專利名稱:用于傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)的模糊干擾繼電器及方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及使用利用電流互感器類型的測(cè)量傳感器獲得的電流測(cè)量的傳輸線的保護(hù)。本發(fā)明也關(guān)注傳輸線保護(hù)系統(tǒng),且更具體地,用于電力傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)繼電器和方法。本發(fā)明也關(guān)注用于操作電耦合到電力傳輸線的保護(hù)區(qū)域的電流差動(dòng)保護(hù)繼電器的方法、用于保護(hù)具有與之耦合的電流差動(dòng)保護(hù)繼電器的傳輸線的區(qū)域的方法、以及電流差動(dòng)保護(hù)繼電器。保護(hù)區(qū)域可以包括具有兩個(gè)接線端的傳輸線的部分。
背景技術(shù):
電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)僅使用從保護(hù)線獲得的電流值信息。電流差動(dòng)保護(hù)需要比較進(jìn)出線路的保護(hù)區(qū)域的電流。在圖I表示電傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的例子。保護(hù)繼電器2、4位于保護(hù)線I的每端。這種系統(tǒng)可提供相間隔離的(phase-segregated)電流差動(dòng)保護(hù)。斷路器6、8和電流互感器(CT)7、9分別與繼電器2、4關(guān)聯(lián)。在繼電器2、4之間的通信是由通 目線路10實(shí)現(xiàn)。在操作中,每個(gè)電流互感器7、9測(cè)量在保護(hù)線I的每端的線電流值,并且將這些值傳送到其相關(guān)的繼電器。每個(gè)繼電器2、4將這些值傳送到位于線I的另一端的繼電器,用于傳輸線I的每相。因此,對(duì)每個(gè)相,繼電器2將由電流互感器7給出的電流值is和從遠(yuǎn)程繼電器(即,繼電器4)發(fā)送并且在通信線路10上傳送的線電流值h組合。當(dāng)出現(xiàn)外部故障(例如在外部線路12上)時(shí)電流值的總和是零(is+i^0),而內(nèi)部故障(在保護(hù)線I上,繼電器2、4之間)將導(dǎo)致非零的組合電流(is+h#0)。此外,當(dāng)沒(méi)有故障(既不在外部線路12上,也不在保護(hù)線I上)時(shí)電流值的總和等于零。每個(gè)繼電器2、4根據(jù)以適當(dāng)?shù)牟町惼?diff-bias)特性的形式的穩(wěn)定函數(shù)控制其相關(guān)聯(lián)的斷路器6、8,該特性表示與繼電器2、4關(guān)聯(lián)的斷路器6、8的觸發(fā)條件。使用這種差異偏置特性防止由于從不完全補(bǔ)償?shù)某潆婋娏?、CT錯(cuò)誤等產(chǎn)生的差動(dòng)電流引起的意外的線路觸發(fā)。相應(yīng)的差異偏置特性如圖2所示。根據(jù)該特性,觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)于I ibias I <IS2,當(dāng) I idiff I >ki I ibias I +Isi 時(shí),觸發(fā);對(duì)于I ibias I >IS2,當(dāng) I idiff I >k21 ibias I - (Vk1) IS2+IS1 時(shí),觸發(fā);其中IbiasI=O- 5(| is| + | ir|);IdiffI = I is+ir ;I^k2:偏置百分比。Isl, Is2, Ic1和k2的值是根據(jù)被保護(hù)線路的特性和期望的保護(hù)類型而任意選擇的。雖然大多數(shù)情況下,這一標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)配置是足夠的,仍然有保護(hù)可能會(huì)失敗的情況,特別是具有由在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的故障電流中的衰減直流分量引起的嚴(yán)重CT飽和的外部故障。
發(fā)明內(nèi)容
因此需要對(duì)外部故障情況具有改進(jìn)的穩(wěn)定性的傳輸線的改進(jìn)保護(hù),仍然對(duì)要求迅速觸發(fā)的內(nèi)部故障具有維持的靈敏度和操作速度。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提出用于至少一路傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)的繼電器,至少包括對(duì)稱序列電流或?qū)ΨQ序列分量的第一計(jì)算器,該對(duì)稱序列電流或?qū)ΨQ序列分量包括在所保護(hù)的傳輸線的本地和遠(yuǎn)程端的傳輸線的每相的電流 的零序電流i。、正序電流I1和負(fù)序電流“;在傳輸線的每端的對(duì)稱序列電流U I1和i2的組合電流i12和Itll2之間的相位差Φ12和Φ012的第二計(jì)算器;模糊推理系統(tǒng),其輸出變量y,其中變量y的值根據(jù)相位差叭和_2的值計(jì)算;第三計(jì)算器,其輸出用于控制在傳輸線上排列的并且與繼電器關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)斷路器的觸發(fā)信號(hào),觸發(fā)信號(hào)的值根據(jù)變量y的值和在所保護(hù)的傳輸線的本地和遠(yuǎn)程端的傳輸線的每相的電流的值來(lái)計(jì)算。