人工智能技术在电力系统继电保护中的应用

贾晓丹

[摘    要]现阶段我国智能化技术的发展速度不断加快，为各行各业的生产发展提供了有效的支持。在进行电力系统建设的过程中，应用人工智能技术可以提高继电保护水平，促进系统的稳定运行。电力企业在对这项技术的应用情况进行管理时，需要根据电力系统的运行特点，对技术的应用形式进行正确的选择，才能充分发挥技术的应用效果，降低电力系统故障问题的发生几率。就人工智能技术在电力系统继电保护中的运用进行相关的分析和研究。

[关键词]人工智能技术;电力系统继电保护;运用;分析研究

[中图分类号]TM77 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]At this stage， the development speed of intelligent technology in China is accelerating， which provides effective support for the production and development of all walks of life. In the process of power system construction， the application of artificial intelligence technology can improve the level of relay protection and promote the stable operation of the system. When managing the application of this technology， power enterprises need to correctly select the application form of technology according to the operation characteristics of power system， so as to give full play to the application effect of technology and reduce the probability of power system failure. In this paper， the application of artificial intelligence technology in power system relay protection is analyzed and studied.

[Keywords]artificial intelligence technology; power system relay protection; application; analysis and research

一旦电力系统运行期间出现故障问题，继电保护系统可以在最短的时间内，对故障设备的发生区域进行隔离，并且发出相应的警示信息，从而对电力系统进行有效的保护。将人工智能技术与继电保护系统进行有机结合，可以提高继电保护的智能化水平。电力企业要加大资金的投入力度，加强技术的研发，将最新的科研成果作用到继电保护系统的建设中，才能为电力系统的高效稳定运行提供有效的技术支持。目前电力系统已经向着智能化方向发展，需要制定科学合理的继电保护措施，才能满足系统的运行需求[1]。

1 电力系统继电保护技术的应用现状

在进行继电保护系统建设时，主要是为了保护电力系统，降低故障问题的发生概率。我国在20世纪70年代左右，才开始引入继电保护技术。在进行技术研发的过程中，借鉴了国外的优秀经验，但因为技术的起步时间比较晚，所以在进行技术实践时，缺乏相应的理论支持。我国的電力市场规模比较大，在进行继电保护技术应用和实践的过程中，具备更加广阔的前景，提高了技术的发展速度。目前我国在进行继电保护系统建设的过程中，融合了微机继电保护技术，构建的保护系统功能更加完善，可以通过微型的计算机设备，实现各项操作。直到1984年，我国才引进微机保护技术，最初这项技术，是为了保护计算机设备的正常运行。目前微机保护技术已经应用到其他行业，尤其是线路保护产品的研发，充分发挥了技术的应用优势。我国在进行智能电网建设的过程中，电力系统已经呈现出智能化和信息化的特征，且智能化电网的功能正处于不断完善的阶段。尤其是计算机技术的快速发展，使得继电保护技术的应用范围变得更加广阔。将这项技术应用到电力系统中，可以对各个单元进行有效保护，还可以对电力系统故障信息数据进行实时共享。将智能化技术与继电保护技术有效结合，可以构建一体化、虚拟化以及智能化的新型电力系统保护体系。这项保护体系的计算能力和数据处理能力比较强，与继电保护技术进行充分融合之后，可以提高继电保护系统的应用水平。在电力系统出现故障问题时，继电保护装置可以对系统内部所有元器件的应用安全进行有效的保护，并且对故障问题进行迅速的排除，还可以向工作人员发出警示信号，确保工作人员能够对故障问题进行有效的处理，避免对邻近系统产生影响[2]。

2 人工智能技术在电力系统继电保护中的应用措施

2.1 构建神经网络系统

在进行电力系统继电保护系统建设时，人工神经网络技术构建的网络系统，主要是对故障问题的发生类型以及距离保护方向等内容进行准确的判定。例如在对高压输电线进行方向保护时，利用BP模型可以将其作为方向保护中的方向判别元件，这项元件可以对故障问题的发生方向进行快速准确的判别，并且对电流进行充分的保护。利用人工神经网络的模式识别和学习能力，可以对系统中的故障情况进行准确的判别，从而对正方向的故障问题进行有效的保护。并且采用闭锁反应，对反方向的故障问题进行处理，实现了电流的自适应功能，提高了电流的运行灵敏度。在进行人工神经网络建设时，还可以与专家系统进行有效结合，通过两种系统的综合应用，对电力故障问题进行有效的诊断。例如在进行ES和ANN技术应用时，建立的ANN模式，可以对线路和母线以及变压器故障问题进行科学的判断。这项模型的技术核心是线路和母件以及元件。元件周围的跳闸信息和保护信息数据可以作为输入量，被诊断的元件状态作为输出量，同时采用了ES精炼过的被诊断元件周边实时信息的特征量作为有效的输入量，用故障样本进行ANN的训练，就可以获取与故障问题诊断工作相关的数据信息。这种诊断方法可以作用于电力系统内部所有元件的故障问题判断中，所以对于电力继电保护系统的建设，存在重要的影响[3]。

