CN100384044C - 基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整方法 - Google Patents

Abstract

一种用于环形母线系统的微机母线保护的基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应的调整方法，该方法包括方法步骤：基于母线所关联的两个母联的电流，求出母线的母联环流系数(K_hl)；和基于求出母线的母联环流系数(K_hl)，对先前的比率制动系数(K)进行调整，得到自适应调整后的比率制动系数(K_tz)，将自适应调整后的比率制动系数(K_tz)应用于微机母线保护差动判据，从而增加了微机母线保护差动判据的可靠性。

Description

基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整方法

技术领域

本发明应用于电力系统微机母线保护。

背景技术

随着电力系统电网结构的完善和扩大，为了保证系统的稳定性，越来越多的母线系统采取环形母线接线型式(双母单分段接线和双母双分段接线)。环形母线系统合环运行发生区内故障时因系统结构的影响可能会产生故障电流流出的情形，一旦有故障电流流出将会导致母线保护差动电流判据中的制动电流增加，如果不适当降低比率制动系数，母线保护将会拒动，对电力系统的安全稳定运行产生恶劣的影响。目前适用于环形母线系统的微机母线保护均采取了一些调整方法，保护装置设置两个比率制动系数，一个是比率制动系数高值，另一个是比率制动系数低值。调整方法大体可分两类：一类是微机母线保护装置根据现场的运行方式自动判断是否需要进行比率制动系数调整，若需要调整则自动将比率制动系数降为比率制动系数低值；另一类将是否需要调整比率制动系数的权限交给现场运行人员，当人为判断需要调整时通过外部干预进行，比如投切压板等，装置检查到干预信息时自动将比率制动系数降为比率制动系数低值。这两种调整方法对人的依赖严重，使用装置的用户必须在系统某些条件不可预知的前提下严密地分析系统的故障行为，设置比率制动系数低值，而且一旦进入调整状态，装置就长期运行于低比率制动系数状态，对保护的可靠性影响较大。

为了保证环形母线系统的母线保护在有流出电流的前提下可靠动作，本发明采取了基于母联电流的自适应调整方法，自动调整母线保护差动判据中的比率制动系数，减轻了装置对人的依赖性。

目前国内外微机母线保护差动判据均等同于以下判据：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{cd}}\≥I_{\mathrm{zd}}\\ i_{\mathrm{cd}}\≥K\·i_{\mathrm{zd}}\end{array}\right.$

其中i_cd为差动电流，i_zd为制动电流，I_zd为差动电流门槛定值。

该判据在环形母线系统中因故障电流流出的影响可能会导致制动电流i_zd增大，如果不下调比率制动系数K，差动判据可能拒动。

发明内容

本发明提出了一种基于母联环流的母线保护比率制动系数自适应调整方法。

根据本发明，提供了一种用于环形母线系统的微机母线保护的基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应的调整方法，该方法包括方法步骤：

基于母线所关联的两个母联的电流，求出母线的母联环流系数K_hl；和

基于求出母线的母联环流系数K_hl，对先前的比率制动系数K进行调整，得到自适应调整后的比率制动系数K_tz，从而增加了微机母线保护差动判据的可靠性，其中母联环流系数和比率制动系数调整遵循以下原则：

$K_{\mathrm{hl}}=\frac{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}+K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}|+|K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}$

K_tz＝0.3+(K-0.3)·K_hl

其中i_ml1为母线所关联的母联1的电流，i_ml2为母线所关联的母联2的电流，K_ml1为母联1的系数，当母联1的极性与母线一致时K_ml1＝1，否则K_ml1＝-1。K_ml2为母联2的系数，当母联2的极性与母线一致时K_ml2＝1，否则K_ml2＝-1，K_hl为母线的母联环流系数，K_tz为母线调整后的比率制动系数。

其中公式中所基于的数据是支路电流相量和瞬时值。

其中微机母线保护差动判据为：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{cd}}\≥I_{\mathrm{zd}}\\ i_{\mathrm{cd}}\≥K_{\mathrm{tz}}\·i_{\mathrm{zd}}\end{array}\right.$

