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神經網絡的發展史范文1
1機械電子工程
1.1機械電子工程的發展史
20世紀是科學發展最輝煌的時期,各類學科相互滲透、相輔相成,機械電子工程學科也在這一時期應運而生,它是由機械工程與電子工程、信息工程、智能技術、管理技術相結合而成的新的理論體系和發展領域。隨著科學技術的不斷發展,機械電子工程也變的日益復雜。
機械電子工程的發展可以分為3個階段:第一階段是以手工加工為主要生產力的萌芽階段,這一時期生產力低下,人力資源的匱乏嚴重制約了生產力的發展,科學家們不得不窮極思變,引導了機械工業的發展。第二階段則是以流水線生產為標志的標準件生產階段,這種生產模式極大程度上提高了生產力,大批量的生產開始涌現,但是由于對標準件的要求較高,導致生產缺乏靈活性,不能適應不斷變化的社會需求。第三階段就是現在我們常見的現代機械電子產業階段,現代社會生活節奏快,亟需靈活性強、適應性強、轉產周期短、產品質量高的高科技生產方式,而以機械電子工程為核心的柔性制造系統正是這一階段的產物。柔性制造系統由加工、物流、信息流三大系統組合而成,可以在加工自動化的基礎之上實現物料流和信息流的自動化。
1.2機械電子工程的特點
機械電子工程是機械工程與電子技術的有效結合,兩者之間不僅有物理上的動力連結,還有功能上的信息連結,并且還包含了能夠智能化的處理所有機械電子信息的計算機系統。機械電子工程與傳統的機械工程相比具有其獨特的特點:
1)設計上的不同。機械電子工程并非是一門獨立學科,而是一種包含有各類學科精華的綜合性學科。在設計時,以機械工程、電子工程和計算機技術為核心的機械電子工程會依據系統配置和目標的不同結合其他技術,如:管理技術、生產加工技術、制造技術等。工程師在設計時將利用自頂向下的策略使得各模塊緊密結合,以完成設計;2)產品特征不同。機械電子產品的結構相對簡單,沒有過多的運動部件或元件。它的內部結構極為復雜,但卻縮小了物理體積,拋棄了傳統的笨重型機械面貌,但卻提高了產品性能。
機械電子工程的未來屬于那些懂得運用各種先進的科學技術優化機械工程與電子技術之間聯系的人,在實際應用當中,優化兩者之間的聯系代表了生產力的革新,人工智能的發展使得這一想法變成可能。
2人工智能
2.1人工智能的定義
人工智能是一門綜合了控制論、信息論、計算機科學、神經生理學、心理學、語言學、哲學等多門學科的交叉學科,是21世紀最偉大的三大學科之一。尼爾遜教授將人工智能定義為:人工智能是關于怎樣表示知識和怎樣獲得知識并使用知識的科學。溫斯頓教授則認為:人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作。至今為止,人工智能仍沒有一個統一的定義,筆者認為,人工智能是研究通過計算機延伸、擴展、模擬人的智能的一門科學技術。
2.2人工智能的發展史
2.2.1萌芽階段
17世紀的法國科學家B.Pascal發明了世界上第一部能進行機械加法的計算器轟動世界,從此之后,世界各國的科學家們開始熱衷于完善這一計算器,直到馮諾依曼發明第一臺計算機。人工智能在這一時期發展緩慢,但是卻積累了豐富的實踐經驗,為下一階段的發展奠定了堅實的基礎。
2.2.2第一個發展階段
在1956年舉辦的“侃談會”上,美國人第一次使用了“人工智能”這一術語,從而引領了人工智能第一個興旺發展時期。這一階段的人工智能主要以翻譯、證明、博弈等為主要研究任務,取得了一系列的科技成就,LISP語言就是這一階段的佼佼者。人工智能在這一階段的飛速發展使人們相信只要通過科學研究就可以總結人類的邏輯思維方式并創造一個萬能的機器進行模仿。
2.2.3挫折階段
60年代中至70年代初期,當人們深入研究人工智能的工作機理后卻發現,用機器模仿人類的思維是一件非常困難的事,許多科學發現并未逃離出簡單映射的方法,更無邏輯思維可言。但是,仍有許多科學家前赴后繼的進行著科學創新,在自然語言理解、計算機視覺、機器人、專家系統等方面取得了卓爾有效的成就。1972年,法國科學家發現了Prolog語言,成為繼LISP語言之后的最主要的人工智能語言。
2.2.4第二個發展階段
以1977年第五屆國際人工智能聯合會議為轉折點,人工智能進入到以知識為基礎的發展階段,知識工程很快滲透于人工智能的各個領域,并促使人工智能走向實際應用。不久之后,人工智能在商業化道路上取得了卓越的成就,展示出了頑強的生命力與廣闊的應用前景,在不確定推理、分布式人工智能、常識性知識表示方式等關鍵性技術問題和專家系統、計算機視覺、自然語言理解、智能機器人等實際應用問題上取得了長足的發展。
2.2.5平穩發展階段
由于國際互聯網技術的普及,人工智能逐漸由單個主體向分布式主體方向發展,直到今天,人工智能已經演變的復雜而實用,可以面向多個智能主體的多個目標進行求解。
3人工智能在機械電子工程中的應用
物質和信息是人類社會發展的最根源的兩大因素,在人類社會初期,由于生產力水平低,人類社會以物質為首要基礎,僅靠“結繩記事”的方法傳遞信息,但隨著社會生產力的不斷發展,信息的重要性不斷被人們發現,文字成為傳遞信息最理想的途徑,最近五十年間,網絡的普及給信息傳遞帶來了新的生命,人類進入到了信息社會,而信息社會的發展離不開人工智能技術的發展。不論是模型的建立與控制,還是故障診斷,人工智能在機械電子工程當中都起著處理信息的作用。
由于機械電子系統與生倶來的不穩定性,描述機械電子系統的輸入與輸出關系就變得困難重重,傳統上的描述方法有以下幾種:1)推導數學方程的方法;2)建設規則庫的方法;3)學習并生成知識的方法。傳統的解析數學的方法嚴密、精確,但是只能適用于相對簡單的系統,如線性定常系統,對于那些復雜的系統由于無法給出數學解析式,就只能通過操作來完成。現代社會所需求的系統日益復雜,經常會同時處理幾種不同類型的信息,如傳感器所傳遞的數字信息和專家的語言信息。由于人工智能處理信息時的不確定性、復雜性,以知識為基礎的人工智能信息處理方式成為解析數學方式的替代手段。
通過人工智能建立的系統一般使用兩類方法:神經網絡系統和模糊推理系統。神經網絡系統可以模擬人腦的結構,分析數字信號并給出參考數值;而模糊推理系統是通過模擬人腦的功能來分析語言信號。兩者在處理輸入輸出的關系上有相同之處也有不同之處,相同之處是:兩者都通過網絡結構的形式以任意精度逼近一個連續函數;不同之處是:神經網絡系統物理意義不明確,而模糊推理系統有明確的物理意義;神經網絡系統運用點到點的映射方式,而模糊推理系統運用域到域的映射方式;神經網絡系統以分布式的方式儲存信息,而模糊推理系統則以規則的方式儲存信息;神經網絡系統輸入時由于每個神經元之間都有固定聯系,計算量大,而模糊推理系統由于連接不固定,計算量較小;神經網絡系統輸入輸出時精度較高,呈光滑曲面,而模糊推理系統精度較低,呈臺階狀。