此類電流差動(dòng)保護(hù)使能更好的觸發(fā)性能,尤其對(duì)于具有嚴(yán)重的CT飽和的外部故障的情況,當(dāng)傳統(tǒng)電流差動(dòng)保護(hù)會(huì)錯(cuò)誤操作時(shí)。其避免了健康的傳輸線的不希望的觸發(fā),這可能危及全局電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,尤其當(dāng)保護(hù)線路負(fù)載較重時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的電流差動(dòng)保護(hù)結(jié)合了電流幅度和相位值比較準(zhǔn)則的長(zhǎng)處。根據(jù)模糊推理系統(tǒng)的輸出值來(lái)適配觸發(fā)信號(hào)的值(其可以對(duì)應(yīng)于繼電器穩(wěn)定特性),該模糊推理系統(tǒng)對(duì)序列電流組合的相位差應(yīng)用模糊邏輯。此類適應(yīng)穩(wěn)定特性提高了電流差動(dòng)保護(hù)的性能并且確保較高的魯棒性,尤其對(duì)于具有CT飽和的外部故障的情況。組合電流i12和iQ12可以這樣i12=i2 - ^gI1;ioi2=k2pi2+kig(ii+io);其中當(dāng)在每相的電流幅度高于或等于在任何相的大約I. 5單位時(shí),klg=k2p=0,否貝U,klg和k2p為非零的實(shí)數(shù)。模糊推理系統(tǒng)可以至少包括-fuzzyfication單元,其可以將相位差值φη和物丨2轉(zhuǎn)換為模糊變量Ii(cPn)和μ(Φοη);-推理運(yùn)算單元,其根據(jù)模糊規(guī)則基礎(chǔ)對(duì)模糊變量μ(φ12)和μ(φο!2)執(zhí)行推理運(yùn)算并且可以輸出作為所述推理運(yùn)算的結(jié)果的最終的模糊集μ (y);-defuzzyfication單元,其可通過(guò)defuzzyfication運(yùn)算將最終的模糊集μ (y)轉(zhuǎn)換為變量y。在這種情況下,fuzzyfication單元可以將相位差φ12轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(φ〗2),從而-當(dāng)φ12的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ12)可以是“低”,具有等于I的值,并且可以是“高”,具有等于O的值;
-當(dāng)φ12的值包括在80°和180°之間時(shí),則μ(φ 2)可以是“低”,具有等于O的值,和可以是“高”,具有等于I的值;-當(dāng)^^的值包括在75°和80°之間時(shí),μ(φ12)可以是“低”,具有等于I- ^ ~ 5
的值,和可以是“高”,具有等于的的值。
5fuzzyfication單元可以將相位差φο 2轉(zhuǎn)換為模糊變量Μ·(φ 12),從而-當(dāng)φ012的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ012)可以是“低”,具有等于I的值,并
且可以是“高”,具有等于O的值;_^φ(Μ2的值包括在85°和180°之間時(shí),μ(φ012)可以是“低”,具有等于O的值,和可以是“高”,具有等于I的值;_當(dāng)(^的值包括在75°和85°之間時(shí),μ(φ0 2)可以是“低”,具有等于I — φ°12ιο 75的值,和可以是“高”,具有等于的φ《5的值。推理運(yùn)算單元可以根據(jù)如下模糊規(guī)則基礎(chǔ)執(zhí)行推理運(yùn)算-如果φο 2是“高”AND(與)φ〗2是“高”,則y是“L” ;如果(Ρ012是“低”AND φ 2是“高”,OR (或)Cpm2是“高” AND φ 2是“低”,則 y 是“M”;如果φο 2是“低” ANDipi2是“低”,則y是;其中“L”、“M”和“H”是分別對(duì)應(yīng)于輸出值O、I和2的單元素集合(singleton)。模糊規(guī)則基礎(chǔ)的邏輯函數(shù)“與”和“或”可以分別對(duì)應(yīng)于運(yùn)算符“Product ”和“Maximum,,。defuzzyfication運(yùn)算可以是加權(quán)系數(shù)法,產(chǎn)生的輸出值y可以表示為
,…JiJL +MuVm +Μη>'η _ .J --,其中
