继电保护中的人工智能技术运用思考

农云聪

[摘    要]随着我国各地区城市建设与发展，对电力的需求量不断增加，电力系统建设规模不断扩大，如何保证系统运行稳定与安全，是当下需要重点思考的问题。继电保护装置是电力系统中的重要构成之一， 能够保证变电站的稳定运行， 维护地区用电稳定。文章以继电保护为对象，研究继电保护装置在现代化变电站中的重要地位、如何将人工智能技术运用于继电保护装置中，以此提升继电保护的智能化、现代化、联动化水平，促使其更好地服务于变电站，为地区电力系统的稳定运行做出贡献。

[关键词]电力;继电保护;人工智能技术

[中图分类号]TM77 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）05–0–02

Thoughts on the Application of Artificial Intelligence Technology in Relay Protection

Nong Yun-cong

[Abstract]With the construction and development of cities in various regions of our country， the demand for electricity continues to increase， and the scale of power system construction continues to expand. How to ensure the stability and safety of the system is a problem that needs to be considered. The relay protection device is one of the important components in the power system， which can ensure the stable operation of the substation and maintain the stability of regional power consumption. Taking relay protection as the object， study the important position of relay protection devices in modern substations， and how to apply artificial intelligence technology to relay protection devices， so as to improve the level of intelligence， modernization and linkage of relay protection， and promote It better serves the substation and contributes to the stable operation of the regional power system.

[Keywords]electric power; relay protection; artificial intelligence technology

在現代社会背景下，地区变电站呈现出智能化发展趋势，原本的继电保护装置无法完全满足变电站系统的运行保护需要，因此，需要加强对继电保护装置智能化的研究，促使其与变电站系统同步协调发展，真正意义上实现智能化运行。人工智能技术是一种较为先进的技术，包括：神经网络、智能控制、专家库等。在继电保护中，可以根据实际情况，合理运用多种不同的人工智能技术， 将其作为装置结构、 合并单元、终端保护机制等方面的优化工具，提升继电保护的智能化管理水平，促使其更好地为变电站稳定运行服务。

1 继电保护装置中引入人工智能技术的必要性

1.1 继电保护装置在现代化变电站中的重要地位

随着我国现代技术的快速发展与应用，人们将人工智能技术应用于变电站中，构建起智能化变电站。在智能变电站的实际运行过程中，发现若系统中的继电保护装置出现问题，会直接影响变电站的整体运行情况，促使变电站的断路器出现跳闸，不利于供电设备的稳定与安全。因此，为了解决继电保护装置对智能变电站的保护问题，工作人员在继电保护中引入人工智能技术，借助多种技术稀释，隔离继电保护装置中的受损元器件，设置继电保护专家系统、继电保护装置运行神经网络结构、搭建继电保护的智能化控制技术，一旦智能变电站出现问题，则继电保护装置会自动发出警告信号，启动隔离及专家机制，将故障控制在一定范围内，以此降低故障引起的经济效益与社会效益损失，为智能变电站的稳定、安全运行提供有力保障。

1.2 继电保护应用现状

结合目前的智能变电站继电保护及其中先进技术的应用实际情况分析，可以发现其发展现状如下：

（1）在变电站运行系统快速发展的过程中，继电保护装置发生了较大的变化，多元化是其主要发展趋势，合理选择继电保护装置是保证继电保护工作顺利进行的重要手段。因此，在实际过程中，工作人员会选择功能丰富、可靠性较强的继电保护装置。

（2）变电站运行系统愈发完善与智能化，对继电保护提出了更高的要求，需要保证继电保护功能能够符合智能变电站中的线路保护要求、电容器保护要求。为达到这一目标，将大量人工智能技术融入其中，构建智能化控制系统，对整个变电站电力系统加以控制，根据继电保护装置情况有效搭配，从而实现继电保护装置最优化。还有一些工作人员使用自适应技术，在继电保护中设置智能隔离控制，一旦发现内部元器件出现故障，则隔离故障元器件与正常元器件，以此保证继电保护装置的作用，保证智能变电站系统的安全运行。

由此可见，在继电保护应用及其技术融合方面，仍然存在较大的发展空间，建议工作人员引入人工智能技术，根据继电保护装置需求，合理选择构建专家系统、设计神经网络结构，开展智能化内部控制。