其中i_cd为差动电流，i_zd为制动电流，I_zd为差动电流门槛定值。

对于环形母线系统中某一段母线在有流出电流时其等效电路图如图1所示，母联1和母联2示意该段母线所连接的两个母联。本发明定义了母联环流系数的概念：

$K_{\mathrm{hl}}=\frac{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}+K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}|+|K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}$

i_ml1为t时刻母联1的电流采样值，i_ml2为t时刻母联2的电流采样值，K_ml1为母联1的系数，当母联1的极性与母线一致时K_ml1＝1，否则K_ml1＝-1。K_ml2为母联2的系数，当母联2的极性与母线一致时K_ml2＝1，否则K_ml2＝-1，K_hl为t时刻该段母线的母联环流系数。

图1中t时刻的母联环流系数为 $K_{\mathrm{hl}}=\frac{|i_1^{\′}-(i_1^{\′}+i_2)|}{\left|i_1^{\′}\right|+|i_1^{\′}+i_2|}=\frac{\left|i_2\right|}{\left|i_1^{\′}\right|+|i_1^{\′}+i_2|},$ 母线差动电流和制动电流之比为 $K=\frac{|i_1+(i_1^{\′}+i_2)-i_1^{\′}|}{\left|i_1\right|+|i_1^{\′}+i_2|+\left|i_1^{\′}\right|}=\frac{|i_1+i_2|}{\left|i_1\right|+|i_1^{\′}+i_2|+\left|i_1^{\′}\right|}.$

设i′₁＝a·i₁(0≤a≤1)。

1、i′₁和i₂同符号

$K_{\mathrm{hl}}=\frac{\left|i_2\right|}{2\left|i_1^{\′}\right|+\left|i_2\right|}=\frac{\left|i_2\right|}{{|i}_1|2a+|i_2|}$

$K=\frac{|i_1+i_2|}{\left|i_1\right|+2\left|i_1^{\′}\right|+\left|i_2\right|}=\frac{\left|i_1\right|+\left|i_2\right|}{\left|i_1\right|(1+2a)+\left|i_2\right|}$

$0\≤a\≤1,\frac{\left|i_2\right|}{2\left|i_1\right|+\left|i_2\right|}\≤K_{\mathrm{hl}}\≤1,\frac{\left|i_1\right|+\left|i_2\right|}{3\left|i_1\right|+\left|i_2\right|}\≤K\≤1$

当a＝0时，K_hl＝1，K＝1，此时无流出电流，无需进行环流调整。

当a＝1时， $K_{\mathrm{hl}}=\frac{\left|i_2\right|}{2\left|i_1\right|+\left|i_2\right|},$ $K=\frac{\left|i_1\right|+\left|i_2\right|}{3\left|i_1\right|+\left|i_2\right|},$ 若|i₁|远远大于|i₂|，则K_hl＝0， $K=\frac{1}{3},$ 此时最为严重，流出电流为流入电流的50％，为了保证保护动作，必须降低比率制动系数使之小于若|i₂|远远大于|i₁|，则K_hl＝1，K＝1，此时流出电流远远小于流入电流，比率制动系数无需调整；若|i₂|＝|i₁|，则 $K_{\mathrm{hl}}=\frac{1}{3},K=\frac{1}{2},$ 降低比率制动系数使之小于0.5保护即满足动作判据。

2、i′₁和i₂反符号

|i₂|≥|i′₁|时K_hl＝1， $K=\frac{|i_1+i_2|}{\left|i_1\right|+\left|i_2\right|}\≤1,$ 此时满足差动判据，比率制动系数没有因为环流的影响而降低，所以无需进行环流调整。

|i₂|≤|i′₁|＝a|i₁|时 $K_{\mathrm{hl}}=\frac{\left|i_2\right|}{2a\left|i_1\right|-\left|i_2\right|},K=\frac{\left|i_1\right|-\left|i_2\right|}{\left|i_1\right|(1+2a)-\left|i_2\right|}.$

0≤a≤1， $\frac{\left|i_2\right|}{2\left|i_1\right|-\left|i_2\right|}\≤K_{\mathrm{hl}}\≤1,\frac{\left|i_1\right|-\left|i_2\right|}{3\left|i_1\right|-\left|i_2\right|}\≤K\≤1$

