雙側(cè)電源電力系統(tǒng)的方向電流保護(hù)的建模與仿真

1、 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 綜合訓(xùn)練一設(shè) 計(jì) 題 目 方向性電流保護(hù)的建模與仿真 指 導(dǎo) 教 師 劉健辰 院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 電網(wǎng)131班 學(xué) 號(hào) 1305080116 姓 名 蘇小平 日 期 2017/01/05 智能電網(wǎng)系綜合訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分模板綜合設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)期2016/2017第1學(xué)期姓名專業(yè)班級(jí)課程名稱 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)題目 方向性電流保護(hù)的建模與仿真 成績(jī) 評(píng)分項(xiàng)目合格評(píng)定不合格評(píng)定設(shè)計(jì)表現(xiàn)1.獨(dú)立工作能力獨(dú)立完成設(shè)計(jì)不能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)2.上交設(shè)計(jì)時(shí)間按時(shí)遲交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容

2、完整，結(jié)果正確設(shè)計(jì)思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)選擇有錯(cuò)誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯(cuò)誤4.設(shè)計(jì)書(shū)寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好不規(guī)范、不整潔、無(wú)條理，排版有問(wèn)題很大5.封面、目錄、參考文獻(xiàn)完整不完整圖紙6.繪圖效果滿足要求很差7.布局合理布局混亂8.繪圖工程標(biāo)準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)不符合標(biāo)準(zhǔn)答辯9.回答問(wèn)題回答基本正確或正確回答不正確總評(píng)定評(píng)定說(shuō)明：（1）不合格標(biāo)準(zhǔn)1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不合格否決制，即3、4兩項(xiàng)達(dá)不到要求，不予合格；2）9項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中，有6項(xiàng)達(dá)不到要求，不予合格。（2）合格標(biāo)準(zhǔn)除設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的3、4、5項(xiàng)必須滿足要求外，其余6項(xiàng)，至少有4項(xiàng)滿足要求，給予合格。（3）請(qǐng)?jiān)?/p>

3、評(píng)定欄里打“”評(píng)定，若全部滿足要求，不必分項(xiàng)評(píng)定，只需在總評(píng)定中打“”即可，最后給出最終成績(jī)，并簽字。最終成績(jī)： 評(píng)定教師簽字：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)析綜合訓(xùn)練一 任務(wù)書(shū)本次綜合訓(xùn)練目的在于通過(guò)對(duì)雙側(cè)電源電力系統(tǒng)的方向電流保護(hù)的建模與仿真，鞏固和運(yùn)用所學(xué)到的方向電流保護(hù)理論知識(shí)，掌握Matlab仿真軟件的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。雙側(cè)電源電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：系統(tǒng)基本參數(shù)如下，線路長(zhǎng)度和短路點(diǎn)位置見(jiàn)后面的班級(jí)數(shù)據(jù)表。電源：,線路：LGJ-240/40型架空線，單位正序阻抗。設(shè)計(jì)要求：利用Matlab/Simulink建立仿真模型，完成仿真計(jì)算，分析仿真結(jié)果。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容：1、 任務(wù)

4、書(shū)2、 電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)原理3、 利用Matlab/Simulink建立仿真模型4、 設(shè)置故障，完成仿真計(jì)算5、 分析仿真結(jié)果6、 重新設(shè)置兩側(cè)電源參數(shù)，分析對(duì)方向電流保護(hù)的影響電網(wǎng)13-1班數(shù)據(jù)序號(hào)姓名線路MN長(zhǎng)度（km）短路點(diǎn)k1距離M母線（km）15025260303703548040590456100507110558陳靚12060單夕冉蘇小平張萌說(shuō)明：1） 17組每組3人；第8組4人。2）將自己姓名填入表中目錄一、綜合訓(xùn)練目的1二、 電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)原理1三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障特征1四、仿真2 （1）、仿真模型2（2）、設(shè)置故障、觀察故障特征2五、結(jié)果分析3六、

5、重新設(shè)置兩側(cè)電源參數(shù)，分析對(duì)方向電流保護(hù)的影響3參考文獻(xiàn)4一、綜合訓(xùn)練目的 本次綜合訓(xùn)練的目的在于通過(guò)對(duì)雙側(cè)電源電力系統(tǒng)電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)的保護(hù)原理的了解，通過(guò)MATLAB進(jìn)行建模與仿真，鞏固和運(yùn)用所學(xué)到的方向電流保護(hù)理論知識(shí)，掌握MATLAB仿真軟件的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2、 電網(wǎng)相間短路的方向電流保護(hù)原理 在雙側(cè)電源供電的網(wǎng)絡(luò)中，利用電流幅值特征不能保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性。方向性電流保護(hù)利用短時(shí)功率方向的特征，當(dāng)短路功率由母線流向線路時(shí)表明故障點(diǎn)在線路方向上，是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，允許保護(hù)動(dòng)作。反之，不允許保護(hù)動(dòng)作。用短時(shí)功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不

