人工智能技术在电力系统继电保护装置中的应用
时间：2023-05-31 17:20:32 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
刘 超
国网宁夏电力有限公司超高压公司，宁夏 银川 750011
现代科技不断发展，各类新技术层出不穷，先进技术的出现为行业发展创造有利条件。依托信息技术，产生了很多先进的技术形式，人工智能技术便是其中的一种。人工智能技术在各行业中的应用较广泛，技术应用成果较显著。在电力系统继电保护阶段，合理利用人工智能技术，能够提升装置运行的科学性、合理性。
1.1 人工智能技术的概念及评价
人工智能技术是新学科领域，它能够将信息技术、通信技术及其他专业技术融合，突出智能化的特点，并且与新型的机械设备紧密联系，通过程序的开发管理，模拟应用人工智能技术手段。在技术应用阶段，能够呈现与人类智慧相同的效果，甚至完全超出人类智慧水平。
人工智能从开发到应用，社会各界对其褒贬不一，有很多专家认为这项技术违背人类发展规律，可能给人类造成反噬。但是也有专家认为，科学地应用人工智能技术，能够为人类发展谋求新的路径。人工智能是程序支持的工作，如果没有程序的支持，就不会有人工智能技术，有专家认为反噬是一种荒谬的论断。从实际上看，人们对人工智能有怎样的批判，都不会影响人工智能技术的应用，如今，人工智能技术正在不断发展。
1.2 人工智能技术的特点
人工智能技术作为人类智慧和机器结合的技术，更注重人机结合的技术方案应用。从目前的工作实际来看，人工智能技术特征多样化，可以应用到较多领域中。技术特点主要体现在以下几方面。
（1）是一种从人工知识表达到大数据驱动的知识学习技术，以实现信息化发展为目标。
（2）从分类型处理的多媒体数据转向跨媒体的认知、学习、推理。其中，“媒体”不是新闻媒体，而是界面或者环境。
（3）人工智能技术追求高水平的人机、脑机相互协同和融合，完成高水平脑机结合的目标。
（4）从聚焦个体智能化发展，逐渐走向群体智能化发展的阶段。人工智能技术能够把很多人的智能集聚融合起来变成群体智能。
（5）从拟人化的机器人转向更加广阔的智能自主系统，如智能工厂、智能无人机系统等。
在电力系统中应用人工智能技术的最终目标，是让人们从繁杂的工作中脱离出来，最终实现技术管理、技术应用的目标。合理利用人工智能技术，能够提高人们的生产、生活水平。
1.3 人工智能技术应用于电力系统的原因
1.3.1 人工智能在继电保护装置中的应用效果
相对于其他发达国家，我国的人工智能技术发展相对较晚，在技术应用期间有诸多的不足。将人工智能应用于电力系统中，目前还未能实现全国范围的普及，只停留在起步阶段。从目前的电力系统运维管理实际来看，人工智能在继电保护装置中的应用效果较好。将人工智能技术应用到选择继电保护装置中，可以提升继电保护工作效率。满足电力系统对继电保护装置的要求，突出继电保护的价值。使用网络技术、计算机技术等人工智能技术可以提升电力系统运行水平，提升继电保护的效率[1]。
1.3.2 实现智能化管理目标的要求
如今，传统的继电保护装置革新较快，使用人工智能技术有利于达到智能化管理的目标，能提升电力系统运行的安全性、稳定性。在实践阶段，人工智能技术能充分发挥技术的影响力，是一项通过继电保护装置完成智能化操作的关键技术。在电力行业不断发展、不断创新的背景之下，人工智能技术在电力系统中的应用效果会更好。
2.1 继电保护装置敏感度下降
如今城市发展速度加快，对电力资源的需求逐渐增多，电力系统也进入复杂化的发展状态。从继电保护装置来看，日常的电力系统运行管理仍会面临实际问题，需要技术人员采用针对性的管控措施。在日常用电管理阶段，在实现系统规模化发展的过程中，电路中的短路电流会逐渐增多。在实施电力系统动态化管理时，如果短路电流成倍增加，可能使继电保护装置出现问题，导致装置对周围的电气量变化不够敏感，继电保护的时间会延长。这种情形之下，电力系统故障范围扩大，可能会导致诸多问题。
2.2 继电保护装置计算出错
继电保护装置的常见问题是在计算的过程中出现问题。一方面，继电保护装置采用整定计算原则计算电力系统各环节用电量，但继电保护装置中某些线路的元件可能相互排斥，导致计算出错，使数据的真实性、可靠性受到影响[2]。另一方面，继电保护装置的功能性不足，不能适应当前的电力系统应用需求，系统的保护功能缺失，导致系统出现其他故障问题。因此，需要做好继电保护装置的改革与优化，合理利用智能化的技术方案。
3.1 暂态保护模式的应用
高科技的不断发展，使得人工智能技术的应用范围逐渐扩大。利用人工智能技术，不仅能提升继电保护的效率，还能提升故障判断的精准性、有效性。此外，还能处理单一工频信号无法处理的问题。使用暂态保护模式能够更精准地判断故障问题，其工作原理是利用系统运行阶段的各类信号，实现电力设备、输电线的保护与管理。该技术形式能够根据故障的类型、位置、持续时间等，完成对系统的针对性分析、判断。传统的继电保护形式不能满足现代化的电力系统运行的要求，这是因为传统的继电保护形式主要通过系统过滤的方式来忽视故障发出的各种信号，这种过滤信息的方式需要投入大量的人力及时间；