若a|i₁|很小，则|i₂|也很小，此时设置K_hl＝1，K≈1，无需调整比率制动系数。当a＝1时 $K_{\mathrm{hl}}=\frac{\left|i_2\right|}{2\left|i_1\right|-\left|i_2\right|},K=\frac{\left|i_1\right|-\left|i_2\right|}{3\left|i_1\right|-\left|i_2\right|}.$ 在区内故障时|i₁|必将远远大于|i₂|，此时最为严重，流出电流为流入电流的50％，K_hl＝0， $K=\frac{1}{3},$ 为了保证保护动作，必须降低比率制动系数使之小于

在获取母联环流系数时我们整定比率制动系数为K，自适应调整的比率制动系数为：

K_tz＝0.3+(K-0.3)·K_hl

当K_hl＝1时K_tz＝K，无需调整；

当K_hl＝0时K_tz＝0.3，满足最严酷的情形。

鉴于以上分析可知：0≤K_hl≤1，0.3≤K_tz≤K。

采取基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整方法可以降低现有方法长期处于低比率制动系数所隐含的母线保护可靠性问题。

如上所述，本发明具有如下特点和优点：

1、一种基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整方法适用于环形母线系统的微机母线保护，方法实现涉及到环形母线系统各支路电流，母联环流系数是整个方法的基础，它基于母线所关联的两个母联的电流，和比率制动系数调整及差动判据同时完成，所基于的数据可以是支路电流相量和瞬时值。母联环流系数和比率制动系数调整遵循以下原则：

$K_{\mathrm{hl}}=\frac{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}+K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}|+|K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}$

K_tz＝0.3+(K-0.3)·K_hl

其中i_ml1为母线所关联的母联1的电流，i_ml2为母线所关联的母联2的电流，K_ml1为母联1的系数，当母联1的极性与母线一致时K_ml1＝1，否则K_ml1＝-1。K_ml2为母联2的系数，当母联2的极性与母线一致时K_ml2＝1，否则K_ml2＝-1，K_hl为母线的母联环流系数，K_tz为母线调整后的比率制动系数。

2、一种基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整方法在环形母线系统闭环运行且发生区内故障时生效，这有效地防止母线保护长期运行于低比率制动系数状态而影响母线保护的可靠性，同时保证在区外故障时母线保护具有较大的比率制动系数。

3、一种基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整方法采取各段母线分开调整方式，这样各段母线的调整行为不会产生相互影响，对于区内故障且流出电流大的母线其比率制动系数可能会调整的较小，有效地保证母线保护可靠地切除该母线上的故障；对于区外故障的母线其比率制动系数仍保持较高而不误动。

4、一种基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整方法在环形母线闭环运行且发生区内故障时生效。在因倒闸操作导致某两段母线互联运行时，应将互联运行的母线合并为一段母线处理，自适应调整时所关联的母联应有所变动，母联环流系数所运用到的母联电流随之改变，互联运行的两段母线使用同一个调整后的比率制动系数。

附图说明

图1是环形母线系统故障电流分配示意图。

图2是电力系统双母单分段接线示意图。

图3是双母单分段母线系统运行方式一。

图4是双母单分段母线系统运行方式一下故障分析示意图之一。

图5是双母单分段母线系统运行方式一下故障分析示意图之二。

图6是双母单分段母线系统运行方式一下故障分析示意图之三。

图7是双母单分段母线系统运行方式二。

图8是双母单分段母线系统运行方式二下故障分析示意图之一。

图9是双母单分段母线系统运行方式二下故障分析示意图之二。

图10是双母单分段母线系统运行方式二下故障分析示意图之三。

图11是双母单分段母线系统运行方式三。

图12是双母单分段母线系统运行方式三下故障分析示意图之一。

图13是双母单分段母线系统运行方式三下故障分析示意图之二。

图14是双母单分段母线系统运行方式三下故障分析示意图之三。

具体实施方式

以下以双母单分段母线系统为例说明具体实施方案，双母双分段母线系统实施方案雷同。

图2是电力系统双母单分段母线系统的典型接线图，它包括三段母线和三个母联/分段，间隔I-II1、...、间隔I-IIn运行于母线I或母线II，间隔III-II1、...、间隔III-IIm运行于母线III或母线II。

