電流保護(hù)matlab仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　2 Matlab及其模塊介紹2</p><p>　　2.1 MATLAB編程基礎(chǔ)2</p><p>　　2.2 M文件及M函數(shù)3</p><p&

2、gt;　　2.3 SIMULINK介紹3</p><p>　　2.4 S-FUNCTION簡介5</p><p>　　3 線路繼電保護(hù)的基本原理8</p><p>　　3.1 整定基本要求8</p><p>　　3.2 保護(hù)整定原則10</p><p>　　4 線路繼電保護(hù)仿真18</p&

3、gt;<p>　　4.1 保護(hù)仿真軟件概述18</p><p>　　4.2 仿真設(shè)計(jì)步驟19</p><p>　　4.3 線路單相自動重合閘電流保護(hù)仿真19</p><p>　　4.4 線路三段式電流保護(hù)仿真27</p><p>　　5 仿真結(jié)果分析36</p><p>　　5.1

4、線路單相自動重合閘電流保護(hù)仿真結(jié)果分析36</p><p>　　5.2 線路三段式電流保護(hù)仿真結(jié)果分析37</p><p><b>　　6 總結(jié)38</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b>&l

5、t;/p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的題目是線路繼電保護(hù)整定計(jì)算的MATLAB仿真，包括對電力系統(tǒng)線路整定計(jì)算仿真和故障仿真的研究。</p><p>　　輸電線路是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。不同地區(qū)、不同類型的發(fā)電和配電設(shè)備都是通過它連接起來的，構(gòu)成電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)發(fā)電、供電和配電

6、的穩(wěn)定運(yùn)行。隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的日益發(fā)展采用計(jì)算機(jī)仿真方法來分析研究電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是解決此類工程問題的一種有效手段。MATLAB語言是目前國際上流行的一種演算紙式的編程語言，它具有強(qiáng)大的矩陣分析與運(yùn)算功能，并且是一個開放的環(huán)境。其中SIMULINK就是為MATLAB開發(fā)的一種優(yōu)秀的控制系統(tǒng)仿真工具軟件，它具有模塊化、可重載、可封裝、面向結(jié)構(gòu)圖編程及可視化等特點(diǎn)，可大大提高系統(tǒng)仿真的效率和可靠性。我們可以利用工具箱中的元件模型，結(jié)

7、合電力系統(tǒng)中的基本原理，搭建輸電線路模型，繼而設(shè)置各種電力系統(tǒng)故障進(jìn)行分析和調(diào)試，以期為電力系統(tǒng)線路故障故障仿真提供有力根據(jù)。</p><p>　　在線路繼電保護(hù)整定計(jì)算仿真方面，我們使用了SimuLink和SimPowerSystems工具箱，它常用于電力系統(tǒng)各個方面的仿真。例如MATLAB 被用于發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和負(fù)荷等元件的建模和仿真，在輸電線路研究中，有利用Matlab對輸電線路進(jìn)行故障定位數(shù)字仿真的

8、研究。在繼電保護(hù)仿真中也應(yīng)用到了Matlab，如基于Matlab 開發(fā)平臺的繼電保護(hù)仿真系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要針對線路的繼電保護(hù)——三段式電流保護(hù)和零序電流保護(hù)進(jìn)行仿真研究。利用MATLAB和線路繼電保護(hù)的內(nèi)容，使用SimuLink和SimPowerSystems工具箱，搭建了一個線路整定計(jì)算和故障仿真模型。在系統(tǒng)中設(shè)定不同的故障點(diǎn)，分別進(jìn)行了相應(yīng)的仿真，且與線路的整定計(jì)算值相配合，做到有選擇性的

9、動作，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。</p><p>　　本文第1部分為前言，介紹了本次設(shè)計(jì)的主要思路。</p><p>　　第2部分介紹了Matlab基礎(chǔ)和在設(shè)計(jì)中所用到知識。</p><p>　　第3部分是線路繼電保護(hù)的基本原理等基礎(chǔ)理論知識。</p><p>　　第4部分中對線路繼電保護(hù)仿真中的模型構(gòu)成、參數(shù)設(shè)定及故障發(fā)生時保護(hù)裝置的動作情況作了

10、詳細(xì)說明。并介紹了所設(shè)計(jì)的線路繼電保護(hù)仿真與整定計(jì)算值的配合。</p><p>　　第5部分對仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了分析，不同層面做出分析，對于在整個設(shè)計(jì)過程的不同階段也做出具體分析。</p><p>　　在本文的第6部分中總結(jié)了此次設(shè)計(jì)并給出了結(jié)論。其中包括致謝詞，參考文獻(xiàn)等。</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)在張龍斌老師的指導(dǎo)下完成。</p><