Mt +μΜ + Mn當(dāng)y=0 時(shí),μ L=l,以及否則 μ L=0 ;當(dāng)y=l 時(shí),μ M=l,以及否則 μ Μ=0;當(dāng)y=2 時(shí),μ H=l,以及否則 μ L=0o第三計(jì)算器可以計(jì)算對(duì)應(yīng)于觸發(fā)信號(hào)的穩(wěn)定特性的偏差百分比Ic1和k2的值,從而當(dāng)參數(shù)y高于大約I. 5時(shí),Ii1=O. 3+0. 8y,否貝丨J Ii1=O. 3 ;k2=l. 5+1. 6y,斷路器的觸發(fā)條件是對(duì)于I ibias I <IS2,,當(dāng) I idiff I >ki I ibias | +Isi 時(shí)觸發(fā);對(duì)于I ibias|>IS2,當(dāng) Udiff I >k2 Iibias I-(Vk1) IS2+IS1 時(shí)觸發(fā);其中,對(duì)于傳輸線的每相I ibias|=0. 5(| is| + | ir|),和I idiff H is+ir|,其中is:在所保護(hù)的傳輸線的本地端的電流;ir:在所保護(hù)的傳輸線的遠(yuǎn)程端的電流;Isi, Is2 :非零的正實(shí)數(shù)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例關(guān)注至少一個(gè)傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)方法,至少包括如下步驟-計(jì)算對(duì)稱序列電流,該對(duì)稱序列電流包括在所保護(hù)的傳輸線的本地和遠(yuǎn)程端的傳輸線的每相的電流的零序電流io、正序電流I1和負(fù)序電流i2 ;-計(jì)算在傳輸線的每端的對(duì)稱序列電流LU1和i2的組合電流i12和Itll2之間的相位差%和φορ-對(duì)相位差奶和φορβ用模糊推理方法,輸出變量y,其中變量y的值根據(jù)相位差Φ12和Φ 12的值計(jì)算;-根據(jù)變量J的值和在所保護(hù)的傳輸線的本地和遠(yuǎn)程端的每相的電流的值計(jì)算用于控制在傳輸線上布置的至少一個(gè)斷路器的觸發(fā)信號(hào)的值。模糊推理方法可以至少包括如下步驟 -fuzzyfication運(yùn)算,其將相位差值φ 2和φοη轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(Φ!2)和μ(φθ12);-根據(jù)模糊規(guī)則基礎(chǔ)對(duì)模糊變量μ(φ12)和μ(φ012)進(jìn)行推理運(yùn)算以輸出最終的模糊集 y (y);-defuzzyfication運(yùn)算,其將最終的模糊集μ (y)轉(zhuǎn)換為變量y。fuzzyfication運(yùn)算可以將相位差的CPl2轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(Φ 2),從而-當(dāng)φ12的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ12)是“低”,具有等于I的值,并且可以
是“高”具有等于O的值;-當(dāng)?shù)闹蛋ㄔ?0°和180°之間時(shí),則μ(φ12)可以是“低”,具有等于O的值,和可以是“高’,i有等于I的值;-當(dāng)φ 2的值包括在75°和80°之間時(shí),μ(φ 2)可以是“低”,具有等于I- % 175
的值,和可以是“高”,具有等于的的值。
5fuzzyfication運(yùn)算可以將相位差φο 2轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(Φ 12),從而-當(dāng)中犯的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ0ι2)可以是“低”,具有等于I的值,并
且可以是“高”,具有等于O的值;-當(dāng)φ犯的值包括在85°和180°之間時(shí),μ(φ012)'可以是“低”,具有等于O的值,和可以是“高”,具有等于I的值;-當(dāng)φ012的值包括在75°和85°之間時(shí),μ(φ012)'可以是“低”,具有等于I - ^01210 75的值,和可以是“高”,具有等于%1210"75的值。可以根據(jù)如下模糊規(guī)則基礎(chǔ)執(zhí)行推理運(yùn)算-如果_12是“高”AND φ 2是“高”,則 y 是 “L” ;如果φο 2是“低”AND(p!2是“高”,0R,φ(Π2是“高”ANDfp12是“低”,則y 是“M”;如果φο 2是“低”AND φ!2是“低”,則 y 是 “H” ;其中“L”、“M”和“H”是分別對(duì)應(yīng)于輸出值O、I和2的單元素集合。可以計(jì)算對(duì)應(yīng)于觸發(fā)信號(hào)的穩(wěn)定特性的偏差百分比Ii1和k2的值,從而Ii1=O. 3+0. 8y ;
k2=l. 5+1. 6y ;斷路器的觸發(fā)條件是對(duì)于I ibias I <IS2,,當(dāng) I idiff I >ki I ibias I +Isi 時(shí)觸發(fā);對(duì)于I ibias|>IS2,當(dāng) Iidiff I >k2IibiasI-(Vk1) IS2+IS1 時(shí)觸發(fā);其中,對(duì)于傳輸線的每相I ibias|=0. 5(| is| + | ir|),和IdiffI = I is+irI.其中is:在所保護(hù)的傳輸線的本地端的電流; ir:在所保護(hù)的傳輸線的遠(yuǎn)程端的電流;Isi, Is2 :非零的正實(shí)數(shù)。本發(fā)明也關(guān)注電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng),包括如上所述的至少兩個(gè)繼電器,每個(gè)被耦合到傳輸線的一端并且通過(guò)通信部件相互鏈接。在傳輸線的本地和遠(yuǎn)程端的電流的值可以通過(guò)測(cè)量傳感器(例如排列在傳輸線的每端的電流互感器)測(cè)量。本發(fā)明也關(guān)注操作電耦合到傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)繼電器的方法,所述方法包括執(zhí)行如上描述的電流差動(dòng)保護(hù)方法。