2.2 采用暂态保护形式

目前人工智能技术在继电保护领域的应用范围正在不断扩大，在对各种类型故障问题进行判断时，存在更多的方法。例如小波理论和人工神经网络技术等。这些技术在应用时，不仅能够提高继电保护系统故障问题判断的准确性，还可以对单一的工频信号传输算法无法解决的技术难题进行有效的处理。在我国科学技术不断发展的过程中，传统的继电保护原理并没有被人工智能技术完全取代，传感器设备的频宽仍然会限制各项技术的应用。需要利用更加复杂的计算方法，并且加大计算工作量，才能提高故障问题诊断的准确性和可靠性，采用暂态保护技术，主要是利用产生的高频信号，对电力设备和线路进行有效的保护。这种保护形式下产生的信号，主要包含了故障问题的类型和发生位置以及持续的时间等信息数据，在信号的所有频率中，从直流到高频都会产生这些数据信息。传统的保护方式在应用时，主要是采用了过滤的方式，对数据信息进行提取会忽视高频率等信号。过滤掉高频信号之后，滤波器设备的设计工作难度，会得到一定程度的提升。需要投入更多的人力物力资源，才能实现这一设备的设计。暂态保护技术在应用时，主要是将需要的高频信号，利用特殊设计的检测装置和算法，从故障的暂态中进行有效的提取。利用专门的快速处理信号算法，对故障问题进行迅速准确的判断[4]。

2.3 应用模糊理论

对于继电保护系统建设过程中的模糊理论应用来说，主要是进行发电机的保护、线路的保护以及主变的保护。例如在对电压故障问题进行判断时，电压的高频成分存在不同的运行原理，提取不同相电压的变换频率特征与模糊集合进行有效的对比，可以对故障项进行准确的判断。还可以利用模糊相近的原则，对变压器的电流故障问题进行科学的判断。这项理论的应用，主要是通过对不同电流的对称度隶属函数近似程度进行对比和分析，从而对故障问题进行判断。如果近似程度超过了某个限制，就可以判定设备出现了故障问题[5]。

2.4 构建专家系统

在进行专家系统建设的过程中，将其运用到继电保护领域，会受到时间等因素的影响。因此这项系统在运行时限制程度比较大，只适用于对时间要求不太严格的继电保护环境中，例如在对故障定位和故障诊断以及高阻接地故障探测、继电保护整定和协调等内容中。这项保护系统在应用时，可以为继电保护协调与整定工作的开展提供有效的技术支持。利用系统的通用原则，可以也对继电保护系统设计过程中的所有影响因素进行综合考虑。如果通用原则在应用时，无法满足设计的要求，难以提供更加合理的设计方案，可以利用专家系统对矛盾冲突问题进行有效的解决。利用专家系统对继电保护故障问题进行诊断，主要是通过产生式规则的系统运行原理，将继电保护装置运行期间的动作逻辑和运行人员诊断经验通过规则表现出来，将这些规则纳入到专家系统的知识库中，可以利用知识库中的数据信息，对故障信息数据进行分析和判断，并准确地判别是否发生故障问题，明确故障问题的发生类型。在继电保护期间应用的专家系统，还包含了定值的智能化整定计算和管理专家系统，以及电力系统的保护配置专家系统等形式。由此可见这一系统的应用范围比较广，系统的应用具备更多的

优势[6]。

2.5 采用多种保护形式

在对电力系统进行继电保护时，因为线路类型存在一定的差异，因此要采用不同的接地形式。要按照电力系统的运行电流，采用准确的转接方式。具体的接地方式主要存在两种形式，在电流比较大时，可以采用大电流的接地方式。如果系统在运行期间出现了线路故障问题，可以利用人工智能技术，对其进行有效的识别，并且及时切断故障线路，对问题进行解决。在电流比较小时，可以选用小电流的接地形式。电力系统运行期间，可以利用人工智能技术发送继电系统保护信号。如果系统出现了故障问题，可以第一时间发出警示信息，确保电力系统能够继续保持正常的运行状态，在进行自动化继电保护系统建设时，执行单元是非常重要的一项设计内容，其中的逻辑层是小电流接地系统中非常重要的一项功能。系统正常运行期间，不会出现零序的电压，主要分布点为三相的电压。如果三相电压中连接了电压表设备，设备就会独立显示电压。在这一情况下如果电力系统出现了异常数据信息，例如其中一项处于接地的状态，就会表现出连续的电压。通过小电流的继电保护系统，可以发出相应的警示信息，工作人员仅需要观察电压的读数，就可以对故障问题的类型和发生区域进行准确的