隨著社會的不斷發展,單純的一種人工智能方法已經不能滿足日益增長的社會需要,許多科學家開始研究綜合性的人工智能系統。綜合性的人工智能系統采用神經網絡系統與模糊推理系統相結合的方法,取長補短,以獲得更全面的描述方式,模糊神經網絡系統便是一成功范例。模糊神經網絡系統做到了兩者功能的最大融合,使信息在網絡各層當中找到一個最適合的完全表達空間。邏輯推理規則能夠對增強節點函數,為神經網絡系統提供函數連結,使兩者的功能達到最大化。
4結論
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關鍵字:機械電子工程 人工智能信息處理
中圖分類號: P756.6 文獻標識碼: A 文章編號:
傳統的機械工程一般分為兩大類,包括動力和制造。制造類工程包括機械加工、毛坯制造和裝配等生產工程,而動力類工程包括各式發電機。電子工程與傳統的機械工程相比而言,是比較新的學科,電子工程是傳統工程的革新,兩者于上世紀逐漸結合在一起。隨著人工智能技術的不斷發展 ,機械電子工程的能量連接、動能連接逐步發展為信息連接 ,使得機械電子工程具有了一定的人工智能。這種高效的智能化技術減少了繁重的機械生產,提高產量和經濟效益,使我們市場進入智能化。
一、傳統機械電子工程
1、機械電子工程的發展情況
機械電子工程是由機械工程與電子工程、信息技術、智能技術、管理技術相結合而成的新的理論體系和發展領域。隨著科學技術的不斷發展機械電子工程也變得日益復雜。
機械電子工程的發展可以分為三個階段 :第一階段是以手工加工為主要生產力的萌芽階段 ,這一時期生產力低下 ,人力資源的匱乏嚴重制約了生產力的發展 ,科學家們不得不窮極思變 ,引導了機械工業的發展。第二階段則是以流水線生產為標志的標準件生產階段 ,這種生產模式極大程度上提高了生產力 ,大批量的生產開始涌現 ,但是由于對標準件的要求較高 ,導致生產缺乏靈活性 ,不能適應不斷變化的社會需求。第三階段是現在我們常見的現代機械電子產業階段,而以機械電子工程為核心的柔性制造系統正是這一階段的產物。
2、機械電子工程的特點
1)設計上的不同。機械電子工程并非是一門獨立學科 ,而是一種包含有各類學科精華的綜合性學科。在設計時 ,以機械工程、電子工程和計算機技術為核心的機械電子工程會依據系統配置和目標的不同結合其他技術。工程師在設計時將利用自頂向下的策略使得各模塊緊密結合 ,以完成設計 ;
2)產品特征不同。機械電子產品的結構相對簡單 ,沒有過多的運動部件或元件。它的內部結構極為復雜 ,但卻縮小了物理體積 ,拋棄了傳統的笨重型機械面貌 ,但卻提高了產品性能。
二、 人工智能
1、 人工智能的概念分析
人工智能是一門綜合了控制論、信息論、計算機科學、神經生理學、心理學、語言學、哲學等多門學科的交叉學科 ,是 21 世紀最偉大的三大學科之一。 但是至今為止,人工智能沒有一個統一的定義。筆者認為 ,人工智能是研究通過計算機延伸、擴展、模擬人的智能的一門科學技術。
2、 人工智能的發展史
1)人工智能的初期階段
17 世紀的法國科學家 B.Pascal 發明了世界上第一部能進行機械加法的計算器轟動世界 ,從此之后 ,世界各國的科學家們開始熱衷于完善這一計算器 ,直到馮諾依曼發明第一臺計算機。人工智能在這一時期發展緩慢 ,但是卻積累了豐富的實踐經驗 ,為下一階段的發展奠定了堅實的基礎。
2)第一個成長階段
在 1956 年舉辦的“侃談會”上 ,美國人第一次使用了“人工智能”這一術語。這一階段的人工智能主要以翻譯、證明、博弈等為主要研究任務 , LISP 語言就是這一階段的佼佼者。人工智能在這一階段的飛速發展使人們相信只要通過科學研究就可以總結人類的邏輯思維方式并創造一個萬能的機器進行模仿。
3)比較困難的階段
60 年代中至 70 年代初期 ,當人們深入研究人工智能的工作機理后卻發現 ,用機器模仿人類的思維是一件非常困難的事 ,許多科學發現并未逃離出簡單映射的方法 ,更無邏輯思維可言。但是 整理,仍有許多科學家前赴后繼的進行著科學創新 ,在自然語言理解、計算機視覺、機器人、專家系統等方面取得了卓爾有效的成就。1972 年 ,法國科學家發現了 Prolog 語言 ,成為繼 LISP 語言之后的最主要的人工智能語言。
4)中期平穩階段
以 1977 年第五屆國際人工智能聯合會議為轉折點 ,人工智能進入到以知識為基礎的發展階段 ,知識工程很快滲透于人工智能的各個領域 ,并促使人工智能走向實際應用。不久以后,人工智能在商業化道路上取得了卓越的成就,展示出了頑強的生命力與廣闊的前景。在不確定推理、分布式人工智能、常識性知識表示方式等關鍵性技術問題和專家系統、計算機視覺、自然語言理解、智能機器人等實際應用問題上取得了長足的發展。
5)平穩成長階段
由于國際互聯網技術的普及 ,人工智能逐漸由單個主體向分布式主體方向發展 ,直到今天 ,人工智能已經演變的復雜而實用 ,可以面向多個智能主體的多個目標進行求解。
最近五十年間 ,網絡的普及給信息傳遞帶來了新的生命 ,人類進入到了信息社會 ,而信息社會的發展離不開人工智能技術的發展。不論是模型的建立與控制 ,還是故障診斷 ,人工智能在機械電子工程當中都起著處理信息的作用。
由于機械電子系統與生俱來的不穩定性 ,描述機械電子系統的輸入與輸出關系就變得困難重重 ,傳統上的描述方法有以下幾種 :1)推導數學方程的方法 ;2)建設規則庫的方法 ;3)學習并生成知識的方法。傳統的解析數學的方法嚴密、精確 ,但是只能適用于相對簡單的系統?,F代社會所需求的系統日益復雜 ,經常會同時處理幾種不同類型的信息。由于人工智能處理信息時的不確定性、復雜性 ,以知識為基礎的人工智能信息處理方式成為解析數學方式的替代手段。
通過人工智能建立的系統一般使用兩類方法 :神經網絡系統和模糊推理系統。神經網絡系統可以模擬人腦的結構 ,分析數字信號并給出參考數值 ;而模糊推理系統是通過模擬人腦的功能來分析語言信號。兩者在處理輸入輸出的關系上有相同之處也有不同之處:神經網絡系統物理意義不明確 ,而模糊推理系統有明確的物理意義 ;神經網絡系統運用點到點的
映射方式 ,而模糊推理系統運用域到域的映射方式 ;神經網絡系統以分布式的方式儲存信息 ,而模糊推理系統則以規則的方式儲存信息 ;神經網絡系統輸入時由于每個神經元之間都有固定聯系 ,計算量大 ,而模糊推理系統由于連接不固定 ,計算量較小 ;神經網絡系統輸入輸出時精度較高 ,呈光滑曲面 ,而模糊推理系統精度較低 ,呈臺階狀。
隨著社會的不斷發展,單純的一種人工智能方法已經不能滿足日益增長的社會需要,許多科學家開始研究綜合性的人工智能系統。綜合性的人工智能系統采用神經網絡系統與模糊推理系統相結合的方法,取長補短,以獲得更全面的描述方式,模糊神經網絡系統便是一成功范例。模糊神經網絡系統做到了兩者功能的最大融合 ,使信息在網絡各層當中找到一個最適合的完全表達空間。邏輯推理規則能夠對增強節點函數 ,為神經網絡系統提供函數連結 ,使兩者的功能達到最大化。
三、 結論
