雙側電源電力系統(tǒng)的方向電流保護的建模與仿真

1、 遼寧工程技術大學 電力系統(tǒng)繼電保護 綜合訓練一設 計 題 目 方向性電流保護的建模與仿真 指 導 教 師 劉健辰 院（系、部） 電氣與控制工程學院 專 業(yè) 班 級 電網131班 學 號 1305080116 姓 名 蘇小平 日 期 2017/01/05 智能電網系綜合訓練標準評分模板綜合設計成績評定表學期2016/2017第1學期姓名專業(yè)班級課程名稱 電力系統(tǒng)繼電保護設計題目 方向性電流保護的建模與仿真 成績 評分項目合格評定不合格評定設計表現1.獨立工作能力獨立完成設計不能獨立完成設計2.上交設計時間按時遲交設計說明書3.設計內容設計思路清晰，結構方案良好，設計參數選擇正確，條理清楚，內容

2、完整，結果正確設計思路不清晰，結構方案不合理，關鍵設計參數選擇有錯誤，調理清楚，內容不完整，有明顯錯誤4.設計書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好不規(guī)范、不整潔、無條理，排版有問題很大5.封面、目錄、參考文獻完整不完整圖紙6.繪圖效果滿足要求很差7.布局合理布局混亂8.繪圖工程標準符合標準不符合標準答辯9.回答問題回答基本正確或正確回答不正確總評定評定說明：（1）不合格標準1）設計說明書不合格否決制，即3、4兩項達不到要求，不予合格；2）9項評分標準中，有6項達不到要求，不予合格。（2）合格標準除設計說明書的3、4、5項必須滿足要求外，其余6項，至少有4項滿足要求，給予合格。（3）請在

3、評定欄里打“”評定，若全部滿足要求，不必分項評定，只需在總評定中打“”即可，最后給出最終成績，并簽字。最終成績： 評定教師簽字：電力系統(tǒng)繼電保護析綜合訓練一 任務書本次綜合訓練目的在于通過對雙側電源電力系統(tǒng)的方向電流保護的建模與仿真，鞏固和運用所學到的方向電流保護理論知識，掌握Matlab仿真軟件的使用方法，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。雙側電源電力系統(tǒng)結構圖如下：系統(tǒng)基本參數如下，線路長度和短路點位置見后面的班級數據表。電源：,線路：LGJ-240/40型架空線，單位正序阻抗。設計要求：利用Matlab/Simulink建立仿真模型，完成仿真計算，分析仿真結果。設計說明書內容：1、 任務

4、書2、 電網相間短路的方向電流保護原理3、 利用Matlab/Simulink建立仿真模型4、 設置故障，完成仿真計算5、 分析仿真結果6、 重新設置兩側電源參數，分析對方向電流保護的影響電網13-1班數據序號姓名線路MN長度（km）短路點k1距離M母線（km）15025260303703548040590456100507110558陳靚12060單夕冉蘇小平張萌說明：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、綜合訓練目的1二、 電網相間短路的方向電流保護原理1三、中性點不接地系統(tǒng)故障特征1四、仿真2 （1）、仿真模型2（2）、設置故障、觀察故障特征2五、結果分析3六、

5、重新設置兩側電源參數，分析對方向電流保護的影響3參考文獻4一、綜合訓練目的 本次綜合訓練的目的在于通過對雙側電源電力系統(tǒng)電網相間短路的方向電流保護的保護原理的了解，通過MATLAB進行建模與仿真，鞏固和運用所學到的方向電流保護理論知識，掌握MATLAB仿真軟件的使用方法，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。2、 電網相間短路的方向電流保護原理 在雙側電源供電的網絡中，利用電流幅值特征不能保證保護動作的選擇性。方向性電流保護利用短時功率方向的特征，當短路功率由母線流向線路時表明故障點在線路方向上，是保護應該動作的方向，允許保護動作。反之，不允許保護動作。用短時功率方向的特征解決了僅用電流幅值特征不

6、能區(qū)分故障位置的問題，并且線路兩側的保護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，利用短路故障時電流顯著增大的故障特征形成判據構成保護，其中速斷保護按照躲開本線路末端最大短路電流整定，保護本線路的一部分， 限時速斷保護按照躲開下級速斷保護末端短路整定，保護本線路全長， 過電流保護按照躲開最大負荷電流作本線路和相鄰線路短路時的后備保護， 而方向電流保護，既利用故障時電流幅值變大的特征，又利用電流與電壓間相角特征，在短路功率的流動方向正是保護應該動作的方向，并且電流幅值大于整定值時，保護動作跳閘，適用于多端電源網絡。三、中性點不接地系統(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）、設置故障、觀察故障特征 經查閱資料，針對中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生短路時故障特征。利用MATLAB/sinmulink軟件建模，分別設置了不同的故障類型，觀察故障發(fā)生時系統(tǒng)的電壓、電流，故障相電壓、電流的變化。仿真結果如下： 以A相接地短路為例：圖2 A相接地電壓、電流 由圖2可知，時故障發(fā)生，故障點處電壓變?yōu)?，接地電流幅值大概為2800A，在時故障切除，接地電流變?yōu)?A，A相故障點處的電壓變?yōu)橄嚯妷骸?圖3 母線M三相電壓 圖4 母線M三相電流 設置A相接地短路故障，系統(tǒng)母線A所

8、測得的三相電壓如圖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嚯妷罕叮妇€A所測得的三相電流如圖4，從圖中可看出，三相電流基本不變。五、結果分析 對于中性點非接地系統(tǒng)，當發(fā)生A相接地短路時，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，因此三相設備可以在短時間正常運行。仿真結果與理論分析相吻合。六、重新設置兩側電源參數，分析對方向電流保護的影響 改變左側電源參數，設置為,仿真結果如圖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既利用了電流的幅值特征，又利用了電壓電流的相位關系作為判據。通過改變左側電源參數將電源相位由10變?yōu)?0。通過仿真結果圖5、圖6與圖3、圖4進行對比，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。因此得出如下下結論： 一般的功率方向繼電器當輸入電壓和電流的幅值不變時，其輸出（轉矩或電壓）值隨兩者相位差的大小而改變，為了在最常見的短路情況下使方向元件動作最靈敏。 采用上述接線的功率方向元件應做成最大靈敏角為。又為了保證當短路點有過度電阻、線路阻抗角在范圍內變化情況下正方向故障時，繼電器都能可靠動作。參考文獻1 張保會，尹項根.電