàn)代技術(shù)，用以作為驅(qū)動，可以說現(xiàn)代技術(shù)是保障繼電保護技術(shù)正常發(fā)展的重要影響因素。諸如信息技術(shù)、自動控制技術(shù)以及云計算技術(shù)等等，將其與繼電保護系統(tǒng)工作相互融合，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的智能化發(fā)展，切實有效地提高繼電保護工作的質(zhì)量與效率，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部的各項故障的監(jiān)控與完善。將現(xiàn)代單片機技術(shù)和繼電保護工作相互融合的話，則可以促使繼電保護裝置的工作準(zhǔn)確性大幅提升。

三、繼電保護中的人工智能技術(shù)

專家系統(tǒng)也被稱之為ES系統(tǒng)，其發(fā)展歷程頗為長遠，是極具代表性的繼電保護智能系統(tǒng)。此外，專家系統(tǒng)也是人工智能技術(shù)中研究最深入的課題內(nèi)容，此項智能系統(tǒng)和知識工程之間存有極為密切的關(guān)聯(lián)。專家系統(tǒng)的架構(gòu)主要表示其對于知識的表現(xiàn)形式、知識的應(yīng)用、知識的處理等等，此系統(tǒng)不僅僅能夠與理論知識相互融合，解決各種定性問題，而且還可以通過啟發(fā)式的知識影響，即利用專家經(jīng)驗來處理問題。在應(yīng)用此種工作模式的過程中，其將會切實有效地縮減知識的搜索范圍，使搜索結(jié)果更加具有準(zhǔn)確性，使搜索流程更為有效。除此以外，專家系統(tǒng)中還存有相應(yīng)的解釋模塊，其能夠?qū)Ω鞣N理論、結(jié)果做出有效推論，而后做出后續(xù)解釋說明。

在電力系統(tǒng)的機電保護專家系統(tǒng)中，通常利用以下幾種方式來表現(xiàn)知識：生產(chǎn)模式下的表現(xiàn)方法、過程模式下的表現(xiàn)方法、框架模式下的表現(xiàn)方法、知識模型的表現(xiàn)方法、面向?qū)ο蟮谋憩F(xiàn)方法。著其中，知識模型的表現(xiàn)方法以及面向?qū)ο蟮谋憩F(xiàn)方法均是從相應(yīng)的和計算機技術(shù)領(lǐng)域以及智能技術(shù)領(lǐng)域衍生而來，專家系統(tǒng)能夠在繼電保護技術(shù)建設(shè)中起到極為顯著的整定作用。如果電力系統(tǒng)的基本工作形態(tài)產(chǎn)生變化，或者說引入了相應(yīng)的新工作設(shè)備，那么專家系統(tǒng)則可以通過自我轉(zhuǎn)化的方式來適應(yīng)相應(yīng)的定值以及保護配置。與此同時，專家系統(tǒng)還能夠按照自身的運作形態(tài)、儲備經(jīng)驗等做出科學(xué)合理的決策。但實際上，專家系統(tǒng)也并非完美，其系統(tǒng)建立知識庫相對不夠完善，容錯率相對較低，尤其是在處理部分難度較高的故障的過程中，其執(zhí)行速度會明顯下降，最終導(dǎo)致繼電保護工作的準(zhǔn)確性受到?jīng)_擊。

模糊理論也被稱之為FST理論，在繼電保護工作中常常存有諸多概念不確定或者不精準(zhǔn)的事件，此時便需要利用模糊隸屬度的概念來予以深度確定。除此以外，在模糊理論中還存有相應(yīng)的語言變量等模糊邏輯，在這種工作模式的影響下來表現(xiàn)出相關(guān)知識。模糊理論發(fā)展至今已經(jīng)極為長遠，在大量的探索實踐中，逐漸被應(yīng)用到電力系統(tǒng)的繼電保護工作中，并形成了與之相對應(yīng)的完整的繼電保護智能化系統(tǒng)。當(dāng)人們對某件事物產(chǎn)生了解與認識的過程中，往往是直接對事物的真實性做出合理地區(qū)分，在此過程中并不需要作出足夠精確完整的計算分析。而模糊理論在解決問題的過程中也是采用此種方式，這為后續(xù)事物的識別提供了良好的支撐作用，能夠切實有效地解決各種問題的出現(xiàn)。在電力系統(tǒng)中，存有諸多電氣量，借助于微機保護的方式可以行之有效地模仿人類判斷錯誤的情況，同時還能夠辨別出不同的對象，用以做有針對性的分析。

就目前我國電力系統(tǒng)的繼電保護工作情況來講，模糊理論的應(yīng)用開始越發(fā)廣泛，并且取得極為顯著的成效。例如，對發(fā)動機工作線路的保護等等。但不可否認的是，模糊理論也存有相應(yīng)的問題，例如，在面對構(gòu)造較為復(fù)雜的系統(tǒng)模塊的過程中，其無法切實有效地進行模型識別與修改工作，同時對于隸屬度的獲取的方面也不夠精準(zhǔn)。所以，本質(zhì)上來講，此系統(tǒng)并不具備相應(yīng)的學(xué)習(xí)能力，因此，在使用的過程中常常會受到諸多外界因素的影響，導(dǎo)致其功能無法被充分展現(xiàn)。