21世紀的科學技術發展的越來越快,智能化已經大范圍覆蓋了國際市場,不論工業中還是電子商務,都以及成為經濟快速運行的動力。為國家提供高技術的便利,為其注入新的概念,使其更為廣泛的應用。著實做到了作業內外一體化,數據搜集自動化,系統智能化。人工智能與機械電子相結合能夠促進生產力的快速發展,把我國的相關經濟產業鏈帶動了起來。在這新興科技的引領下,我國的經濟將邁向更高的階梯。
參考文獻
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[2]陳慶霞.人工智能研究綱領的發展歷程和前景[J].科技信息,2009,33.
[3]史忠植.高整理級人工智能[M].科學出版社,2006.
神經網絡的發展史范文3
【關鍵詞】電力系統;繼電保護;技術;發展現狀
一、微機繼電保護的主要特點
根據,研究和實踐證明 ,與傳統的繼 電保護相 比較 ,微機保護有許多優點 ,其主要特點如下改善和提高繼 電保護 的動作特征 和性 能 ,動作正確率高。主要表現在能得 到常規保護不易獲得的特性 其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護 可引進 自動控制 、新的數學理論和技術 ,如自適應 、狀態預測 、模糊控制及人工神經網絡等 ,其運行高正確率也已在實踐中得到證明 ??梢苑奖愕財U充其他輔助功能 。如故障錄波 、波形分析等 ,可 以方便地附加低頻減載 、自動重合閘、故障錄波 、故障測距等功能 。工藝 結構條 件優越 。體現 在 硬件 比較 通用 ,制造容易統一標準 裝置體積小 ,減少了盤位數量 功耗低 。可靠性容易提高 。體現在數字元件的特性不易受溫度變化 、電源波動、使用年限、元件更換的影響 且 自檢和巡檢能力強 ,可用軟件方法檢測主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。使用靈 活方便 ,人機界面越來越友好 。其維護調試也更方便 ,從而縮短維修時間 同時依據運行經驗,在現場可通過軟件方法改變特性 、結構 ??梢赃M行遠方監控 。微機保護裝置具有串行通信功能 ,與變電所微機監控系統的通信聯絡使微機保護具有遠方監控特性 。
二、微機繼電保護的發展史
電力系統繼電保護的發展經歷了機電型 、整流型 、晶體管型和集成電路型幾個階段后 ,現在發展到了微機保護階段 。微機繼電保護指的是以數字式計算機 、(包括微型機) 為基礎而構成的繼 電保護。它起源于20世紀60年代中后期 ,是在英國、澳大利亞和美國的一些學者的倡導下開始進行研究的。60年代中期 ,有人提 出用小型計算機實現繼 電保護的設想 但是由于當時計算機的價格昂貴 ,同時也無法滿足高速繼電保護的技術要求 ,因此沒有在保護方面取得實際應用 ,但 由此開始了對計算機繼電保護理論計算方法和程序結構的大量研究 ,為后來的繼電保護發展奠定了理論基礎 。計算機技術在 年代初期和中期出現了重大突破 ,大規模集成電路技術的飛速發展 ,使得微型處理器和微型計算機進人了實用階段 。價格 的大幅度下降 ,可靠性 、運算速度的大幅度提高 ,促使計算機繼 電保護的研究 出現 了。在70年代后期 ,
出現了比較完善的微機保護樣機 ,并投人到電力系統 中試運行 80年代 ,微機保護在硬件結構和軟件技術方面 日趨成熟 ,并已在一些國家推廣應用 。90年代 ,電力系統繼 電保護技術發展到了微機保護時代 ,它是繼電保護技術發展歷史過程中的第四代。
三、我國繼電保護發展現狀
我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究 ,高等院校和科研院所起著先導的作用 。華中理工大學 、東南大學 、華北 電力學院 、西安交通大學 、天津大學 、上海交通大學 、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理 、不同型式的微機保護裝置 。1984年原華北 電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定 ,并在系統中得應用 ,揭開 了我 國繼 電保護發展史上新的一頁 ,為微機保護的推廣開辟 了道路 。在主設備保護方面 ,東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護 、發 電機保護 和發 電機 、壓器組保 護也相繼 于1993、1996年通過鑒定 ,投人運行 。南京電力 自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于 年通過鑒定 。天津大學與南京 電力 自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護 ,西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故 障分量方向高頻保護也相繼于 ” 年通過鑒定 至此 ,不同原理 、不同機型 的微機線路和主設備保護各具特色 ,為電力 系統提供了一批 新一代性 能優良、功能齊全 、工作可靠的繼 電保護裝置 。可 以說90年代開始我國繼電保護技術已進人 了微機保護的時代。隨著微機保護裝置的研究 ,在微機保護軟件、算法等方面也取得 了很多理論成果 ,并且應用于實際之中。
四 、繼電保護的未來發展
繼電保護技術發展趨勢 向計算機化 、網絡化、智能化和保護、控制 、測量 、數據通信一體化發展 。隨著計算機技術的飛速發展及計算機在電力系統繼電保護領域中的普遍應用 ,新的控制原理和方法被不斷應用于計算機繼電保護中 以期取得更好的
效果 ,從而使微機繼 電保護的研究向更高的層次發展 ,出現了一些引人注 目的新趨勢。
1.保護 、控制 、測量 、數據通信一體化在實現繼 電保護的計算機化和 網絡化的條件下 ,保護裝置實際上就是一 臺高性能 、多功能的計算機 ,是整個電力系統計算機 網絡上的一個智能終端 。它可從網上獲取 電力系統運行和故障的任何信息和數據 ,也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制 中心或任一終端。因此 ,每個微機保護裝置不但可完成繼 電保護功能 ,而且在無故 障正常運行情況下還可完成測量 、
控制 、數據通信功能 ,亦即實現保護、控制 、測量、數據通信一體化 。
目前 ,為了測量 、保護和控制的需要 ,室外變電站的所有設備 ,如變壓器 、線路等的二次電壓 、電流都必須用控制 電纜引到主控室 。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資 ,而且使二次 回路非常復雜。但是如果將上述的保護 、
