摘要：随着电力事业的不断发展，继电保护中人工智能技术的应用逐渐重要，其不仅可以让继电保护设备得到良好的保护，还能让人工智能技术得到全面应用。但是在实际的应用过程中，经常会存在一定细节性的问题，因此，对其人工智能技术进行全面的分析有着重要的作用。本文就针对人工智能技术在电力系统继电保护中的应用进行详细的探讨。
关键词：继电保护；人工；智能；应用
继电保护装置是电力系统不可分割的一部分。当系统由于自然的、人为的或设备故障等原因，使电网中的某处发生故障或不正常状态时，继电保护装置能迅速将故障部分切除，以保证电力系统运行的稳定性，并最大限度地使电网的非故障部分继续可靠地供电。
1、专家系统
人工智能应用研究最广泛和最活跃的课题之一主要是专家系统，其与知识工程研究的联系非常紧密。专家水平某个领域的知识和经验存在于系统的内部，通过对人工智能技术的应用，可以推理和判断出人类专家的知识和经验，对人类专家的决策工作准确的模拟，这样可以将需要专家决定的复杂问题及时的解决。将某个对象故障的原因按照观察到的数据推断出来，这是故障诊断专家系统的主要任务。基于产生式规则的系统是电力系统继电保护中专家系统的典型应用，其主要是用规则表现出断路器和运行人员的诊断经验，使故障诊断专家系统的知识库得以形成，从而可以将故障诊断的结论准确的得到。用直观性的规则表示出输电网络中一级保护与断路器之间的关系，能够将不确定性问题合理解决。另外分类结构的知识是框架法专家系统具有的，其能够将事物之间的关联性清晰的表达出来，将表述和储存的知识简化和继承。部分学者在对保护系统设计的专家系统进行了研究，其对保护系统设计和电力网络本身设计的协调性充分的考虑，为电力系统有效继承和运行提供了保障。部分学者对自动分析发生故障的方法进行了研究，其主要是对2种实现途径进行了详细的分析：（1）在变电站的层次上分析了故障录波器的信息，之后在调度中心将分析进一步深化；（2）在调度中心分析全部变电站故障录波器的信息。虽然专家系统能够将故障专家完成保护动作的过程有效的模拟，但是其仍然具有一些不足，获取知识的瓶颈问题、难以维护知识等是其面临的主要问题，这些问题对其保护动作的准确性造成性造成了不利影响。
2、人工神经网络的应用
人工神经网络在继电保护中多用于故障类型的判别、故障距离的测定、方向保护和主设备保护等方面。比如，对高压输电线的方向保护，利用BP模型作为方向保护的方向判别元件，该元件可以准确、快速的判别出故障的方向；对电流的保护上，利用人工神经网络的学习和模式识别能力，可以有效地对电力系统中的故障情况做出识别，使电流对正方向的故障进行保护，对反方向故障采取闭锁反应，实现了电流的自适应，提高了电流的灵敏度。另外，人工神经网络还通常与专家系统结合使用来进行对电力系统故障的诊断。在ANN和ES结合运用中，建立的ANN模式可以对母线、线路和变压器进行诊断，模型的核心是母件元件和线路，输入量为元件周围的保护信息和跳闸信息，输出量是被诊断元件的状态；同时，输入量采用的是ES精炼过的被诊断元件周边实时信息的几个特征量，用故障样本对ANN进行训练，就可以ANN获得故障诊断的知识。这种方式可以用于电力系统所有元件的故障诊断，同时对电力系统故障诊断专家系统具有重要意义。
3、模糊理论
模糊理论（FST）是模糊集合理论基础上发展起来，它突破了经典集合用0和1表示非此即彼的清晰概念，而采用模糊隶属度的概念来描述不精确的、不确定事件与现象，并引入语言变量和近似推理的模糊逻辑，来表述专家的经验知识。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经过多年的研究，模糊理论已成为具有完整推理体系的人工智能技术之一，并越来越广泛地应用于电力系统中。人类认识事物的过程是在特征层次上对事物进行分类和识别，并不需要复杂、精确的计算。模糊模式识别为进行这类特征识别提供了有效的工具。在电力系统中存在大量电气量，利用微机保护可以在这一点上模拟人类识别事物的特征，辨别和区分不同的对象特征，最终通过原理上的智能化实现更高的性能。智能模糊理论在电力系统继电保护的研究已相当深入，在线路保护、主变保护、发电机保护多方面都有了一定的进展。介绍了一种基于故障分量的电压暂态高频分量的模糊选相新原理，利用电压故障分量中的高频成分提取二相电压以不同相为基准的模变换的频域特征利用模糊集合对分量特征进行处理以实现故障选相。根据模糊贴近度的原理对变压器故障电流和励磁涌流进行了研究。通过比较实际采集电流的对称度隶属函数与通过理论分析计算出的理论电流的对称度隶属函数的相近程度实现对变压器的诊断，当贴近度大于某一定值时即判断为故障。然而，在模糊理论中，由于隶属度的获取，复杂系统的模糊模型的建立、辨识，语言规则的获取、修改等理论和方法还不够完善，模糊系统也不具备学习能力，使该理论的应用受到了限制。模糊理论与其它人工智能技术结合构成的诊断系统可以增强处理不确定性的能力，在一定程度上提高诊断的准确度，不失为解决这一困难的好方法。
4、数字继电保护的智能化
在整个人工智能技术的应用中，数字电路的应用也必不可少。其能够有效地实现断路器的智能化，与传统的电磁继电保护相比明显存在一定的优势。其主要是对一些小型机组以及变压器和电动机进行相应的保护。在低压电路中的应用表现的十分明显。例如：过流继电器，其在控制电路中，通过对主电路电流的监护，将其控制在一个正常的数值内，如果电力系统出现电流过载，那么过流继电器就能够在第一时间将电源进行切断，这样主电路中的电流互感器也会出现相应的电流过载感应，从而对电磁继电器发出相应的反馈信号，这样就能够实现电气二次设备的保护。这也是数字继电保护智能化的核心所在。
5、模式识别的应用
模式识别技术在继电保护中的高阻抗检测、距离保护等方面应用较为广泛。比如建立在模式识别技术与微处理机基础上的新式继电保护装置，它通过改进配电线接地保护装置，在其内置微处理机上加装对电压和电流信号的模式识别数据库，对线路的电流与电压进行实时的数据对比，进而准确鉴别高阻抗的正常或故障状态。
6、小波分析的应用
小波分析在继电保护中的主要应用在与电流、电压相关的故障诊断方面，通常需要与其他方法结合使用。比如变压器短路电流和励磁涌流，通过小波分析的方法来提出励磁涌流的间断角特征，再用模糊理论的方法进行故障判断；利用小波变换分别提取变压器正常运行和非正常运行的电流信号，为ANN故障判断的训练提供数据基础等。
7、结语
继电保护中人工智能技术的应用属于初始探索阶段，且都存在着其局限性。随着人工智能技术的不断发展，其在继电保护中的应用会不断加深，并逐步趋向融合，进而达到提高继电保护工作稳定与效率的目的。
参考文献
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［4］张惠山，宋玮，薛涛.电网运行方式编排的人工智能实现方法［J］.中国电力，2006（7）.
论文作者:刘芳,焦森
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/6
标签：故障论文; 人工智能论文; 电流论文; 电力系统论文; 模糊论文; 继电保护论文; 专家系统论文; 《电力设备》2018年第9期论文;