2 现代化变电站中继电保护装置的人工智能技术运用路径

2.1 以智能变电站为基础，分析继电保护装置结构

本次对继电保护装置的人工智能技术运用，选择了220 kV智能变电站作为研究对象。其主要结构包括：保护装置、以太网络、测控装置、同步时钟、合并单元、智能终端、电子式电流互感器、断路器、光缆等。工作人员要分析不同结构的运行情况，灵活选择人工智能技术的应用。举例来说，在电流互感器中，工作人员可以分别结合绕组铁芯、闭合铁芯，搭建人工智能感测与控制系统，实时获取电流数字信号，以信号变化启动口令，一次性完成指令，不需要再次操作。在交换机中，工作人员可以搭建数据库系统，实现数据之间的交换与流通，促使各单元之间的数据能够互相传输，同时保证数据传输过程中的稳定性与安全性，提升信息传递速度，提升继电保护在变电站中的运行效率。在继电保护的智能终端中，工作人员选择安装合适的终端设备，以此快速处理智能变电站内的各种数据信息，及时发现数据中隐藏的故障信息，发现故障、确定故障位置，及时报警提示。一般情况下，智能终端的工作可以体现为：24小时不间断监控断路器运行状态;及时传递设备状态信息;严格控制电闸开关。

2.2 关注继电保护故障诊断，搭建专家系统

在变电站运行的过程中，继电保护的主要作用之一就是及时发现、诊断与勘测系统运行故障，发出故障警告。根据220 kV智能变电站运行实际情况，发现变电站系统中设备愈发复杂，之前的故障警告机制在精准性、实时性、故障控制能力方面存在一定不足。因此，工作人员引入人工智能技术，在继电保护装置中搭建专家系统，将行业内专家对继电保护领域的知识与经验进行整理，利用计算机程序模拟问题，提出解决方法。在排除故障与诊断故障环节，可以设计出具体的数据引擎流程，如图1、图2所示。借助专家系统更好地分析故障原因，判断故障位置，精准确定故障检修手段与方式，从而辅助工作人员展开检修工作，在最短时间内恢复变电站的正常运行。引入专家系统之后，工作人员能够更有方向地管理变电站各运行结构，借助专家系统的整定原则、鉴别简则等，实现对继电保护装置及其他电力设备的智能调试与维护。

2.3 关注继电保护运行，灵活运用神经网络

人工神经网络在继电保护中的应用，是对继电保护装置中的电路的模拟，这主要是由于装置中的电路虽然看起来是发散性的，但是其在运行的过程中具有较强的规律。工作人员在继电保护装置中搭建人工神经网络结构，就是对这种电路运行过程、电流规律的模拟，利用计算机软件实现对继电保护装置运行全过程的监控，从而实时诊断装置运行状態。工作人员可以分别提出“正常运行状态”与“非常正运行状态”的神经网络模拟结构;在正常运行状态的模拟之下，若继电保护装置中的电流规律发生异常，则神经网络能够立刻感受到，从而发出异常警告，精准定位异常电流位置，提供数据情况，自动联动智能变电站，关闭各电闸，避免故障引起较大经济损失。在“非正常状态下的模拟”过程中，神经网络会配合专家系统，探寻不同故障情况的电路规律，配合系统数据库分析不同规律异常情况对应的故障问题、引发原因及解决建议，以此实现继电保护装置的智能化。

2.4 关注合并单元结构，构建保护智能化机制

合并单元是继电保护装置中的重要构成部分，对于继电保护的运行性能具有至关重要的作用。在此过程中，可以引入暂态保护技术，一旦合并单元出现问题，则暂态保护机制能够精准定位问题所在，通过一些有效的信号保护装置线路。传统的继电保护装置无法满足智能变电站的运行保护需求，主要是其不符合保护系统要求，而引入暂态保护技术之后， 能够充分发挥这一技术价值，缓解继电保护对变电站运行过程的过滤压力，还能够更精准地提取出一些故障问题，以此实现智能化控制，提升继电保护装置的智能化运行水平。

3 结语

综上所述，人工智能技术在继电保护中的运用大大提升了继电保护的整体性能，为变电站的稳定、可靠、安全运行提供了技术支持。在今后的继电保护设计与完善的过程中，工作人员要根据实际情况，从继电保护的不同装置结构入手，灵活运用神经网络技术、专家库系统与智能控制技术，促使继电保护能够及时发现变电站系统的运行异常，智能启动保护机制，真正意义上实现智能化发展。由此可见，在未来的电力系统发展中，人工智能技术具有更广阔的应用空间，同时能够为变电站、继电保护等电力系统的智能化发展提供强有力推动力。

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