控制 、測量 、數據通信一體化 的計算機裝置 ,就地安裝在室外變電站的被保護設備旁 ,將被保護設備的電壓 、電流量在此裝保護 、控制 、測量 、數據通信一體化在實現繼 電保護的計算機化和 網絡化的條件下 ,保護裝置實際上就是一 臺高性能 、多功能的計算機 ,是整個電力系統計算機 網絡上的一個智能終端 。它可從網上獲取 電力系統運行和故障的任何信息和數據 ,也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制 中心或任一終端。因此 ,每個微機保護裝置不但可完成繼 電保護功能 ,而且在無故 障正常運行情況下還可完成測量 、控制 、數據通信功能 ,亦即實現保護、控制 、測量、數據通信一體化 。
目前 ,為了測量 、保護和控制的需要 ,室外變電站的所有設備 ,如變壓器 、線路等的二次電壓 、電流都必須用控制 電纜引到主控室 。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資 ,而且使二次 回路非常復雜。但是如果將上述的保護 、控制 、測量 、數據通信一體化 的計算機裝置 ,就地安裝在室外變電站的被保護設備旁 ,將被保護設備的電壓 、電流量在此裝置內轉換成數字量后 通過計算機 網絡送到主控室 ,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質 ,還可免除電磁干擾 。現在光電流互感器OTA和光電壓互感器(OTA)
已在研究實驗階段!將來必然在電力系統中得到應用。在采用OTA和OTA的情況下,保護裝置應放在距OTA和OTA最 近 的地方 ,亦 即應 放在被保護設備 附近 。和 的光信號輸人到一體化裝置中并轉換成電信號后 ,一方面用作保護的計算判斷另一方面作為測量量 ,通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到一體化裝 置 ,由一體化裝 置執行 斷路器 的操作。1992年天津大學提 出了保護 、控制 、測量 、通信一體化問題 , TMS320C25數字信號處理器(DSP0)為基礎的一個保護、控制、測量 、數據通信一體化裝置 。
工神經網絡在繼電保護中的應用 年來 ,人工智能技術如神經網絡 、遺傳算法 、化規劃 、模糊邏輯等在 電力系統各個領域都得到應用 ,在繼電保護領域應用的研究也已開始 。
神網絡是一種非線性映射的方法 ,很多難以列出方絡方法則可迎刃而解 。
例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡 電阻的短路就是一非線性問題 ,距離保護很難正確作出故障位置的判別 ,從而造成誤動或拒動 如果用神經網絡方法 ,經
過大量故障樣本的訓練 ,只要樣本集 中充分考慮了各種情況 ,則在發生任何故障時都可正確判別 。其它如遺傳算法 、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適 當結合可使求解速度更快 。天津大學從 年起進行神經網絡式繼電保護的研究 ,已取得初步成果 。可以預見 ,人工智能技術在繼 電保護領域必將得 到應用 ,并解決用常規方法難以解決的間題變電所綜合 自動化技術現代計算機技術 、通信技術和網絡技術為改變變電站目前監視 、控制 、保護和計量裝置及系統分割的狀態提供了優化組合和系統集成的技術基礎 。高壓 、超高壓變電站正面臨著一場技術創新 。繼電保護和綜合 自動化的緊密結合已成為可能 它表現在集成與資源共享 、遠方控制與信息共享。以遠方終端單元 、微機保護裝置為核心 ,將變電所的控制 、信號 、測量 、計費等回路納入計算機系統 ,取代傳統的控制保護屏 ,能夠降低變電所的占地面積和設備投資 ,提高二次系統的可靠性 。隨著微機性能價格 比的不 斷提高 ,現代通信技術的迅 速發展 ,以及標準化規約 的陸續推 出 ,變電站綜合 自動化成了熱門話題 。
目前 ,用于變電站的監視 、控制 、保護 ,包括故障錄波 、緊急控制裝置 ,雖然已實現了微機數字化 ,但幾乎都是功能單一的獨立裝置 ,各個裝置缺乏整體協調和功能的調優 ,且功能交叉 ,輸人信息不能共享 ,接線復雜 ,從整體上降低了可靠性 ,同時不能充分利用微機數據處理的強大功能和速度 ,經濟上也是一種浪費 ?,F在廣泛應用 的變電站 自動化系統為常規 自動化系統 ,它應用 自動控制技術 、計算機數據采集和處理技術 、通信技術 ,代替人工對變電站進行正常運行的監視 、操作、電壓無功控制 、量測記錄和統計分析 、故障運行 的監視 、報警和事件順序記錄與運行操作 ,大多不涉及繼 電保護 、緊急控制、故障錄波 、 、維修狀態信息處理等功能 ,功能相對 比較簡單。競爭的電力市場將促進新的 自動化技術的開發和應用 ,在經濟效益的驅動下 ,變電站將向集成自動化方向發展 。根據變電站 自動化集成的程度 ,可將未來的 自動化 系統分為協調 型 自動化和集成型 自動化 。協調型 自動化仍然保留間隔內各 自獨立的控制 、保護等裝置 ,各 自采集數據并執行相應的輸出功能 ,通過統一的通信網絡與站級相連 ,在站級建立一個統一的計算機系統 ,進行個功能的協調 。而集成型 自動化既在間隔級 ,又在站級對各個功能進行優化組合 ,是現代控制技術 、計算機技術和通信技術在變 電站 自動化 系統的綜合應用 。所謂集成型 自動化系統是將 間隔的控制 、保護 、故障錄波 、事件記錄和運行支持系統的數據處理等功能集成在一個統一的多功能數字裝置內,間隔內部和間隔間以及 間隔同站級 間的通信用少量的光纖總線實現 ,取消傳統的硬線連接 。
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【關鍵詞】繼電保護現狀發展
一、繼電保護發展現狀
電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求,電子技術、計算機技術與通信技術的飛速發展又為繼電保護技術的發展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護技術得天獨厚,在40余年的時間里完成了發展的4個歷史階段。
建國后,我國繼電保護學科、繼電保護設計、繼電器制造工業和繼電保護技術隊伍從無到有,在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。50年代,我國工程技術人員創造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設備性能和運行技術[1],建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經驗的繼電保護技術隊伍,對全國繼電保護技術隊伍的建立和成長起了指導作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術,建立了我國自己的繼電器制造業。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設計、制造、運行和教學的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術的發展奠定了堅實基礎。