在參考附圖閱讀基于單純說(shuō)明目的而非限制目的給出的示范實(shí)施例的描述后,本發(fā)明將被更好地理解,其中圖I示出現(xiàn)有技術(shù)的電力傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。圖2示出電流差動(dòng)保護(hù)繼電器的穩(wěn)定函數(shù)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的用于兩端傳輸線的電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的繼電器。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的繼電器的模糊推理系統(tǒng)的框圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的由繼電器的模糊推理系統(tǒng)的fuzzyfication單兀使用的梯形成員函數(shù)(trapezoidal membership function)。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的由繼電器的fuzzyfication干擾系統(tǒng)的干擾操作單元獲得的最終模糊設(shè)置。下面描述的附圖的相同、相似或等價(jià)的部分具有相同的參考數(shù)字從而有助于從一圖到另一圖的移動(dòng)。在附圖所示的各個(gè)部分沒(méi)有必要根據(jù)一致的比例示出,以便使附圖更清楚。各種可能性(替換和實(shí)施例)應(yīng)當(dāng)理解為并非相互排斥而是能夠彼此組合。
具體實(shí)施例方式圖3示出根據(jù)特定實(shí)施例的電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)1000的示意圖。該系統(tǒng)包括兩個(gè)繼電器100a,100b,每個(gè)耦合到作為系統(tǒng)1000保護(hù)的電線的傳輸線204的一端,或接線端。耦合針對(duì)的傳輸線204的每個(gè)相204. 1-204. 3,(這里即線路204的三個(gè)相)實(shí)現(xiàn)。斷路器200. la-200. 3a 和 200. lb-200. 3b 以及電流互感器(CT) 202. la-202. 3a 和 202. lb-202. 3b被安排在傳輸線204的每個(gè)相204. 1-204. 3并且分別關(guān)聯(lián)于繼電器IOOa和100b。在繼電器IOOa和IOOb之間的通信是通過(guò)通信線路206 (在特定實(shí)施例中它是光纖線路)實(shí)現(xiàn)。然而,在繼電器IOOa和IOOb之間的通信線路206可以是另一通信鏈路類型,例如像復(fù)用鏈路。在操作中,每個(gè)電流互感器202. la-202. 3a、202. lb-202. 3b測(cè)量在保護(hù)線204的每個(gè)端子的線電流值,并傳送這些值到其相關(guān)聯(lián)的繼電器100a,100b。每個(gè)繼電器100a,IOOb發(fā)送這些值到線路204的另一端的繼電器,用于傳輸線204的每個(gè)相204. 1-204. 3。因此,對(duì)每個(gè)相,每個(gè)繼電器100a,IOOb組合由關(guān)聯(lián)的電流互感器給出的本地電流值is和從遠(yuǎn)程繼電器發(fā)送的遠(yuǎn)程線電流值iro圖4示出根據(jù)特定實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于繼電器100a、IOOb之一的繼電器100的示意圖。下面針對(duì)傳輸線204的一個(gè)相來(lái)描述繼電器100的操作,但是在例如如圖3表示的系 統(tǒng)1000的三相電力系統(tǒng)中,這對(duì)于線路204的其他相是相同的。繼電器100包括第一輸入102,用于對(duì)每相接收由其關(guān)聯(lián)的電流互感器測(cè)量的電流is ;和第二輸入104,用于從在傳輸線204的保護(hù)區(qū)的相對(duì)端的遠(yuǎn)程繼電器接收線電流值ir0在每個(gè)線路端的電流可以通過(guò)以固定的頻率進(jìn)行采樣來(lái)測(cè)量。數(shù)據(jù)采樣代表電流波形的瞬時(shí)值,并可包含直流偏移、諧波和高頻成分。然后用濾波器106對(duì)信號(hào)^和h進(jìn)行濾波,該濾波器可以是使用一個(gè)周期的傅立葉濾波技術(shù)的數(shù)字濾波器,該技術(shù)產(chǎn)生向量形式的電流波形的功率頻率成分。所有三相的向量值與其他相關(guān)的時(shí)序和狀態(tài)信息一起在通信信道上發(fā)送到線路的另一端。此信息被視為其他繼電器的遠(yuǎn)程信息?;诒镜氐暮褪盏降南蛄啃畔?,通過(guò)計(jì)算單元108計(jì)算差分電流idiff和偏置,或穩(wěn)定,電流ibias,從而對(duì)于每相I ibias|=0. 5(| is| + | ir|),和I idiff I = I is+irl。然后ir和is的值被第一計(jì)算器110用于計(jì)算序列電流,這是根據(jù)在濾波器106的輸出獲得的本地和遠(yuǎn)程向量信息的零序電流io、正序電流ii和負(fù)序電流i2。對(duì)于遠(yuǎn)程向量信息,該序列電流是Z0 = j(/ra + Irh + Irc)I1 = 士 (/“, + //,6+0I2 =^(/'ra +a2 irb +airc)其中,a= I Z 120°,并且ira、iA、分別對(duì)應(yīng)于關(guān)于三相a、b和c的每個(gè)的在遠(yuǎn)程端的電流。對(duì)于本地向量信息,該序列電流是
