电力系统中的智能监控与保护技术研究

摘要：随着电力系统复杂程度不断提高，传统监控与保护手段已难以满足对电网安全、可靠、高效运行的要求。智能监控与保护技术通过深度融合信息技术、通信技术与自动化手段，实现对电网运行状态的实时感知、精准诊断与快速响应。本文从系统架构、核心功能及实际应用角度，深入探讨了智能监控与保护系统的关键技术与演进趋势，提出了未来优化路径，为保障现代电力系统稳定运行提供理论支持与实践参考。

关键词：电力系统；智能监控；保护技术

一、电力系统智能监控与保护的系统构成与核心功能

（一）多源信息采集技术构建电网运行感知体系

电力系统智能监控的基础是对各类运行状态数据的实时、高精度获取。多源信息采集技术集成了智能传感器、光纤测温装置、无线采集终端等多种形式，可在发电、变电、输电、配电各个环节部署，实现对电压、电流、频率、温度、绝缘等参数的动态采集。通过构建统一数据总线，汇聚结构化与非结构化数据，打通一次设备与二次系统间的数据壁垒，为后续智能分析提供可靠支撑。信息采集节点具备边缘计算能力，能够对异常信号进行本地初判并上报，提升系统响应速度与数据有效性。

（二）监控平台集中分析提升系统态势识别能力

电力系统监控平台通过构建云边协同架构，统一接收、处理和分析来自不同采集节点的数据流。平台内部集成高性能数据处理模块与实时可视化引擎，实现对电网结构状态、运行趋势及潜在风险的集中识别与动态展示。系统可通过图形界面展现主干线路负载分布、母线电压趋势与潮流变化，实现调控人员对异常态势的快速识别。融合AI算法后，平台具备故障预测、风险预警与事件追踪等智能功能，成为调度与运维的决策中枢，有效降低人为误判概率。

（三）智能保护逻辑实现故障自诊断与自愈控制

智能保护系统融合了快速故障检测、精准定位与联动控制等多项功能，依托本地IED设备与中央控制平台的协同处理，实现故障状态下的秒级响应。系统在故障发生瞬间启动电流差动、方向阻抗等多种保护算法进行判别，并根据拓扑结构智能选择最优切除路径，保障非故障区持续供电。保护策略支持自适应配置与在线更新，结合电网运行工况自动调整整定值，提升保护灵活性。具备自愈能力的控制逻辑可在孤岛运行、负荷转移等情境下实现自动恢复，增强系统抗扰性。

二、电力系统智能监控与保护技术的优化路径与实践探索

（一）融合人工智能技术构建自学习型故障识别机制

传统保护方式多依赖固定规则与预设阈值，对复杂工况与未知故障类型识别能力较弱。引入人工智能技术可显著提升故障识别的准确性与响应速度。基于历史运行数据与故障事件日志构建训练样本，通过神经网络、支持向量机等算法实现对异常模式的自学习与多维建模。训练模型具备模式识别与异常分类能力，能够在新型故障出现时依托特征提取算法实现自主判别与响应策略推荐。模型部署在变电站本地边缘节点，可实现毫秒级事件响应并支持动态整定值优化。系统在运行中持续接收新数据进行增量训练与参数微调，使识别模型与电网运行状态实时同步。通过引入联邦学习机制，不同变电站可共享模型参数，提升整体网络的协同感知能力。在实践中，自学习机制显著降低了误动与拒动率，提升了事故处置的自动化与智能化水平。

（二）构建基于广域同步测量的实时态势感知系统

广域同步测量系统（WAMS）利用PMU装置提供时间同步的相量数据，可实现对电力系统动态状态的高频监测与高精度建模。在智能监控系统中部署WAMS技术，有助于捕捉系统频率波动、电压暂降与振荡模式等快速变化过程。基于广域数据融合与状态估计算法构建态势识别模型，实现对系统稳定裕度、潮流分布与故障源头的精确感知。监控中心通过实时图谱动态呈现电网整体状态，为调度决策提供数据支撑。系统内置振荡识别与低频振荡模式识别模块，支持阻尼控制指令自动下发至可控电源或FACTS设备，构建快速稳定控制通道。广域测量数据还可用于故障回溯与异常事件追踪，为事故分析与技术改进提供详实依据，是未来智能保护向主动防御演进的重要技术支撑。

（三）多层级协同保护机制提升系统应对复杂故障的能力

面对超高压电网、大规模新能源接入与负荷不均等复杂运行环境，单一保护策略难以满足安全需求。多层级协同保护机制通过构建保护、监控、调控三位一体的防护体系，实现信息共享、策略协调与响应联动。在设备层，利用本地IED实现快速故障识别与隔离；在区域层，由控制中心分析故障范围并指挥备用电源与负荷切换；在系统层，统一调度资源恢复供电并调整潮流。各层之间通过通信链路共享实时状态数据与故障信息，系统根据故障等级自动匹配响应机制，实现从部分保护到全网协调的平滑过渡。通过分布式与集中式协同，既能保障快速响应速度，又可实现系统级的综合优化与稳定控制。实际应用中，该机制有效应对了多起跨区域扰动与级联故障事件，展现出良好的鲁棒性与适应能力。

（四）引入区块链技术实现监控数据的可信流转与防篡改管理

电力系统监控数据种类繁多且敏感程度高，在多方协同场景中数据安全与信任管理成为关键问题。区块链技术可通过去中心化账本与加密机制实现监控数据的可追溯、不可篡改与多方共享。在监控系统中部署区块链节点，将关键监控数据、事件日志与响应记录以时间戳方式写入区块，形成完整的运行轨迹。每个数据变更行为需经过共识机制认证，防止恶意篡改或伪造信息。系统可按权限控制不同主体对数据访问与写入操作，确保数据仅在可信边界内流通。智能合约机制用于定义异常上报、报警触发与响应措施等规则，实现自动化的管理流程。在多区域电网协同运行中，区块链可作为多方共享平台保障调控数据一致性与响应同步性。引入该技术不仅提升数据安全等级，也为事后追责与运维评估提供证据链支撑，推动电力监控系统向可信协同方向发展。

结束语：电力系统的智能监控与保护技术正经历从感知增强到智能决策的深度演进过程。依托先进信息技术与人工智能算法，现代电网具备更高的态势感知能力、故障响应速度与运维智能化水平。面向未来，需持续优化系统结构、强化多技术融合与构建数据安全体系，推动电网从被动防护向主动防御、从静态控制向动态调度的转型，全面提升电力系统运行的稳定性与安全性。

参考文献

[1]赵鹏飞.电力系统智能监控与保护技术发展研究[J].电力系统自动化，2023，43（02）：58-64.

[2]李海涛.基于AI的电网故障识别与自愈控制策略分析[J].高电压技术，2023，49（04）：91-97.