自50年代末,晶體管繼電保護已在開始研究。60年代中到80年代中是晶體管繼電保護蓬勃發展和廣泛采用的時代。其中天津大學與南京電力自動化設備廠合作研究的500kV晶體管方向高頻保護和南京電力自動化研究院研制的晶體管高頻閉鎖距離保護,運行于葛洲壩500kV線路上[2],結束了500kV線路保護完全依靠從國外進口的時代。
在此期間,從70年代中,基于集成運算放大器的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產、應用仍處于主導地位,這是集成電路保護時代。在這方面南京電力自動化研究院研制的集成電路工頻變化量方向高頻保護起了重要作用[3],天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線路上運行。
我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究[4],高等院校和科研院所起著先導的作用。華中理工大學、東南大學、華北電力學院、西安交通大學、天津大學、上海交通大學、重慶大學和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原華北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定,并在系統中獲得應用[5],揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面,東南大學和華中理工大學研制的發電機失磁保護、發電機保護和發電機?變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定,投入運行。南京電力自動化研究院研制的微機線路保護裝置也于1991年通過鑒定。天津大學與南京電力自動化設備廠合作研制的微機相電壓補償式方向高頻保護,西安交通大學與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護也相繼于1993、1996年通過鑒定。至此,不同原理、不同機型的微機線路和主設備保護各具特色,為電力系統提供了一批新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果??梢哉f從90年代開始我國繼電保護技術已進入了微機保護的時代。
二、繼電保護的未來發展
繼電保護技術未來趨勢是向計算機化,網絡化,智能化,保護、控制、測量和數據通信一體化發展。
1計算機化
隨著計算機硬件的迅猛發展,微機保護硬件也在不斷發展。原華北電力學院研制的微機線路保護硬件已經歷了3個發展階段:從8位單CPU結構的微機保護問世,不到5年時間就發展到多CPU結構,后又發展到總線不出模塊的大模塊結構,性能大大提高,得到了廣泛應用。華中理工大學研制的微機保護也是從8位CPU,發展到以工控機核心部分為基礎的32位微機保護。
南京電力自動化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎的微機線路保護,已得到大面積推廣,目前也在研究32位保護硬件系統。東南大學研制的微機主設備保護的硬件也經過了多次改進和提高。天津大學一開始即研制以16位多CPU為基礎的微機線路保護,1988年即開始研究以32位數字信號處理器(DSP)為基礎的保護、控制、測量一體化微機裝置,目前已與珠海晉電自動化設備公司合作研制成一種功能齊全的32位大模塊,一個模塊就是一個小型計算機。采用32位微機芯片并非只著眼于精度,因為精度受A/D轉換器分辨率的限制,超過16位時在轉換速度和成本方面都是難以接受的;更重要的是32位微機芯片具有很高的集成度,很高的工作頻率和計算速度,很大的尋址空間,豐富的指令系統和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數據總線、地址總線都是32位的,具有存儲器管理功能、存儲器保護功能和任務轉換功能,并將高速緩存(Cache)和浮點數部件都集成在CPU內。
電力系統對微機保護的要求不斷提高,除了保護的基本功能外,還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間,快速的數據處理功能,強大的通信能力,與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力,高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。在計算機保護發展初期,曾設想過用一臺小型計算機作成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差,這個設想是不現實的。現在,同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機,因此,用成套工控機作成繼電保護的時機已經成熟,這將是微機保護的發展方向之一。天津大學已研制成用同微機保護裝置結構完全相同的一種工控機加以改造作成的繼電保護裝置。這種裝置的優點有:(1)具有486PC機的全部功能,能滿足對當前和未來微機保護的各種功能要求。(2)尺寸和結構與目前的微機保護裝置相似,工藝精良、防震、防過熱、防電磁干擾能力強,可運行于非常惡劣的工作環境,成本可接受。(3)采用STD總線或PC總線,硬件模塊化,對于不同的保護可任意選用不同模塊,配置靈活、容易擴展。
繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經濟效益和社會效益,尚須進行具體深入的研究。
2網絡化
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱,使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化。它深刻影響著各個工業領域,也為各個工業領域提供了強有力的通信手段。到目前為止,除了差動保護和縱聯保護外,所有繼電保護裝置都只能反應保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件,縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。國外早已提出過系統保護的概念,這在當時主要指安全自動裝置。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務),還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,確保系統的安全穩定運行。顯然,實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來,亦即實現微機保護裝置的網絡化。這在當前的技術條件下是完全可能的。