- I.V iO=- Vsa + iSh + iSC )I1 =^(isa+aisb+trisc)i2 = - (isa + a2isb + aisc)
并且isa、isb、isc分別對(duì)應(yīng)于三相a、b和c的每個(gè)的本地電流。這些序列電流然后被第一計(jì)算器110用于獲得第一組合信號(hào)il2的值i12=i2 - ^gI1i12是負(fù)序電流i2和正序電流I1的組合。在該組合中,負(fù)序電流“總是出現(xiàn),同時(shí)正序電流^僅當(dāng)三相故障發(fā)生時(shí)隨同加權(quán)適當(dāng)?shù)南禂?shù)klg而被減去。的確,對(duì)于對(duì)稱故障(也即,當(dāng)在每相的電流幅度高于或等于在任何相的大約I. 5單位),klg等于零。否則,klg的值被選擇為非零值,例如,等于6。也通過(guò)第二計(jì)算器110計(jì)算第二組合信號(hào)iQ12 :ioi2=k2pi2+kig(ii+io)因此,與i12相比,Itll2被充實(shí)了零序電流以改進(jìn)接地故障檢測(cè)。當(dāng)偏置電流大于或等于在任何相的I. 5單位時(shí)啟動(dòng)組合信號(hào)的計(jì)算。事實(shí)上,如同klg,對(duì)于對(duì)稱故障,k2p等于零。否則,k2p的值選擇為非零,例如,等于6?!?duì)先前計(jì)算的全部序列電流,計(jì)算組合信號(hào)i12和Itll2,這是根據(jù)本地和遠(yuǎn)程的向
量信息的。然后通過(guò)第二計(jì)算器(其是圖5表示的示例中的第一計(jì)算器110)計(jì)算在組合信號(hào)I12和io12之間的相位差φι和φυρ的值,并從計(jì)算器110輸出到模糊推理系統(tǒng)112。圖5示出包括三個(gè)主要單元的模糊推理系統(tǒng)112的框圖。第一單元114是fuzzyfication單元,其利用如圖6所示的梯形成員函數(shù)將輸入變量(即Φ 2和φο 2)轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(φ 2)和μ(φο 2)。因此,當(dāng)φ12的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ 2)是“低”,具有等于I的值,以及是“高”,具有等于O的值。當(dāng)φι2的值包括在80°和180°之間時(shí),則μ(φι2)是“低”,具有等于O的值,以及是“高”,具有等于I的值。當(dāng)奶2的值包括在75°和80°之間時(shí),μ(φη)是
“低”,具有等于I-的值,以及是“高”,具有等于的值。因此,當(dāng)φ012的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ0 2)是“低”,具有等于I的值,以及是“高”,具有等于O的值。當(dāng)?shù)闹蛋ㄔ?5°和180°之間時(shí),μ(φ0 2)是“低”,具有等于O的值,以及是“高”,具有等于I的值。當(dāng)_2的值包括在75°和85°之間時(shí),μ(φ() 2)是
“低”,具有等于75的值,以及是“高”,具有等于Pflt10"75的值。雖然在該實(shí)施例中使用梯形成員函數(shù),可使用其他類型的成員函數(shù)轉(zhuǎn)換相位差到模糊變量(S形,Σ形,Z形,三角形成員函數(shù),...)。然后,第二單元116 (其是推理運(yùn)算單元)對(duì)模糊變量μ(φ 2)和μ(φα 2)執(zhí)行推理運(yùn)算以獲得最終的模糊集μ (y)。在此實(shí)施例中,由第二單元116使用的模糊規(guī)則基礎(chǔ)由三個(gè)語(yǔ)句組成如果φο 2是“高”ANDipi2是“高”,則μ (y)是“L”;如果φο 2是“低”AND(P12是“高”,0R,φ0 2是“高”ANDφ丨是“低”,則μ (y)是“Μ”;如果φ012 是“低” ANDip12 是“低”,貝 IJ μ (y)是“H”;其中“L”、“M”和“H”是分別對(duì)應(yīng)于輸出值0、1和2的單元素集合。(見(jiàn)圖7,其代表最終的模糊集)。
使用模糊規(guī)則基礎(chǔ)的推理方法可以是PROD-MAX方法,其中“Product ”和“Maximum”運(yùn)算符分別代表邏輯函數(shù)“與”和“或”。然而,可以使用其他的推理方法,如MAX-MIN (其中“Minimum (最小)”和“Maximum (最大)”運(yùn)算符代表邏輯函數(shù)“與”和“或”)或SUM-PROD (其中運(yùn)算符“sum”和“product”代表邏輯函數(shù)“或”和“與”)。最后,第三單元118執(zhí)行defuzzyfication操作,其通過(guò)使用加權(quán)系數(shù)法將最終模糊集μ (y)轉(zhuǎn)換回到各自的卷曲值(crisp value),由此產(chǎn)生的卷曲值表示為