针对图2的各种运行方式分析I母区内故障的情形，II、III母区内故障分析类似。

1、方式一

母联1、母联2和分段(母联3)合环运行，运行示意图如图3所示。

1)无倒闸操作，I母、II母、III母小差环独立，故障分析示意图如图4所示。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|i+i_{\mathrm{ml}3}+i_{\mathrm{ml}1}|=|i+(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)-i_2|=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|=\left|i\right|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|+2\left|i_2\right|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|i_{\mathrm{ml}1}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|i_2-(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)|}{\left|i_2\right|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|}=\frac{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|+2\left|i_2\right|}$

此时母线系统闭环运行，母联环流系数随着流出电流i₂的大小不同而改变。当i₂＝0，小差制动电流不变，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值；当i₂增大，小差制动电流增大，母联环流系数减小，比率制动系数减小。

2)母线I和II之间有互联支路，母线III和II之间无互联支路，故障分析示意图如图5所示。

此时将母线I和母线II互联合并为一段母线处理。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_{\mathrm{ml}3}-i_{\mathrm{ml}2}|=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}\left|i_j\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}2}\right|=\left|i\right|+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}\left|i_j\right|+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}\left|i_j\right|+2\left|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}\right|i_j|+i_2|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|-i_{\mathrm{ml}2}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}2}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)-(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)|}{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|}=\frac{\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|}{\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|+2|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|}$

此时母线系统闭环运行，母联环流系数随着流出电流的大小不同而改变。当 $\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2=0,$ 小差制动电流不变，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值；当增大，小差制动电流增大，母联环流系数减小，比率制动系数减小。

3)母线I和II之间无互联支路，母线III和II之间有互联支路，故障分析示意图如图6所示。

此时将母线III和母线II合并为一段母线处理。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|i-i_{\mathrm{ml}1}+i_{\mathrm{ml}3}|=|i-i_2+(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)|=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|=\left|i\right|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|+2\left|i_2\right|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|i_{\mathrm{ml}1}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|i_2-(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)|}{\left|i_2\right|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|}=\frac{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|+2\left|i_2\right|}$

此时母线系统闭环运行，母联环流系数随着流出电流i₂的大小不同而改变。当i₂＝0，小差制动电流不变，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值；当i₂增大，小差制动电流增大，母联环流系数减小，比率制动系数减小。

2、方式二

母联3合，母联1合，母联2断开。运行示意图如图7所示。

1)无倒闸操作，I母、II母、III母小差环独立，故障分析示意图如图8所示。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\left|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|+\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|i_{\mathrm{ml}1}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}{\left|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|+\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|}=1$

此时母线系统开环运行，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值。

2)母线I和II之间有互联支路，母线III和II之间无互联支路，故障分析示意图如图9所示。

此时将母线I和母线II互联合并为一段母线处理。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}\left|i_j\right|+\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|-i_{\mathrm{ml}2}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}2}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|}{\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|}=1$

此时母线系统开环运行，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值。

3)母线I和II之间无互联支路，母线III和II之间有互联支路，故障分析示意图如图10所示。

此时将母线III和母线II合并为一段母线处理。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|-i+i_2-(i_2+\underset{j\∈(\mathrm{II}+\mathrm{III})}{\mathrm{\Σ}}{i}_j)|=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\left|i_2\right|+|i_2+\underset{j\∈(\mathrm{II}+\mathrm{III})}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|=\left|i\right|+2\left|i_2\right|+\left|\underset{j\∈(\mathrm{II}+\mathrm{III})}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|i_{\mathrm{ml}1}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|i_2-(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)|}{\left|i_2\right|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|}=\frac{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|+2\left|i_2\right|}$

此时母线系统闭环运行，母联环流系数随着流出电流i₂的大小不同而改变。当i₂＝0，小差制动电流不变，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值；当i₂增大，小差制动电流增大，母联环流系数减小，比率制动系数减小。

3、方式三

母联3合，母联1断开，母联2合。运行示意图如图11所示。

1)无倒闸操作，I母、II母、III母小差环独立，故障分析示意图如图12所示。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|i_{\mathrm{ml}1}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}=1$

此时母线系统开环运行，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值。

2)母线I和II之间有互联支路，母线III和II之间无互联支路，故障分析示意图如图13所示。

此时将母线I和母线II互联合并为一段母线处理。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j-i_{\mathrm{ml}2}+i_{\mathrm{ml}3}|=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}\left|i_j\right|+\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|+2|i_2+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|-i_{\mathrm{ml}2}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}2}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)-(\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2)|}{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|}=\frac{\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|}{\left|\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|+2|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2|}$