對于一般的非系統保護,實現保護裝置的計算機聯網也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多,則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確。對自適應保護原理的研究已經過很長的時間,也取得了一定的成果,但要真正實現保護對系統運行方式和故障狀態的自適應,必須獲得更多的系統運行和故障信息,只有實現保護的計算機網絡化,才能做到這一點。
對于某些保護裝置實現計算機聯網,也能提高保護的可靠性。天津大學1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護的原理[6],初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統的集中式母線保護分散成若干個(與被保護母線的回路數相同)母線保護單元,分散裝設在各回路保護屏上,各保護單元用計算機網絡聯接起來,每個保護單元只輸入本回路的電流量,將其轉換成數字量后,通過計算機網絡傳送給其它所有回路的保護單元,各保護單元根據本回路的電流量和從計算機網絡上獲得的其它所有回路的電流量,進行母線差動保護的計算,如果計算結果證明是母線內部故障則只跳開本回路斷路器,將故障的母線隔離。在母線區外故障時,各保護單元都計算為外部故障均不動作。這種用計算機網絡實現的分布式母線保護原理,比傳統的集中式母線保護原理有較高的可靠性。因為如果一個保護單元受到干擾或計算錯誤而誤動時,只能錯誤地跳開本回路,不會造成使母線整個被切除的惡性事故,這對于象三峽電站具有超高壓母線的系統樞紐非常重要。
由上述可知,微機保護裝置網絡化可大大提高保護性能和可靠性,這是微機保護發展的必然趨勢。
3保護、控制、測量、數據通信一體化
在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據,也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此,每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能,亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。
目前,為了測量、保護和控制的需要,室外變電站的所有設備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數據通信一體化的計算機裝置,就地安裝在室外變電站的被保護設備旁,將被保護設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后,通過計算機網絡送到主控室,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質,還可免除電磁干擾?,F在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段,將來必然在電力系統中得到應用。在采用OTA和OTV的情況下,保護裝置應放在距OTA和OTV最近的地方,亦即應放在被保護設備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉換成電信號后,一方面用作保護的計算判斷;另一方面作為測量量,通過網絡送到主控室。從主控室通過網絡可將對被保護設備的操作控制命令送到此一體化裝置,由此一體化裝置執行斷路器的操作。1992年天津大學提出了保護、控制、測量、通信一體化問題,并研制了以TMS320C25數字信號處理器(DSP)為基礎的一個保護、控制、測量、數據通信一體化裝置。
4智能化
近年來,人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用,在繼電保護領域應用的研究也已開始[7]。神經網絡是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復雜的非線性問題,應用神經網絡方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題,距離保護很難正確作出故障位置的判別,從而造成誤動或拒動;如果用神經網絡方法,經過大量故障樣本的訓練,只要樣本集中充分考慮了各種情況,則在發生任何故障時都可正確判別。其它如遺傳算法、進化規劃等也都有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快。天津大學從1996年起進行神經網絡式繼電保護的研究,已取得初步成果[8]??梢灶A見,人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用,以解決用常規方法難以解決的問題。
三、結束語
建國以來,我國電力系統繼電保護技術經歷了4個時代。隨著電力系統的高速發展和計算機技術、通信技術的進步,繼電保護技術面臨著進一步發展的趨勢。國內外繼電保護技術發展的趨勢為:計算機化,網絡化,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化,這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務,也開辟了活動的廣闊天地。
參考文獻
1王梅義.高壓電網繼電保護運行技術.北京:電力工業出版社,1981
2HeJiali,ZhangYuanhui,YangNianci.NewTypePowerLineCarrierRelayingSystemwithDirectionalComparisonforEHVTransmissionLines.IEEETransactionsPAS-103,1984(2)
3沈國榮.工頻變化量方向繼電器原理的研究.電力系統自動化,1983(1)
4葛耀中.數字計算機在繼電保護中的應用.繼電器,1978(3)
5楊奇遜.微型機繼電保護基礎.北京:水利電力出版社,1988
6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBusProtection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)
神經網絡的發展史范文5
【關鍵詞】電力系統;繼電保護;網絡化;一體化;智能化
1.繼電保護的意義