「 , ULyL +Mm);m +MhVh _ ,y =-,其中
Ml+Mm+Mh 當(dāng)y=0 時(shí),μ L=l,以及否則 μ L=0 ;當(dāng)y=l 時(shí),μ M=1,以及否則 μ Μ=0;當(dāng)y=2 時(shí),μ H=l,以及否則 μ L=0。然后繼電器100的第三計(jì)算器120利用在模糊推理系統(tǒng)112的輸出處獲得的值y來(lái)計(jì)算穩(wěn)定特性的偏差百分比h和k2的值當(dāng)參數(shù)y 高于大約 I. 5 時(shí),Ii1=O. 3+0. 8y,否則 Ii1=O. 3 ;k2=l. 5+1. 6y0因此繼電器100的觸發(fā)條件是對(duì)于I ibias I <IS2,,當(dāng) I idiff I >ki I ibias I +Isi 時(shí)觸發(fā);對(duì)于I ibias|>IS2,當(dāng) Udiff I >k2 Iibias I-(Vk1) IS2+IS1 時(shí)觸發(fā);其中Isi=O. 3 和 IS2=2。
權(quán)利要求
1.一種用于至少ー個(gè)傳輸線(204)的電流差動(dòng)保護(hù)的繼電器(100,100a,100b),至少包括 對(duì)稱序列電流的第一計(jì)算器(110),該對(duì)稱序列電流包括在所保護(hù)的傳輸線(204)的本地和遠(yuǎn)程端的傳輸線(204)的每相(204. I, 204. 2,204. 3)的電流的零序電流Itl、正序電流I1和負(fù)序電流i2; 在傳輸線(204)的每端的對(duì)稱序列電流4 I1和i2的組合電流i12和Itll2之間的相位差φχ和Φ(>12的第二計(jì)算器(110);模糊推理系統(tǒng)(112),其輸出變量y,其中根據(jù)相位差叭和φο 2的值計(jì)算變量y的值;第三計(jì)算器(120),其輸出用于控制在傳輸線(204)上布置的并且與繼電器(100,100a, 100b)關(guān)聯(lián)的至少ー個(gè)斷路器(200. Ia, 200. 2a, 200. 3a, 200. lb, 200. 2b,200. 3b)的觸發(fā)信號(hào),觸發(fā)信號(hào)的值根據(jù)變量y的值和在所保護(hù)的傳輸線(204)的本地和遠(yuǎn)程端的傳輸線(204)的每相(204. I, 204. 2,204. 3)的電流的值來(lái)計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的繼電器(100,100a,100b),其中組合電流i12和i012是如下 ェ12_12 ~~ ^igli , ioi2=k2pi2+kig(ii+io); 其中當(dāng)在每相的電流幅度高于X或等于在任何相的大約I. 5每單位時(shí),klg=k2p=0,否則,klg和k2p零實(shí)數(shù)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的繼電器(100,100a,100b),其中模糊推理系統(tǒng)(112)至少包括 -fuzzyfication單元(114),其將相位差值φ!和φο 2轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(φ 2)和μ(φο 2);-推理運(yùn)算單元(116),其根據(jù)模糊規(guī)則基礎(chǔ)對(duì)模糊變量μ(φ12)和μ(φο12)執(zhí)行推理運(yùn)算并且輸出作為所述推理運(yùn)算的結(jié)果的最終的模糊集y (y); -defuzzyfication單元(118),其通過(guò)defuzzyfication運(yùn)算將最終的模糊集μ (y)轉(zhuǎn)換為變量y。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的繼電器(100,100a,100b),其中fuzzyfication單元(114)將相位差Φ 2轉(zhuǎn)換為模糊變量Μ·(φ 2),從而 -當(dāng)φ12的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φι2)是“低”,具有等于I的值,以及是“高”,具有等于O的值; -當(dāng)Cpi2的值包括在80°和180°之間時(shí),μ(φ〗2)是“低”,具有等于O的值,以及是“高”,具有等于I的值; -當(dāng)φι 的值包括在75°和80°之間時(shí),μ(φρ)是“低”,具有等于1 - ~的值,以及是“高”,具有等于^11^的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4之一所述的繼電器(100,100a,100b),其中fuzzyfication單兀(114)將相位差φο 2轉(zhuǎn)換為模糊變量Μ·(Φο 2),從而 -當(dāng)_2的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ012)是“低”,具有等于I的值,以及是“高”,具有等于O的值; -當(dāng)物12的值包括在85°和180°之間時(shí),μ(φ0 2)是“低”,具有等于O的值,以及是“高”具有等于I的值;-當(dāng)_2的值包括在75°和85°之間時(shí),μ((|)()12)是“低”,具有等