6、能區(qū)分故障位置的問(wèn)題，并且線路兩側(cè)的保護(hù)只需按照單電源的配合方式整定配合即可滿足選擇性。相間短路的三段式電流保護(hù)，利用短路故障時(shí)電流顯著增大的故障特征形成判據(jù)構(gòu)成保護(hù)，其中速斷保護(hù)按照躲開(kāi)本線路末端最大短路電流整定，保護(hù)本線路的一部分， 限時(shí)速斷保護(hù)按照躲開(kāi)下級(jí)速斷保護(hù)末端短路整定，保護(hù)本線路全長(zhǎng)， 過(guò)電流保護(hù)按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流作本線路和相鄰線路短路時(shí)的后備保護(hù)， 而方向電流保護(hù)，既利用故障時(shí)電流幅值變大的特征，又利用電流與電壓間相角特征，在短路功率的流動(dòng)方向正是保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作的方向，并且電流幅值大于整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作跳閘，適用于多端電源網(wǎng)絡(luò)。三、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障特征 1）故障相接地電壓為

7、0。2）非故障相電壓升高為線電壓。3）三相之間線電壓基本不變。四、仿真 （1）、仿真模型圖1 短路故障模型 （2）、設(shè)置故障、觀察故障特征 經(jīng)查閱資料，針對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，發(fā)生短路時(shí)故障特征。利用MATLAB/sinmulink軟件建模，分別設(shè)置了不同的故障類型，觀察故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的電壓、電流，故障相電壓、電流的變化。仿真結(jié)果如下： 以A相接地短路為例：圖2 A相接地電壓、電流 由圖2可知，時(shí)故障發(fā)生，故障點(diǎn)處電壓變?yōu)?，接地電流幅值大概為2800A，在時(shí)故障切除，接地電流變?yōu)?A，A相故障點(diǎn)處的電壓變?yōu)橄嚯妷骸?圖3 母線M三相電壓 圖4 母線M三相電流 設(shè)置A相接地短路故障，系統(tǒng)母線A所

8、測(cè)得的三相電壓如圖3，從圖中可看出，故障相A相電壓為0，非故障相電壓變?yōu)樵嚯妷罕?，母線A所測(cè)得的三相電流如圖4，從圖中可看出，三相電流基本不變。五、結(jié)果分析 對(duì)于中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生A相接地短路時(shí)，故障處電壓為0，非故障相電壓升為原相電壓的倍，三相電流基本不變，因此三相設(shè)備可以在短時(shí)間正常運(yùn)行。仿真結(jié)果與理論分析相吻合。六、重新設(shè)置兩側(cè)電源參數(shù)，分析對(duì)方向電流保護(hù)的影響 改變左側(cè)電源參數(shù)，設(shè)置為,仿真結(jié)果如圖5，6所示。圖5 母線M三相電壓圖6 母線M三相電流方向電流保護(hù)既利用了電流的幅值特征，又利用了電壓電流的相位關(guān)系作為判據(jù)。通過(guò)改變左側(cè)電源參數(shù)將電源相位由10變?yōu)?0。通過(guò)仿真結(jié)果圖5、圖6與圖3、圖4進(jìn)行對(duì)比，可以看出電壓、電流的相位發(fā)生了明顯變化。由此可知，改變電源的相角就可以改變電壓、電流的相角。因此得出如下下結(jié)論： 一般的功率方向繼電器當(dāng)輸入電壓和電流的幅值不變時(shí)，其輸出（轉(zhuǎn)矩或電壓）值隨兩者相位差的大小而改變，為了在最常見(jiàn)的短路情況下使方向元件動(dòng)作最靈敏。 采用上述接線的功率方向元件應(yīng)做成最大靈敏角為。又為了保證當(dāng)短路點(diǎn)有過(guò)度電阻、線路阻抗角在范圍內(nèi)變化情況下正方向故障時(shí)，繼電器都能可靠動(dòng)作。參考文獻(xiàn)1 張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電