電力系統運行中常會出現故障和一些異常運行狀態,而這些現象會發展成事故,使整個系統或其中一部分不能正常工作,從而造成對用戶少送電、停止送電或電能質量降低到不能容許的地步,甚至造成設備損壞和人身傷亡。而電力系統各元件之間是通過電或磁建立的聯系,任何一元件發生故障時,都可能立即在不同成度上影響到系統的正常運行。因此,切除故障元件的時間常常要求短到1/10s甚至更短。而這個任務靠人完成是不可能的,所以要有一套自動裝置來執行這一任務。繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務),還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統的運行和故障信息的數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,實現微機保護裝置的網絡化。這樣,繼電保護裝置能夠得到的系統故障信息愈多,對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確,大大提高保護性能和可靠性。
2.繼電保護現狀
2.1國內繼電保護現狀
1984年原東北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定,并在系統中獲得應用,揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面,關于發電機失磁保護、發電機保護和發電機―――變壓器組保護、微機線路保護裝置、微機相電壓補償方式高頻保護、正序故障分量方向高頻保護等也相繼通過鑒定,至此,不同原理、不同機型的微機線路保護裝置為電力系統提供了新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。
到90年代,隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果,此時,我國繼電保護技術進入了微機保護的時代。
2.2國外繼電保護現狀
國外的繼電保護已經走過了一個多世紀的歷程。上世紀9 0年代,隨著微機保護的發展,不斷有新的改善繼電保護性能的原理和方案出現,這些原理和方案同時也對微機保護裝置硬件提出了更高的要求。由于集成電路和計算機技術的飛速發展,微機保護裝置硬件的發展也十分迅速,結構更加合理,性能更加完善。近年來,與微機保護領域密切相關的其它領域的飛速發展給微機保護帶來了全新的革命。國外微機保護發展了近十五年,經歷了三代保護設計上的更新換代,并以微處理器技術與多種已被提出并被可靠證明和廣泛應用的算法相結合為基礎,不斷為新型微機保護的開發和完善創造著良好的實現條件。
3.電力系統繼電保護前景
在未來,微機保護的發展趨勢集中體現在硬件上高度的集成化、標準化、性能上高度的開放化,軟件上的多功能化。其目的是使微機保護系統在實現功能日益完善的軟硬件基礎上實現保護系統運行及性能價格比的最優化結構。
3.1計算機化
隨著計算機硬件的發展,微機保護硬件得到了有力的技術支持,取得了迅速發展。電力系統對微機保護的要求不斷提高,除了保護的基本功能外,還應具有大容量故障信息和數據的長期存放空間,快速的數據處理功能,強大的通信能力,與其它保護、控制裝置和調度聯網以共享全系統數據、信息和網絡資源的能力,高級語言編程等。這就要求微機保護裝置具有相當于一臺PC機的功能。
現在,同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機。因此,用成套工控機做成繼電保護的時機已經成熟,這將是微機保護的發展方向之一。繼電保護裝置的計算機化是不可逆轉的發展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經濟效益和社會效益,尚須進行具體深入的研究。
3.2網絡化
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱。由于缺乏強有力的數據通信手段,目前的繼電保護裝置只能反映保護安裝處的電氣量,切除故障元件,縮小事故影響范圍。于是,人們提出了系統保護的概念,將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡聯接起來,實現繼電保護能保證全系統的安全穩定運行,即每個保護單元都能分享全系統的運行和故障信息的數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,確保系統的安全穩定運行。要真正實現保護對電力系統運行方式和故障狀態的自適應,必須獲得更多的系統運行和故障信息,只有實現保護的計算機網絡化,才能做到這一點。
3.3保護、控制、測量、數據通信一體化
在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端,它可以從網上獲得電力系統運行和故障的任何信息和數據,也可將它獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心的任一終端,因此,每個微機保護裝置不但可以完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可以完成測量、控制、數據通信功能,亦即實現保護、控制、測量、數據通信一體化。
3.4智能化
近年來,人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用,在繼電保護領域的研究也已開始。神經網絡是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求解的復雜非線性問題,應用神經網絡的方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側系統電勢角度擺開情況下發生經過渡電阻的短路就是一非線性問題,距離保護很難正確作出故障位置的判別,其它如遺傳算法、進化規劃等也有其獨特的求解復雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結合可使求解速度更快??梢灶A見,人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用,以解決用常規方法難以解決的問題。
4.結束語
鑒于電力系統的被保護元件發生故障時,繼電保護裝置應能自動、迅速,有選擇地將故障元件從電力系統中切除,以保證無故障部分迅速恢復正常運行,并使故障件免于繼續遭受損害的特點,如何在今后確保繼電保護的更可靠運行,牽涉繼電保護可持續發展的重要課題,因此全面研究繼電保護發展趨勢,有著十分重要的現實意義。■
【參考文獻】
[1]吳斌,劉沛,陳德樹.繼電保護中的人工智能及其應用.電力系統自動化,1995.
[2]陳德樹.計算機繼電保護原理與技術[M].北京:水利電力出版社,1992.
[3]王維儉.電力系統繼電保護基本原理[M].北京:清華大學出版社,1991.
