基于人工智能技术的电力系统母线保护的应用研究.pdf

2016.22设计与研发14基于人工智能技术的电力系统母线保护的应用研究孙恒东（江苏省电力公司检修分公司南京运维分部,210019）摘要：在电力系统厂站设备中，母线作为重要构成内容，为了实现母线的安全可靠运行，就需要完善落实电力系统母线保护工作，而在智能化技术的支撑下，对于电力系统母线保护而言，能够借助这一技术的运用来满足母线设备以及电网的实际运行之需。关键词：人工智能技术；电力系统；母线保护；应用；研究Application Research of power system bus protection based on artificial intelligence technologySun Hengdong（Jiangsu electric power company maintenance branch Nanjing operation and maintenance branch,210019）Abstract：In the power station equipment in the bus system,as an important part of the content,in order to achieve the safe and reliable operation of the bus,you need to improve the implementation of busbar protection work in power system,and intelligent technology,for busbar protection of power system,can help to use the technique to meet the equipment and the actual bus the operation of the power grid.Keywords：artificial intelligence technology;power system;bus protection;application;research0 前言在全面推进智能电网建设步伐的过程中，为了进一步满足社会用电需求，就需要针对电网超高压、大容量且远距离传输发展之需，提高对电网继电保护技术的重视程度，为实现电网的安全可靠且高效运行提供保障。1 基于人工智能技术下的人工神经网络与多 Agent系统概述1.1 人工神经网络人工神经网路作为一种智能化行为的系统，是借助大量处理元件的连接来组建成相应的网络系统，系统结构是对人脑组织结构与运行机制的模拟，作为多学科交叉下的产物，人工神经网络具备了较高的智能化水平，能够模仿人脑神经系统信息处理功能来实现对信息的处理。所呈现出的特点为：具备自适应能力、泛化功能、非线性映射功能、高度并行处理功能以及联想存储功能，基于人工神经网络下，能够借助所测量的数据，实现对系统的建模、估计与逼近，并能够满足分类、预测以及事儿逼等多方面之需。1.2 多 Agent 系统在人工智能领域中，多智能体系统作为分布式人工智能研究的重要组成内容，其本质上致力于将复杂且庞大的系统进行缩小，并在具备良好通信能力的同时，搭建出协调且完善的系统。Agent 所以呈现出的特征为：自治性、可通信性、反应能力以及自发行为。简单的讲，Agent 作为一种计算实体，能够在一定环境下，自主且持续的发挥出自身的作用，进而迎合反应性、社会性以及主动性之需。而多 Agent 系统则是由多个 Agent 组成，且各Agent 间相互联系与作用，展现出了自主性、分布性、协调性的特点，且在组织能力、学习能力以及推理能力方面具备极大优势。借助多 Agent 系统来实现对问题的解决，呈现出了较强的鲁棒性，且可靠性与效率性极高。基于控制方式下，该系统可分为集中式与分布式两种控制系统结构形式。2 基于人工智能技术的电力系统母线保护的具体应用对策2.1 基于人工神经网络下电力系统母线保护的实现基于人工智能技术下，实现母线保护的高度智能化，能够针对最小不平衡电流进行自动调解，在规避人为干扰因素的同时，实现该项工作的智能化与自动化。基于人工神经网络下，可将某一段电力母线作为其中的确定物理对象，且相应输入与输出分别是：各回路同一时刻二次检测电流与一次侧同一时刻流过的电流之和，进而搭建出基于输入与输出间的函数关系，并以人工神经网络模型来逼近这一函数关系，以此来寻找问题解决之路。而其中的回路一次侧同一时刻流过的电流之和，需要满足克西霍夫电流定律，所以在母线保护上的物理对象输出恒定为零；而经过TA 传变后，受到变比与传变等误差的干扰，在 TA 传变后，基于同一时刻下，所流过的电流之和不仅不会是零，可能还会很大，这就意味着在母线保护这一物理对象上，输入之和通常都不会是零。而基于人工神经网络下的电力系统母线保护，在故障启动方法上，要求能够针对目前区域所出现的故障做出迅速且灵敏的反应动作，常用的故障启动方法为：采样值突变量法、小波奇异性法、自适应模型预测法、瞬时幅值突变量法。在故障判断方法上，要求在判断过程中，母线保护能够实现对故障点的可靠判断，在此过程中，借助 ANN 模型能够将母线保护对象的输入与输出关系进行反映，进而基于 ANN 模型的输出下，能够实现对母线区内与区外故障的判断，并以 ANN 模型输出变大与故障发生时间是否同步这一原理，实现对母线区外故障 TA 饱和影响的去除，且需要在故障启动下才能够实现母线保护出口，以提高出口的可靠性（图（下转 2 页）万方数据2016.22设计与研发24 结论基于 FPGA 的 DDS 任意信号发生器能够产生任意的波形，并且能够人为设置频率输出，在外部电路可以通过运放来改变幅值的大小，能够满足人们对于任意信号发生器的要求。本文中最小步进为将近 100Khz，是因为自身 FPGA 的 CLK 频率很高，没有做分频处理，可以根据需要来改变。输出信号的频率与 FPGA 自身频率有关系，当输出频率达到一定值的时候，波形就会出现失真。而且因为 D/A 的关系，输出数据的位数有限，比如本文中 D/A 为 8位，则输出的数据只能是 8 位，如果想要更加精确就会变得很困难。总之，用 FPGA 做 DDS 任意信号发生器是一个很有效的方法。参考文献1 张永瑞 等著.电子测量技术基础.西安:西安电子科技大学出版社.2004.1-152 黄智伟.FPGA 系统设计与实践 M.电子工业出版社.2005（1）33-353 夏宇闻.Verilog 数字系统设计教程.北京航天航空大学出版社.20084 毛敏.基于 DDS 的高精度方波信号发生器的研究.西安电子科技大学工学硕士论文.2006.5-6（上接 17 页）1 为母线区内与区外故障情况下母线保护判断方法示意图）。图 1 母线区内与区外故障情况下母线保护判断方法示意图2.2 基于多 Agent 技术的电力系统母线保护的具体运用在建设智能化电网的过程中，很多变电站采取了将保护下放到各个开关站的分散式布局形式，本文在将多 Agent 技术运用于电力系统母线保护中时，则同样采取分布式结构，整个结构是由协调层与执行层组成，其中，协调层是将 Agent 设备作为站内的通讯主机，是网络重组与判别两个 Agent 结构组成；执行层Agent 为母线各连接元件的保护装置，是由测量、状态检测以及跳闸三个 Agent 组成。而经过研究表明，多 Agent 技术的母线保护原理可行，并且能够排除电流互感器 TA 饱和的影响，同时，借助自适应能力来满足实际运行方式之需，且保护动作较快、运行可靠。3 总结综上，在全面打造智能电网的过程中，要想实现电网的安全可靠且高效运行，就需要在提高对电力系统母线保护重视程度的同时，积极将人工智能技术运用于其中。本文分别探讨了人工神经网络与多 Agent 技术在母线保护中的具体运用，并表明这两项技术的运用，能够满足母线保护之需。参考文献1 郭步阳.试论人工智能技术在电力系统故障诊断中的应用 J.科技创新与应用,2015,34:206.2 常红艳.电力系统自动化中智能技术的应用 J.电子测试,2016,18:123-124.图 4万方数据