黄本活
（广东电网公司阳江阳春供电局）
摘要：本文首先分析了继电保护的发展历程和现状，提出了专家系统和模糊理论的概念，并对电气工程智能系统的结构分析和数据结构改进作出了探讨。
关键词：继电保护；电气工程；智能系统
1 引言
由于人们在生产生活中对电力系统的供电质量要求越来越高，因此要保证继电保护系统的安全和稳定，以保障电力系统电力输送的稳定性。电气工程智能系统在继电保护方面取得了很好的应用，同时也存在很多明显的不足，主要表现在数据结构和类型知识的描述等方面。因此需要针对其应用上的缺陷，提出相应改进措施，从而使电气工程智能系统在继电保护中实现更具广泛性的应用。
2 继电保护的发展历程和现状分析
新中国成立以来，继电保护经历了四个阶段：
第一阶段：建国后不久，六十年代左右，我国的继电保护体系已经建立的比较完善，包括继电系统的研究、设计、制造以及运行等。毫无疑问，这个阶段为继电保护的发展奠定了基础。
第二阶段：到了八十年代，开启了晶体管继电保护的年代而且发展迅速。如500kV 晶体管方向高频保护，是由南京自动化设备厂和天津大学联合研发的，在葛洲坝500kV 线路上实现了成功应用，可以说这一阶段的继电保护发展取得了重大成功。
第三阶段：九十年代初期的时候，集成电路保护的研究开发、生产和应用渐渐开始占主导地位。如集成电路工频变化量方向高频保护，是由南京电力自动化研究院所研发的，在继电保护方面具有重大的作用。
第四阶段：自九十年代后，我国继电保护技术的发展趋势是微机保护。在一九九一年，其中由南京电力自动化研究院研制而成的微机线路保护装置通过了鉴定。到了一九九三年，由天津大学和南京电力自动化设备厂联合研发成功的微机相电压补偿式方向高频保护通过了鉴定。另外，不同原理和不同机型的微机线路以及主设备保护都有各自的优点，它们的共同点就是都为电力系统提供了性能及质量更加优化的继电保护装置。基于微机保护装置研究的同时，在微机保护软件及算法等方面也取得了不错的理论成果。
近年来，随着电力系统的高速发展，对继电保护也提出了越来越高的要求。在计算机技术、电子技术以及通信技术等诸多技术均为继电保护的发展提供了重大帮助。 由此可见，继电保护技术在未来的发展前景是十分广阔的。
3 专家系统
专家系统在智能系统领域中可谓历史悠久，可以与工程项目有效结合。在专家系统的建设过程中，应该将相关知识的理论方法以及处理方法加进去，同时还要加入研究领域的相关知识表达式。专家系统除了能够解决一些定性问题之外，还可以利用专家的理论和知识，对某些未知领域进行分析和研究。通过对专家理论的熟练应用，将研究范围逐渐缩小，从而得出结果。专家系统可以对推理所用到的相关知识和推理结果提供科学依据。电气工程智能系统中的表示法之间存在着一定的联系，常用的表达式有生产式规则表示法、过去式知识表示法、框架式表示法、面向对象表示法等。专家系统在继电保护中的经验丰富，成果显著，并且能够进行继电保护的正常运行。
4 模糊理论
在二十世纪六十年代提出的模糊理论打破了传统的集合概念，摒弃0和1所代表的非彼即此的概念，对一些不准确的时间和现象采用模糊度进行描述，同时在专家系统中运用了推理模糊逻辑和语言变量。经过不断的发展和改进，模糊理论已经成为一种整套使用方法的人工智能系统，而且在电力系统中的应用相当广泛。
5 电气工程智能系统
5.1 结构分析
图1为电气工程智能系统的结构模型图。在此系统中，将专家系统引入到电气CAD中，采用编译型Turbo PROLOG语言、Auto LISP语言和FOR-TRAN语言，使用三种语言交互的方式编制引进到电气ICAD系统中。不仅可以充分发挥各类语言本身的优势，还能够简化程序的编制。在用户菜单的设计基础上，从而有效补充了系统提供的能力，并将无功功率补充到专家系统中，进而通过嵌入的方式到达CAD系统。通过用户菜单，用户能够更加方便地选择自己的工作方式。该系统具有直观、简洁且易被用户接受等显著的特点，还可以使用户在短时间内充分掌握操作方法，而且相应的子模块使用起来十分便利。除此之外，使设计成本得到大幅度降低，有效提高了设计效率，从而在很大程度上减轻了设计者的负担。
5.2 数据结构的改进
在设计的数据结构以及类型知识的描述方面，专家系统表现出了一些明显的缺陷，主要体现在系统太过于简单化，不能充分满足系统的通用性和扩展性。因此，为了弥补这方面的不足，需要提出相对通用的知识表示方法。从宏观层面进行分析，电气设计其实是正向推理的过程，采用部分的初始数据作为推理的驱动力，从而达到解决冲突以及规则匹配的目的，最后得出相应的结果。对于继电保护的设计而言，初始数据是系统中的结构以参数对保护系统的设计要求。对于一些主设备比如说变压器而言，其继电保护的初步设计所使用的是此系统初始数据参数种类，并采用关联组元进行表达，其关联组元的表达式如下：（对象名：属性名=属性值），适应于孤立对象属性概念的描述；关系谓词的表示形式如下：（主体对象名，客体对象名：谓词属性名=属性值），在表示事实等一系列的知识时，除了具有对象实体的属性，还同时具备多个对象间所维持的关系。
保护方式级、系统级和故障类型保护级是一个变压器保护系统框架的主要构成部分。其中每一级框架的结构是相似的，同时每一个框架都归属于一个更高一级的框架。如表1所示，是系统中一个电流继电器框架的具体描述过程。
从表1中可以看出，这个框架所表示的对象实体为CR继电器，系统编号为56，它归属于46号，它是一种低压过流保护方式框架，“相数=1”是其中最简单的属性槽，在设计推理中，它的属性值的赋值是由规则以直接的方式来决定的。“Iset=”是可以在推理过程中以直接的方式进行赋值的，或者在需要计算的条件下，利用ISETO 的调用计算得出赋值，此外还可以调出定值列表Ilist 中存在的用户，然后自行选择赋值。框架槽的型号是“型号=DL233/6”，对具体的继电器DL233/6起到引出作用。框架所表现出来的嵌套关系对整体保护系统的描述而言具有非常重大的作用。整个框架系统形成了一种具有复杂特性的语义网络。其中的子框架可以更改或继承父框架的槽值约定。这样，不仅可以节省表示的信息，从而降低数据的冗余，而且还可以非常简单有效地维持信息的一致性。
6 结语
自从改革开放以来，我国电力系统继电保护的发展经过了四个阶段。在电力系统以及包括计算机在内的各种技术飞速发展的前提推动下，继电保护技术也有了巨大的进步和发展。不管是国内还是国外，继电保护技术的发展趋势必然是计算机化、网络化和智能化等，同时还要实现人工智能化以及数据通信一体化等。对继电保护的工作者来说，应当深刻认识到电气工程智能系统在继电保护中的应用以及目前所存在的缺陷，有针对性地进行改进，这无疑是一项巨大的挑战。
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论文作者:黄本活
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/15
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