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5之一所述的繼電器(100,100a,100b),其中推理運(yùn)算單元(116)根據(jù)如下模糊規(guī)則基礎(chǔ)執(zhí)行推理運(yùn)算 -如果物12是“高” ANDtp12是“高”,貝IJ y是“L” ; 如果φο 2是“低” ANDtpi2是“高”,OR,(poi2是“高” ANDCpi2是“低”,則 y 是“M” ; 如果φο 2是“低” AND φ12是“低”,則I是“H” ; 其中“ L”、“M”和“H”是分別對(duì)應(yīng)于輸出值O、I和2的單元素集合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的繼電器(100,100a,100b),其中模糊規(guī)則基礎(chǔ)的邏輯函數(shù)“AND與,,和“OR或,,分別對(duì)應(yīng)于運(yùn)算符“Product”和“Maximum”。
8.根據(jù)權(quán)利要求3到7之一所述的繼電器(100,100a,100b),其中defuzzyfication運(yùn)算是加權(quán)系數(shù)法,產(chǎn)生的輸出值y表示為
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的繼電器(100,100a,100b),其中第三計(jì)算器(120)計(jì)算與觸發(fā)信號(hào)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定特性的偏差百分比も和k2的值,從而當(dāng)參數(shù)y高于大約I. 5時(shí),Ii1=O. 3+0. 8y,否貝丨J Ii1=O. 3 ;k2=l. 5+1. 6y,斷路器(200. Ia, 200. 2a, 200. 3a, 200. lb, 200. 2b, 200. 3b)的觸發(fā)條件是對(duì)于 I ibiasl〈Is2,,當(dāng) I Idiffbk1Iibias I+Isi 時(shí)觸發(fā);對(duì)于 Ubiasl>IS2,當(dāng) Udiff I >k2 Iibias 卜(Vk1)IsWsi 時(shí)觸發(fā); 其中,對(duì)于傳輸線(204)的每相(204. I, 204. 2,204. 3) ibias|=o.5(|is| + |ir|),和 idiffH is+irl,其中 is在所保護(hù)的傳輸線(204)的本地端的電流; ir在所保護(hù)的傳輸線(204)的遠(yuǎn)程端的電流; IS1,し非零的正實(shí)數(shù)。
10.一種用于至少ー個(gè)傳輸線(204)的電流差動(dòng)保護(hù)方法,至少包括如下步驟 -計(jì)算對(duì)稱序列電流,該對(duì)稱序列電流包括在所保護(hù)的傳輸線(204)的本地和遠(yuǎn)程端的傳輸線(204)的每相(204. I, 204. 2,204. 3)的電流的零序電流Itl、正序電流I1和負(fù)序電流i2 ; -計(jì)算在傳輸線(204)的每端的對(duì)稱序列電流‘ I1和i2的組合電流i12和Itll2之間的相位差φ 2和q>012; -對(duì)相位差φ 2和φο 2應(yīng)用模糊推理方法,輸出變量y,其中變量y的值根據(jù)相位差物2和Φ012的值計(jì)算; -根據(jù)變量y的值和在所保護(hù)的傳輸線(204)的本地和遠(yuǎn)程端的每相(204. I, 204. 2,204. 3)的電流的值計(jì)算用于控制在傳輸線(204)上布置的至少ー個(gè)斷路器(200. Ia, 200. 2a, 200. 3a, 200. lb, 200. 2b, 200. 3b)的觸發(fā)信號(hào)的值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中組合電流i12和Itll2是如下 ェ12_12 ~~ ^igli , ioi2=k2pi2+kig(ii+io); 其中當(dāng)在每相的電流幅度高于或等于在任何相的大約I. 5每單位時(shí),klg=k2p=0,否則,klg和k2p為非零的實(shí)數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11之一所述的方法,其中模糊推理方法至少包括如下步驟 -fuzzyfication運(yùn)算,其將相位差值φ〗2和物12轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(φη)和μ(φοπ); -根據(jù)模糊規(guī)則基礎(chǔ)對(duì)模糊變量μ(φη)和μ(φο 2)進(jìn)行推理運(yùn)算以輸出最終的模糊集u (y); -defuzzyfication運(yùn)算,其將最終的模糊集μ (y)轉(zhuǎn)換為變量y。