此时母线系统闭环运行，母联环流系数随着流出电流的大小不同而改变。当 $\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+i_2=0,$ 小差制动电流不变，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值；当增大，小差制动电流增大，母联环流系数减小，比率制动系数减小。

3)母线I和II之间无互联支路，母线III和II之间有互联支路，故障分析示意图如图14所示。

此时将母线III和母线II合并为一段母线处理。

I母差动电流： $i_{\mathrm{cd}}=|-i-\underset{j\∈(\mathrm{II}+\mathrm{III})}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|=|i+\underset{j\∈(\mathrm{II}+\mathrm{III})}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|=|i+\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母制动电流： $i_{\mathrm{zd}}=\left|i\right|+\left|\underset{j\∈(\mathrm{II}+\mathrm{III})}{\mathrm{\Σ}}{i}_j\right|=\left|i\right|+|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|$

I母母联环流系数：

$K_{\mathrm{hl}1}=\frac{|i_{\mathrm{ml}1}+i_{\mathrm{ml}3}|}{\left|i_{\mathrm{ml}1}\right|+\left|i_{\mathrm{ml}3}\right|}=\frac{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}{|\underset{j\∈\mathrm{II}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j+\underset{j\∈\mathrm{III}}{\mathrm{\Σ}}{i}_j|}=1$

此时母线系统开环运行，母联环流系数为1，比率制动系数为整定值。

4、实现方法

当环形母线系统中所有母联均闭合形成合环或因倒闸操作形成合环时，若母线发生区内故障，因系统结构的影响可能会导致部分故障电流流出的情形，此时应用基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应调整将会提高母线保护的灵敏度。在环形母线系统合环运行，母线保护大差启动后自动进行各段母联环流系数计算并依据母联环流系数求得各段母线调整后的比率制动系数，该比率制动系数作为母线差动保护判别是否区内故障的一个实用参数。

母线保护判据为：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{cd}}\≥I_{\mathrm{zd}}\\ i_{\mathrm{cd}}\≥K_{\mathrm{tz}}\·i_{\mathrm{zd}}\end{array}\right.$

其中i_cd为差动电流，i_zd为制动电流，I_zd为差动电流门槛定值。小差比率制动系数按以下公式获取：

K_tz＝0.3+(K-0.3)·K_hl

母联环流系数按以下公式获取：

$K_{\mathrm{hl}}=\frac{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}+K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}|+|K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}$

其中0≤K_hl≤1，0.3≤K_tz≤K。

以上数据获取和判据判别均在每个采样间隔内实时完成，所应用到的数据均基于环形母线系统各支路电流的采样值，所有数据既可以是基于同一滤波器的相量也可以是瞬时采样值。

Claims (2)

1.一种用于环形母线系统的微机母线保护的基于母联电流的母线保护比率制动系数自适应的调整方法，该方法包括方法步骤：

基于母线所关联的两个母联的电流，求出母线的母联环流系数K_hl；和

基于求出母线的母联环流系数K_hl，对先前的比率制动系数K进行调整，得到自适应调整后的比率制动系数K_tz，从而增加了微机母线保护差动判据的可靠性，其中母联环流系数和比率制动系数调整的公式为：

$K_{\mathrm{hl}}=\frac{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}+K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}{|K_{\mathrm{ml}1}\·i_{\mathrm{ml}1}|+|K_{\mathrm{ml}2}\·i_{\mathrm{ml}2}|}$

K_tz＝0.3+(K-0.3).K_hl

其中i_ml1为母线所关联的母联1的电流，i_ml2为母线所关联的母联2的电流，K_ml1为母联1的系数，当母联1的极性与母线一致时k_ml1＝1，否则K_ml1＝-1，k_ml2为母联2的系数，当母联2的极性与母线一致时k_ml2＝1，否则K_ml2＝-1。

2.如权利要求1的用于环形母线系统的微机母线保护的基于母联电流的母线保护比率

制动系数自适应的调整的方法，其中微机母线保护差动判据为：

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{cd}}\≥I_{\mathrm{zd}}\\ i_{\mathrm{cd}}\≥K_{\mathrm{tz}}\·i_{\mathrm{zd}}\end{array}\right.$

其中i_cd为差动电流，i_zd为制动电流，I_zd为差动电流门槛定值。

Images