此種人工智能的工作核心就是對人體神經(jīng)系統(tǒng)、認知系統(tǒng)、腦組織結(jié)構(gòu)做出模仿，通過此種形式來處理各種問題，人工神經(jīng)系統(tǒng)具備諸多優(yōu)勢。例如，其擁有良好的聯(lián)想記憶功能，能夠行之有效地面對各種復(fù)雜環(huán)境，在面對問題的過程中可以分部處理等等。正是因為其具備諸多優(yōu)勢，因此，被廣泛應(yīng)用在繼電保護工作中，獲得了行業(yè)內(nèi)部的廣泛重視。在利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)排查電力系統(tǒng)中存在的故障的過程中，其診斷模式和專家系統(tǒng)存有諸多差異性。人工神經(jīng)系統(tǒng)要更為注重于對樣本的學(xué)習(xí)，以此來調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部的閾值，在相應(yīng)的工作影響下，大量知識將會分布在專屬的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，形成獨有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作模式。因此，可以明確的是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較為強力的模仿能力，其在知識獲取方面的能力極為強大。與此同時，人工神經(jīng)系統(tǒng)對含有噪聲的數(shù)據(jù)的處理也極為精準(zhǔn)，因而能夠行之有效地彌補專家系統(tǒng)所存有的不足指出。人工神經(jīng)系統(tǒng)自身從屬于非線性反射，因而可以借助于此種方法來解決相對難以解決的非線性問題，這也是其能夠被廣泛應(yīng)用在繼電保護工作中的重要原因。在最近幾年，電力企業(yè)對于繼電保護方面的重視程度顯著提升，因而自然而然地引入了相應(yīng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其能夠切實有效地保護電力設(shè)備的正常運作。

借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對繼電保護工作的有效支撐，可以更為精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)當(dāng)前電力系統(tǒng)中的故障問題，同時還能夠切實有效地提高解決問題的效率。當(dāng)然，此種方法在性能方面也存有些許不足之處，例如，對于部分具有啟發(fā)性的知識處理來講，其完成率還是明顯不高，自身工作性能與效率很大程度上取決于當(dāng)前樣本的完整程度。

四、人工智能技術(shù)在繼電保護中的綜合應(yīng)用

對于任何一種人工智能技術(shù)來講，在對其予以控制以及使用的過程中都會受到相應(yīng)的限制，并且如果因為此限制而導(dǎo)致電力系統(tǒng)復(fù)雜問題難以被有效處理，那么就會導(dǎo)致相應(yīng)的人工智能技術(shù)的效率降低，無法達到相應(yīng)的預(yù)期目標(biāo)。如何將多種人工智能技術(shù)與解決問題的過程相互融合是極為重要的，最終形成具備強悍性能以及強大功能的綜合性人工智能技術(shù)，其將會行之有效地提高電力系統(tǒng)中繼電故障的處理效率以及處理質(zhì)量，為保護電力資源的正常供應(yīng)提供支撐作用。所以，相關(guān)單位在實際應(yīng)用人工智能技術(shù)的過程中，應(yīng)該盡可能地規(guī)避每個系統(tǒng)中存在的不足之處，綜合性地利用人工神經(jīng)系統(tǒng)、模糊理論以及專家系統(tǒng)的優(yōu)點，用以更為高效保質(zhì)地完成繼電保護工作目標(biāo)。在實際應(yīng)用的過程中，相關(guān)人員可以將專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互結(jié)合，以此來實現(xiàn)對當(dāng)前電站內(nèi)部的故障的分層化監(jiān)管處理;可以將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和模糊理論相融合，而后通過改良完善處理，建立出相應(yīng)的用于診斷設(shè)備故障及其原因的專業(yè)化模型。通過此模型的有效運用，能夠有效排查出系統(tǒng)內(nèi)部存在的故障性因素，同時由于系統(tǒng)具備良好的學(xué)習(xí)能力，因此，能夠更為切實有效地解決各種困難。從人類的發(fā)展角度來講，將大量人工智能技術(shù)做有機融合處理，針對性地分析其優(yōu)點所在，著對于故障檢測效率的提升而言，意義非凡。

五、結(jié)語

總之，現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得人工智能越發(fā)重要，將其應(yīng)用在電力系統(tǒng)的建設(shè)中往往能夠取得良好的工作成效。當(dāng)然，就目前來看，我國有關(guān)于電力系統(tǒng)的人工智能技術(shù)的研究尚且處于起步階段，隨著我國電力工作規(guī)模的不斷擴張，電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也在不斷增加，因而管理難度直線上升，加之于市場競爭越發(fā)激烈，為人工智能技術(shù)的推進提供了良好的支撐作用。

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