使用暂态保护模式能缓解人力及时间压力，在高频信号中完成故障暂态的高效管理，充分展现人工智能技术的应用价值[3]。
3.2 遗传算法的应用
遗传算法的应用也是人工智能技术在继电保护中的一种应用形式。遗传算法就是在自然选择及遗传机制的影响之下，利用计算机设备，模拟生物进化的基本过程，进而找到最适合的算法。遗传算法本身具有很强的技术优势，如可以在复杂、庞大的空间中完成自适应的信息搜集，利用这种技术形式能选出最佳算法；
遗传算法具备算法简单、应用性较强的优势；
遗传算法在解析相关问题时，不会受其他因素的限制，也不会有复杂的求解过程，通过技术的支持，可以直接获得最全面、最合理的解集[4-5]。遗传算法广泛应用于继电保护中，对电力系统运行有重要影响。在机继电装置中，也可以构建相应的数学模型来处理故障，充分展现遗传算法的应用价值。
3.3 专家系统的应用
专家系统在继电保护中的应用，离不开智能技术的支持。专家系统主要用于时间要求不高的继电保护工作中。例如，系统出现故障问题，需要进行故障诊断、故障勘测等工作时，都可以利用专家系统来完成；
专家系统还可以应用在定值智能化的整合计算系统中[6]，及零序电流的保护整定计算中。专家系统应用于任何一种模式中，都能起到提升继电保护效果的作用。
专家系统的应用原理主要是更好地展示继电保护装置工作中的动作，或者将运行人员诊断经验总结出来，进一步将故障诊断专家列入相应的电力系统中。这样一来，工作人员能找到系统故障的主要原因，并采用合理的管控策略解决实际问题。在专家系统中，各个环节的运行规则明确，还能全面分析继电保护设计问题，能够解决电力保护阶段的各种矛盾，提升电力系统运行效果。
3.4 计算机网络技术的应用
计算机网络技术是支持人工智能的基础，也是继电保护装置应用期间的关键技术。要合理利用计算机技术，设定相关程序；
设定程序之后，要将程序植入智能化设备中，使电力系统中的每个设备都能按照程序完成相关的运行目标。如今有不少企业致力于计算机网络技术的研发管理，通过构建智能化的程序，为人工智能技术发展创造条件，进而扩大技术应用范围[7]。利用这种基础的系统保护模式，能够减少电力系统出现问题的概率。如果电力系统运行阶段突然出现断电的问题，系统会及时反应，做好系统的保护与管理。由此可见，计算机网络技术是实现人工智能的基础条件，也是促进电力产业发展的核心技术，有助于提升人工智能技术的应用价值。
3.5 数字继电保护模式的应用
如今，数字化技术的应用范围较广，优势较大。在电力系统中引入数字化技术，融合先进的技术手段，打造数字化的电路，能够提升继电保护装置的智能化水平，提升电力系统保护的整体水平。相较于传统的电磁继电保护模式，数字继电保护模式的功能更强大，能提升电力系统的安全性、稳定性[8]。在电力系统中应用数字继电保护模式，能对变压器、电动机等进行技术管控。在电压电网中，数字继电保护模式的应用效果较理想。过流继电器是实现数字化继电保护的一种形式，在运行管理阶段，可以完成电力系统的精细化管理。如果电流信息显示系统处于正常的运行状态，继电器不会有警示；
如果系统中的电流超出限定值，继电器会有所反应，需要切断电流，达到继电保护的目标。
3.6 人工神经网络的应用
人工神经网络是一种模仿神经的网络构成。在电力系统中，电力网络与神经网络的相似性较高，而且呈发射状态。在电力系统运行阶段，无论用何种方式连接系统，其运行过程都有自身的规律。需要模拟电路的运行过程，实施神经性模拟，即建立人工神经系统。如果在系统中出现故障，人工神经系统会及时做出反应，实现继电保护的目标[9]。在系统应用期间，人工神经系统能够及时检测电力系统的故障，并发出相应的警报，在继电保护的过程中，人工神经网络技术应用价值不断提升。
3.7 模糊理论的应用
应用模糊理论可以实现传统数学计算方式无法实现的计算过程。现代社会不断发展，模糊理论在电力系统中的应用频率提升。模糊理论更注重电力系统规划、系统控制、潮流计算等操作。使用模糊理论能够控制电力生产阶段中的一些不确定性因素，及时管理负荷变化不确定的因素，并建立电力模糊系统。与传统的电压算法对比，模糊理论应用效果更好。传统算法是用点目标的形式处理技术问题，难以达到控制电量的目标。为达到校正边界电压的目标，需要加强对电能质量的综合评估管理，提升继电保护的水平。
现代社会不断发展，人们在生产、生活方面的要求逐渐增多，各类先进的技术手段应用于生产领域中，有利于实现产业革新、创新发展的目标。电力行业与一般的产业相同，都对先进技术的应用有一定要求。电力行业是社会支柱性产业，影响其他行业的发展。做好技术的引进与优化，探索发展思路，提升电力系统运行效率，对电力产业发展极为重要。电力企业应用人工智能技术，提升继电保护装置的应用效果，完成对系统运行情况的监控管理。如果系统出现问题，能及时做出反应，保证系统的应用效果。在现代社会背景下，人工智能技术的应用价值较高，为提升电力系统的继电保护效果，还需要加强人工智能技术的研究，保障技术应用效果。
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