神經網絡的發展史范文6
關鍵詞:繼電保護技術;電力系統;應用
中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A
引言:近年來,隨著電子及計算機通信技術的快速發展為繼電保護技術的發展注入了新的活力,同時也給繼電保護技術不斷的提出了新的要求。作為繼電保護技術如何才能有效的遏制故障,使電力系統的運行效率及運行質量得到有效的保障,是繼電保護工作技術人員需要解決的技術問題。
1.繼電保護發展的現狀
上世紀60年代到80年代是晶體管繼電保護技術蓬勃發展和廣泛應用的時期。70年代中期起,基于集成運算放大器的集成電路保護投入研究,到80年代末集成電路保護技術已形成完整系列,并逐漸取代晶體管保護技術,集成電路保護技術的研制、生產、應用的主導地位持續到90年代初。與此同時,我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究,高等院校和科研院所起著先導的作用,相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。1984年原東北電力學院研制的輸電線路微機保護裝置首先通過鑒定,并在系統中獲得應用,揭開了我國繼電保護發展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主設備保護方面,關于發電機失磁保護、發電機保護和發電機-變壓器組保護、微機線路保護裝置、微機相電壓補償方式高頻保護、正序故障分量方向高頻保護等也相繼通過鑒定,至此,不同原理、不同機型的微機線路保護裝置為電力系統提供了新一代性能優良、功能齊全、工作可靠的繼電保護裝置。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果,此時,我國繼電保護技術進入了微機保護的時代。
目前,繼電保護向計算機化、網絡化方向發展,保護、控制、測量、數據通信一體化和人工智能化對繼電保護提出了艱巨的任務,也開辟了研究開發的新天地。隨著改革開放的不斷深入、國民經濟的快速發展,電力系統繼電保護技術將為我國經濟的大發展做出貢獻。
2.電力系統繼電保護裝置的基本要求
(1)速動性。是指保護裝置應盡可能快地切除短路故障??s短切除故障的時間以減輕短路電流對電氣設備的損壞程度,加快系統電壓的恢復,從而為電氣設備的自啟動創造了有利條件,同時還提高了發電機并列運行的穩定性。(2)可靠性。保護裝置如不能滿足可靠性的要求,反而會成為擴大事故或直接造成故障的根源。為確保保護裝置動作的可靠性,必須確保保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試正確無誤;同時要求組成保護裝置的各元件的質量可靠、運行維護得當、系統簡化有效,以提高保護的可靠性。(3)選擇性。當供電系統中發生故障時,繼電保護裝置應能選擇性地將故障部分切除。首先斷開距離故障點最近的斷路器,以保證系統中其它非故障部分能繼續正常運行。(4)靈敏性。保護裝置靈敏與否一般用靈敏系數來衡量。在繼電保護裝置的保護范圍內,不管短路點的位置如何、不論短路的性質怎樣,保護裝置均不應產生拒絕動作;但在保護區外發生故障時,又不應該產生錯誤動作。
3.繼電保護技術的配置和運用
3.1繼電保護裝置的作用繼電保護裝置在供電系統中具有極其重要的作用,在電力系統發生故障時,必須要通過保護裝置將故障及時排除,以防發生更大的故障。當電力設備處于具有危害性的不正常的工作狀態時,保護裝置必須及時發出警報信號報知給工作人員,以便其及時消除不正常的工作狀態,防止電力設備和元器件發生損害,從而導致電力事故的發生。
3.2繼電保護裝置的基本原理
電力系統發生短路故障以后,電流會驟增,電壓會驟降,電路測量阻抗會減小,電流和電壓之間的相位角會發生變化,這些參數的變化能構成原理不同的繼電保護,比如電流增大會構成過電流、電流阻斷保護;電壓降低會構成低電壓保護。
3.3繼電保護裝置的運用
工廠和企業的高壓供電系統和變電站都會運用到繼電保護裝置。在高壓供電系統分母線繼電保護的應用中,分段母線不并列運行時裝設的是電流速斷保護和過電流保護,但是在斷路器合閘的瞬間才會投入,合閘后就會自動解除。配電所的負荷等級如果較低,就可以不裝設保護裝置。變電站常見的繼電保護裝置有線路保護、母聯保護、電容器保護、主變保護等。
(1)線路保護,通常采用二段式或者三段式的電流保護。其中一段是電流速斷保護,二段是限時電流速斷保護,三段是過電流保護。(2)母聯保護 ,限時電流保護裝置聯同過電流保護裝置一起裝設。(3)電容器保護,包括過流保護、過壓保護、零序電壓保護和失壓保護。(4)主變保護,包括主保護 (重瓦斯保護、差動保護),后備保護(復合電壓過負荷保護、過流保護)繼電保護技術在目前已經得到飛速的發展,各種各樣的微機保護裝置正逐漸被投入使用,微機保護裝置是有各種不同,但是其基本原理和目的都是一樣的。
4.電力系統繼電保護發展趨勢
4.1網絡化發展趨勢
計算機網絡作為信息和數據通信工具已成為信息時代的技術支柱,使人類生產和社會生活的面貌發生了根本變化,它深刻影響著各個工業領域并為之提供了強有力的通信手段。多年來,繼電保護的作用也只限于切除故障元件、縮小事故影響范圍,這主要是由于缺乏強有力的數據通信手段。隨著電力系統發展的要求及通信技術在繼電保護領域應用的深入,繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍 ( 這是首要任務) ,還要保證全系統的安全穩定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統運行狀態和故障信息的數據,各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數據的基礎上協調動作,確保系統的安全穩定運行。顯然,實現這種系統保護的基本條件是將全系統各主要設備的保護裝置用計算機網絡連接起來,亦即實現微機保護裝置的網絡化。實現保護裝置的計算機聯網將使保護裝置能夠得到更多的系統故障信息,提高對電力系統故障性質、故障位置判斷和故障測距的準確性??傊?,微機保護裝置網絡化可大大提高繼電保護的性能及可靠性,是微機保護發展的必然趨勢。
4.2繼電保護智能化
智能化進入20世紀90年代以來,人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用,電力系統繼電保護領域內的一些研究工作也轉向人工智能的研究。專家系統、人工神經網絡等逐步應用于電力系統繼電保護中,為繼電保護的發展注入了新的活力。人工神經網絡具有分布式存儲信息、并行處理、自組織、自學習等特點,其應用研究發展十分迅速,目前主要集中在人工智能、信息處理、自動控制和非線性優化等問題的研究。結合人工智能技術,分析不確定因素對智能診斷系統的影響,而提高診斷的準確率,是今后智能診斷發展的方向。
4.3控制、保護、數據通信、測量一體化
在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可以從網絡上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據,也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。因此,每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數據通信功能,亦即實現保護、測量、數據通信一體化。
電力系統作為一個龐大復雜的系統,各元件之間通過電或磁發生聯系,任何元件發生故障都將在不同程度上影響系統的正常運行。繼電保護作為電力技術的一環,它對保障電力系統安全運行、提高社會經濟效益起到舉足輕重的作用。電力系統由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環境極其復雜以及各種人為因素的影響,電氣故障的發生是不能完全避免的。在電力系統中的任何一處發生事故,都有可能對電力系統的運行產生重大影響,為了確保電力系統的正常運行。必須正確地設置繼電保護設備。
5.結語
總之,在電力系統繼電保護工作中,只有對繼電保護裝置進行定期檢查和維護,按時巡檢其運行狀況,及時發現故障并做好處理,保證系統無故障設備正常運行,才能提高供電的可靠性。
參考文獻: