國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司滁州供電公司 王成化 馬 艷 吳 航

隨著網(wǎng)絡(luò)通信、信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的變電站逐步被智能化電網(wǎng)所替代，其能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)及電力系統(tǒng)中的每一個(gè)用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。智能電網(wǎng)利用光纖網(wǎng)將各類(lèi)電力裝置相互聯(lián)結(jié)，并將各裝置的感應(yīng)器收集到的資料傳送至各信息處理終端，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的總體優(yōu)化，提高電力系統(tǒng)的可靠性和效率。但是，隨著智能電網(wǎng)高度一體化，各個(gè)地區(qū)的電力系統(tǒng)之間的耦合、依賴關(guān)系日益增強(qiáng)，在電力系統(tǒng)中，必須采用繼電保護(hù)裝置對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定。

在繼電器中設(shè)置的各種保護(hù)定值是保證繼電器正常工作的基礎(chǔ)，也是判斷保護(hù)能否準(zhǔn)確、可靠地反映各種故障的關(guān)鍵指標(biāo)。而定值的適用性和正確性，直接影響到電網(wǎng)的正常工作和保護(hù)工作。但也不是一成不變的，其會(huì)隨著系統(tǒng)的變化、運(yùn)行方式的變化而變化，從而使其符合目前的運(yùn)行模式。在設(shè)備的操作和新的設(shè)備投入使用之前，都要對(duì)繼電器的定值進(jìn)行重新比較和固化。

當(dāng)前，定值比對(duì)多采用紙質(zhì)、電話、傳真、電子郵件等人工進(jìn)行。由于繼電器的數(shù)量越來(lái)越多以及種類(lèi)繁多，邏輯和格式也多種多樣，所以不能在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)全部設(shè)備進(jìn)行定值比較。同時(shí)，傳統(tǒng)的定值比對(duì)方法不僅耗費(fèi)人力、物力，而且容易受到人為因素的干擾而不能全部發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，由于繼電保護(hù)裝置自身存在一定的定值漂移現(xiàn)象，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)、有效地發(fā)現(xiàn)，不但可以消除電網(wǎng)的安全隱患，而且可以避免保護(hù)不能移動(dòng)的現(xiàn)象。近年來(lái)，智能電網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)化，使多個(gè)平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)了信息融合與數(shù)據(jù)整合，能夠很容易地獲得電網(wǎng)的定值工作模式，從而為電力系統(tǒng)的定值整定提供技術(shù)支撐。

在此基礎(chǔ)上，提出并實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的在線定值比對(duì)，并建立了以專(zhuān)家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的定值固化體系。該系統(tǒng)充分考慮了設(shè)備間的兼容性，使用統(tǒng)一的定值模板，方便地獲取設(shè)備的定值數(shù)據(jù)，并利用模糊匹配方法實(shí)現(xiàn)設(shè)備首次匹配、包含匹配、關(guān)鍵詞匹配、尾匹配等方法，并將設(shè)備在實(shí)際操作時(shí)的定值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，如果不一致，則發(fā)出故障警報(bào)。并在此基礎(chǔ)上，利用專(zhuān)家系統(tǒng)的定值固化，利用專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和正反兩方面的知識(shí)，來(lái)決定設(shè)備的固化方式。

1 智能電網(wǎng)特性

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，高科技和信息技術(shù)的不斷引進(jìn)，使得原有的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來(lái)越智能化，一旦發(fā)生故障，電力供應(yīng)就會(huì)得到快速的恢復(fù)，從而將電力供應(yīng)的問(wèn)題降到最低。在智能電網(wǎng)中，用電是主要功能，而其他功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)為用電提供重要保證（見(jiàn)表1）。

表1 智能電網(wǎng)功能使用（單位：%）

1.1 供電容量和運(yùn)行的可靠性

在智能平臺(tái)的支持下，用戶可以進(jìn)行靈活的訪問(wèn)和退出，提高了電力市場(chǎng)的信息共享，有效地解決了電力市場(chǎng)中存在的信息不透明問(wèn)題。同時(shí)，繼電保護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展，使智能電網(wǎng)的整體性能得到了提高，并創(chuàng)造了一個(gè)穩(wěn)定、安全的操作環(huán)境。

1.2 改善了繼電器的性能

在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)中的電流流向是不會(huì)改變的，這就說(shuō)明了電力系統(tǒng)中的電力系統(tǒng)必須具有繼電保護(hù)的特點(diǎn)，因此在這種情況下，電力系統(tǒng)的容量判斷是防止故障運(yùn)行的基礎(chǔ)。目前，智能電網(wǎng)以交互和分布式發(fā)電為主，如果對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行改造，將會(huì)大大減少保護(hù)的難度。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高精度傳感器的使用越來(lái)越普遍，在這種情況下，電力系統(tǒng)無(wú)論是發(fā)電還是供電，都能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)的運(yùn)行情況，從而對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行改善。因此，對(duì)智能電網(wǎng)的改造，其實(shí)質(zhì)是對(duì)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的更新，使繼電器的總體性能大大提高，對(duì)原有的輔助功能進(jìn)行了簡(jiǎn)化，從而提高了電力傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

1.3 減少電力網(wǎng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用

隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的輸配量可以得到優(yōu)化，從而進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。同時(shí)，大大提高了電力系統(tǒng)的傳輸效率，有效地解決了傳統(tǒng)輸電模式下的電力損失問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)智能電網(wǎng)，可以調(diào)節(jié)本地負(fù)載，提高電網(wǎng)的平衡性。

2 智能電網(wǎng)中繼電保護(hù)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

隨著智能化電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，電力系統(tǒng)將會(huì)從傳統(tǒng)的輸電模式中擺脫出來(lái)。當(dāng)然，在智能電網(wǎng)建設(shè)中，對(duì)繼電保護(hù)的使用應(yīng)給予足夠的重視，采取適當(dāng)?shù)拇胧?，可提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.1 適當(dāng)調(diào)整保護(hù)定值

由于智能電網(wǎng)具有高度的靈活性和不確定性，在其運(yùn)行中，存在著各種可能出現(xiàn)的情況，因此，對(duì)其進(jìn)行定值保護(hù)是非常重要的。當(dāng)電網(wǎng)的運(yùn)行模式發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的保護(hù)定值也要相應(yīng)地調(diào)整，以使保護(hù)的作用得到最大程度的發(fā)揮。由于電網(wǎng)中的傳感器數(shù)量眾多，其高靈敏度的特點(diǎn)使其容易受到外部環(huán)境的干擾，從而影響到保護(hù)的定值。同時(shí)，在電力網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必須密切注意周?chē)h(huán)境的變化，并分析其對(duì)保護(hù)定數(shù)值的影響，并根據(jù)實(shí)際情況，合理地調(diào)整保護(hù)定值，保證電網(wǎng)的正常工作。

2.2 改善繼電保護(hù)裝置的安全性

由于智能化電網(wǎng)的信息廣域化，使得安全自動(dòng)化設(shè)備的性能有了很大的提高，能夠最大限度地減少故障的發(fā)生，并為電網(wǎng)的運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)更加安全的條件。

2.3 繼電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)的變化

隨著電力系統(tǒng)的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)系統(tǒng)的信息采集和傳輸機(jī)制也相應(yīng)地發(fā)生了變化，從而使保護(hù)系統(tǒng)的工作效率得到了提高。另外，由于網(wǎng)絡(luò)共用信號(hào)的變化，相應(yīng)的保護(hù)裝置的配置也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，因此在信息分享時(shí)，應(yīng)注意分析保護(hù)裝置的配置狀況，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，以提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3 基于專(zhuān)家系統(tǒng)的定值固化設(shè)計(jì)

當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，需要對(duì)其輸出進(jìn)行分析，從而進(jìn)行故障分析。在這種情況下，定值固化技術(shù)是非?？尚械?，能夠?yàn)楦鞣N設(shè)備的整定提供工具，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。該方法是一種比較實(shí)用的方法，其特點(diǎn)是建立知識(shí)庫(kù)和推理兩個(gè)部分。尤其是知識(shí)庫(kù)的建設(shè)，指的是要?jiǎng)?chuàng)造出能夠滿足智能電網(wǎng)繼電保護(hù)要求的各種知識(shí)，包括知識(shí)標(biāo)識(shí)、知識(shí)分類(lèi)、知識(shí)維護(hù)等。而對(duì)于知識(shí)推理，則是通過(guò)分析處理的結(jié)果，得出相應(yīng)的定值固化方法，這個(gè)過(guò)程主要是推理的方向和沖突消除策略的確定。

3.1 建立知識(shí)庫(kù)

本文將面向?qū)ο蟮母拍钜氲綄?zhuān)家系統(tǒng)中，使得專(zhuān)家系統(tǒng)包含類(lèi)、子類(lèi)和客體三大部分。具體地說(shuō)，定值可以將所有的規(guī)則和方法都固定在一起，這樣才能將知識(shí)進(jìn)行歸類(lèi)，每一種固定的數(shù)值固定方式，都需要相應(yīng)的知識(shí)，通過(guò)文檔或者知識(shí)庫(kù)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，才能起到相應(yīng)的作用。

定值的固化包括兩個(gè)部分，分別是專(zhuān)業(yè)知識(shí)與通用知識(shí)。對(duì)于前者，僅能將其用于特定的電力系統(tǒng)，因而有很大的限制；而后者由于其通用性較強(qiáng)，其應(yīng)用領(lǐng)域也有所拓展。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)指南，結(jié)合電力系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，建立了相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)（如圖1所示）。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)知識(shí)的分類(lèi)，可以得到一次設(shè)備知識(shí)、互感器知識(shí)、二次設(shè)備知識(shí)。

圖1 知識(shí)分類(lèi)結(jié)構(gòu)圖

圖2 知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)框架

在圖2中顯示了知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在這個(gè)時(shí)候，知識(shí)和推理是分開(kāi)的，如果有新的知識(shí)，只需要對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行更新就可以了，這樣省去了修改程序的麻煩。繼電器的知識(shí)必須儲(chǔ)存在資料庫(kù)中，表2列出了有關(guān)其實(shí)用儲(chǔ)存格式。該方法具有較好的穩(wěn)定性，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可以對(duì)相關(guān)的專(zhuān)家進(jìn)行維護(hù)。尤其是當(dāng)系統(tǒng)投入使用后，其后續(xù)的維修工作就變得非常重要?；谥R(shí)的維護(hù)體系，增加了一種新的檢測(cè)方法，當(dāng)專(zhuān)家的知識(shí)庫(kù)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行分析，看看這些知識(shí)的格式是否符合規(guī)定。

表2 繼電保護(hù)知識(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)格式

3.2 知識(shí)推理

專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)施的決策策略將直接關(guān)系到專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)推理處理的質(zhì)量。在這樣的大環(huán)境下，對(duì)推理的機(jī)理進(jìn)行深入的研究是十分必要的。

從推理的角度來(lái)看，可以分為正向、反向和混合雙向推理。與此相比，前兩種方法都能高效地得出結(jié)論，但通常都有次序問(wèn)題。因此，筆者選擇了一個(gè)混合的雙向推理方法，詳細(xì)過(guò)程如圖3所示。

從圖3中可以看出，該方法遵循了先反后正的基本原理，首先采用反向推理方法，獲得相關(guān)的結(jié)論，然后再對(duì)正向推理進(jìn)行初始化運(yùn)算，再由正向推理得出最后的結(jié)論。

圖3 知識(shí)推理流程

根據(jù)啟發(fā)式搜索策略，進(jìn)行決策檢索，首先要獲取已過(guò)濾的數(shù)據(jù)，然后再與判斷機(jī)制進(jìn)行匹配，從而獲取相應(yīng)的知識(shí)和信息。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)深度優(yōu)先搜索的方法，進(jìn)行與相應(yīng)的策略的匹配，最后得到相應(yīng)的結(jié)果。

在此基礎(chǔ)上，提出了一種能有效地解決各類(lèi)沖突問(wèn)題的沖突消除策略。本文中，筆者充分考慮了設(shè)備類(lèi)型、保護(hù)設(shè)備型號(hào)等因素，并以此為約束條件，以消除沖突。在確定了一定的限制條件之后，系統(tǒng)才能進(jìn)行下一步的操作。

4 結(jié)論

總而言之，鑒于傳統(tǒng)的定值比對(duì)方法存在效率低以及其他風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題，本文提出了一種能夠?yàn)殡娋W(wǎng)安全運(yùn)行創(chuàng)造有利條件的定值固化體系。本系統(tǒng)適用于各類(lèi)儀器的使用，并使用統(tǒng)一的定值模板，結(jié)合模糊匹配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了首次匹配、關(guān)鍵詞匹配等功能，并對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行了比較和分析。在專(zhuān)家系統(tǒng)定值固化法的作用下，采用混合正反兩種推理方法，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的固化。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的仿真，實(shí)踐表明，本設(shè)計(jì)方案能夠?yàn)殡娋W(wǎng)的安全運(yùn)行提供可靠的保證。