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其中fuzzyfication運(yùn)算將相位差Φ 2轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(Φ 2),從而 -當(dāng)φ12的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φ12)是“低”,具有等于I的值,以及是“高”,具有等于O的值; -當(dāng)φ 2的值包括在80°和180°之間時(shí),μ(φ 2)是“低”,具有等于O的值,以及是“高”,具有等于I的值; -當(dāng)φι的值包括在75°和80°之間時(shí)+#、是“低”,具有等于的值,以及是“高”,具有等于ぞ11^的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13之一所述的方法,其中fuzzyfication運(yùn)算將相位差φ()ι轉(zhuǎn)換為模糊變量μ(φ 2),從而 -當(dāng)軸2的值包括在0°和75°之間時(shí),μ(φοι2)是“低”,具有等于I的值,以及是“高”,具有等于O的值; -當(dāng)物12的值包括在85°和180°之間時(shí),μ(φο 2).是“低”,具有等于O的值,以及是“高”,具有等于I的值; -當(dāng)?shù)闹蛋ㄔ?5°和85°之間時(shí),μ((ρ()ρ)是“低”,具有等于I-細(xì)2…7'的值,以及是“高”,具有等于%121() ‘5的值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14之一所述的方法,其中根據(jù)如下模糊規(guī)則基礎(chǔ)執(zhí)行推理運(yùn)算 -如果φοη是“高” ΑΝ『φη是“高”,則y是“L” ; 如果φο 2是“低” ANDtpi2是“高”,OR,(poi2是“高” AND (pi 是“低”,則 y 是 “M” ; 如果物12是“低” AND φ12是“低”,則y是“H” ;其中“し”、“ M ”和“ H ”是分別對(duì)應(yīng)于輸出值O、I和2的單元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中模糊規(guī)則基礎(chǔ)的邏輯函數(shù)“AND與”和“OR或”分別對(duì)應(yīng)于運(yùn)算符“Product”和“Maximum,,。
17.根據(jù)權(quán)利要求12到16之一所述的方法,其中defuzzyfication運(yùn)算是加權(quán)系數(shù)法,產(chǎn)生的輸出值y表不為 其中 當(dāng)y=0時(shí),μ L=l,以及否則μ L=0; 當(dāng)y=l時(shí),μ M=1,以及否則μ Μ=0 ; 當(dāng)y=2時(shí),μ H=1,以及否則μ L=0。
18.根據(jù)權(quán)利要求10到17之一所述的方法,其中計(jì)算與觸發(fā)信號(hào)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定特性的偏差百分比Ii1和k2的值,從而當(dāng)參數(shù)y高于大約I. 5時(shí),Ii1=O. 3+0. 8y,否貝丨J Ii1=O. 3 ;k2=l. 5+1. 6y,斷路器(200. Ia, 200. 2a, 200. 3a, 200. lb, 200. 2b, 200. 3b)的觸發(fā)條件是對(duì)于 I ibiasl〈Is2,,當(dāng) I Idiffbk1Iibias I+Isi 時(shí)觸發(fā);對(duì)于 Ubiasl>IS2,當(dāng) Udiff I >k2 Iibias 卜(Vk1)IsWsi 時(shí)觸發(fā); 其中,對(duì)于傳輸線(204)的每相(204. I, 204. 2,204. 3) ibias|=o.5(|is| + |ir|),和 idiffH is+irl,其中 is在所保護(hù)的傳輸線(204)的本地端的電流; ir在所保護(hù)的傳輸線(204)的遠(yuǎn)程端的電流; IS1,し非零的正實(shí)數(shù)。
19.一種電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)(1000),包括根據(jù)權(quán)利要求I到9之一所述的至少兩個(gè)繼電器(100a,100b),每個(gè)被耦合到傳輸線(204)的一端并且通過(guò)通信部件(206)相互鏈接。
全文摘要
一種用于傳輸線(204)的電流差動(dòng)保護(hù)的繼電器(100),包括在傳輸線的本地和遠(yuǎn)程端的傳輸線的每相的電流的對(duì)稱序列電流的第一計(jì)算器(110);在對(duì)稱序列電流的組合電流i12和i012之間的相位差和的第二計(jì)算器(110);模糊推理系統(tǒng)(112),其輸出變量y,其中變量y的值根據(jù)相位差和的值計(jì)算;第三計(jì)算器(120),其輸出用于控制在傳輸線上布置的并且與繼電器關(guān)聯(lián)的斷路器的觸發(fā)信號(hào),觸發(fā)信號(hào)的值根據(jù)變量y的值和在所保護(hù)的傳輸線的本地和遠(yuǎn)程端的每相的電流的值計(jì)算。
文檔編號(hào)H02H3/28GK102696161SQ200980163272
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者A.克里梅克, A.維茲尼夫斯基, K.索拉克, W.雷比贊特 申請(qǐng)人:施耐德電氣能源英國(guó)有限公司, 阿爾斯托姆技術(shù)有限公司