辨别[7]。

在电力系统运行时，变压器设备是保持系统运行稳定性的关键设备。目前我国电力企业已经对传统的变压器设备进行了更新和优化，通过人工智能技术，对变压器设备进行保护。可以采用瓦斯的保护形式，电力系统中的变压器设备内置油箱，经常会出现故障问题。一旦出现故障问题，就会释放易燃和有毒的物质，会降低电力系统的运行安全性。在进行人工智能技术应用时，可以对变压器设备的瓦斯情况进行动态的监测。如果设备内部的瓦斯浓度超过了标准数值，就可以及时地进行断电操作，并且发出相应的警报信息，确保工作人员能够及时对问题进行处理，避免故障问题影响范围的不断扩大。在对短路情况进行保护时，利用人工智能技术可以对变压器设备的短路故障问题进行有效的处理。利用这项技术进行电路系统的设置，在设备内部发生短路故障问题时，这项设置可以自动运行，从而对故障问题进行解决[8]。

在进行人工智能技术实施时，还可以对电力系统内部的发电机设备进行有效的保护。在对发电机组进行重点保护时，主要是在发电机设备内部的定子绕组上安装继电保护装置，一旦系统运行时出现了故障问题，保护装置就可以发挥相应的功能作用，对机组进行有效的保护。这项技术在应用时，还可以通过安装继电保护装置，对发动机的纵联差动进行有效的维护，可以通过发电机电流之间的融合作用，根据电力系统的实际情况，对相位的高度进行科学的调整，实现发电机组的保护功能。在进行备用保护时，可以对低负荷引发的电机绝缘击穿故障问题进行有效的解决。利用人工智能技术自动切断电源，并且发出相应的警示信息，可以對这些问题进行有效的处理。在进行实际保护时，还可以利用人工智能技术，建立功能完善的智能化监测系统，将其与信息化技术进行有机结合，可以提高监控系统的智能化运行水平，从而对电力系统运行期间，各种类型线路和设备的运行情况进行全方位的了解[9]。

这项监控系统在使用时，可以对线路和设备运行时产生的数据信息进行全方位的提取。可以利用网络数据信息和过程控制单元，对电力系统的运行状态进行监控和管理;也可以通过数据传输技术和通信技术的综合应用，提高系统的运行水平，确保电力系统在运行时更加的安全稳定。因为电气自动化系统的内部结构比较复杂，在建设的过程中涉及到的专业知识比较多，操作人员需要具备更加扎实牢固的专业技能知识，并且提高自身的实践能力，才能降低人工失误问题的发生概率，避免对电力系统的运行产生不良影响。在进行人工智能技术应用时，操作人员需要对这项技术的运行特点进行全面的了解，从而对技术的应用形式进行熟练掌握，充分利用这项技术对电力系统进行有效的控制和管理。在进行智能化技术应用时，可以取代传统的人工作业形式，降低系统的建设成本[10]。

3 结语

目前我国在进行继电保护系统建设的过程中，人工智能技术的应用，还处于初步的探索阶段，各项技术在实施时，存在一定的局限性。随着电力行业的不断发展，在进行相关技术应用的过程中，已经促进了各项技术的有效融合，进一步提高了电力系统和继电保护系统的智能化建设水平。电力企业需要加强技术的管理，并且引进更加专业的复合型技术人才，才能对系统运行期间存在的各项技术性难题进行有效的解决，提高电力系统的运行安全性和稳定性，促进整个行业的健康发展。

参考文献

[1] 张云啸，刘奕麟，杜昊阳，等.机器学习在电力系统故障中的运用探析[J].中国设备工程，2021（21）：31-32.

[2] 梁晓兵，岑炜，付义伦，等.适用于电力物联网的安全接入认证装置设计[J].科学技术与工程，2021，21（31）：13374-13380.

[3] 陆冰雁，张佳艺，王善立，等.人工智能技术在电力系统继电保护中的应用[J].软件，2021，42（7）：153-155.

[4] 张宗莹，张福平，李岚.人工智能技术在电力系统继电保护中的应用[J].科技风，2021（17）：189-190.

[5] 陈全观，周刚，杨小立，等.人工智能技术在电力系统继电保护中的应用[J].石河子科技，2020（4）：16-17.

[6] 姬生飞，潘仁秋，徐华斌.人工智能技术在电力系统继电保护中的应用研究[J].通信电源技术，2020，37（7）：282-284.

[7] 徐英.人工智能在電力系统继电保护中的应用[J].电子技术与软件工程，2019（24）：240-241.

[8] 胡斌.人工智能技术在电力系统继电保护中的应用[J].电子技术与软件工程，2017（20）：257.

[9] 胡连梅，刘辉.人工智能技术在电力系统继电保护故障分析中的应用[J].科技信息，2009（13）：343-345.

[10] 杜世平，铁宏壮.人工智能在电力系统继电保护中的应用研究[J].科技资讯，2006（22）：44.