11、;p>　　2 Matlab 及其模塊介紹</p><p>　　本章簡單介紹了此次設(shè)計(jì)用到的Matlab 知識，首先介紹Matlab 軟件編程基礎(chǔ)知識，再對計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)線路繼電保護(hù)整定計(jì)算仿真設(shè)計(jì)中用到的仿真模塊的來源、功能、參數(shù)等進(jìn)行介紹。</p><p>　　2.1 MATLAB 編程基礎(chǔ)</p><p>　　2.1.1 變量和數(shù)學(xué)運(yùn)算</p>

12、;<p>　　首先從Matlab數(shù)學(xué)運(yùn)算開始說明。例如要計(jì)算1+2+3 及1×10+2×10+3×10 這兩個算式，接在提示符號>>之后的是要鍵入的算式，Matlab將計(jì)算的結(jié)果以ans顯示。</p><p>　　2.1.2 數(shù)組和數(shù)據(jù)</p><p>　　Matlab的運(yùn)算事實(shí)上是以數(shù)組（array）及矩陣（matrix）方式在做

13、運(yùn)算，而這兩者在Matlab的基本運(yùn)算性質(zhì)上是不同的，數(shù)組強(qiáng)調(diào)元素對元素的運(yùn)算，而矩陣則采用線性代數(shù)的運(yùn)算方式。</p><p>　　在聲明一個變量為數(shù)組或是矩陣時，如果是要個別輸入元素，需要用中括號將元素置于其中。數(shù)組由一維元素構(gòu)成，而矩陣由多維元素組成。</p><p>　　在介紹矩陣運(yùn)算之前首先介紹幾個特殊的矩陣。Zeros函數(shù)生成元素皆為0 的矩陣；ones 函數(shù)生成元素皆為1 的

14、矩陣，eye生成一個單位矩陣，之所以稱為eye是取其發(fā)音與原來單位矩陣符號Ⅰ相同，而又避免與復(fù)數(shù)定義中的虛部所用的符號i混淆，所以改以eye替代。</p><p>　　上述三個函數(shù)的使用語法都相似，如zeros（m）可以產(chǎn)生一個m×m 的正方矩陣，而zeros（m，n）產(chǎn)生的是m×n的矩陣。也可以使用這三個函數(shù)將一個m×n 矩陣原來元素全部取代成為0，1 或是單位矩陣的值，不過要加上

15、size指令來指出其矩陣大小是m×n，所以語法為：</p><p>　　zeros（size（A））</p><p><b>　　其中A為原來的矩陣</b></p><p>　　2.2 M文件及M函數(shù)</p><p>　　Matlab程序大致分為兩類：M腳本文件（M-Script）和M函數(shù)（M-Functio

16、n），它們均是普通的ASCII 碼構(gòu)成的文件。</p><p>　　M腳本文件中包含一組有Matlab語言所支持的語句，它類似DOS下的批處理文件。它的執(zhí)行方式很簡單，用戶只需在Matlab的提示符下輸入該M文件的文件名，這樣Matlab就會自動執(zhí)行該M文件中的各條語句，并將結(jié)果直接返回到Matlab工作空間。使用M函數(shù)格式變成是Matlab程序設(shè)計(jì)的主流。</p><p>　　Matla

17、b的M函數(shù)是有function語句引導(dǎo)的，其基本格式如下：</p><p>　　Function [返回變量列表]=函數(shù)名(輸入變量列表)</p><p>　　注釋說明語句段，由%一道</p><p>　　輸入、返回變量格式的檢測</p><p><b>　　函數(shù)體語句</b></p><p>　

18、　這里輸入和返回變量的實(shí)際個數(shù)分別有nargin和nargout兩個Matlab的保留變量來給出。只要進(jìn)入該函數(shù)，Matlab就將自動生成這兩個變量，不論是佛直接使用這兩個變量。如果返回變量多于一個，則應(yīng)該用方括號括起來。輸入變量和返回變量之間用括號分隔。注釋語句段的每行語句都應(yīng)該由百分號引導(dǎo)，百分號后面的內(nèi)容不執(zhí)行，只起注釋作用。用戶采用help 命令則可以顯示出來注釋語句段的內(nèi)容。此外、標(biāo)準(zhǔn)的變量樹木檢測也是必要的。如果輸入或返回變

19、量格式不正確，則應(yīng)該給出相應(yīng)的提示。</p><p>　　另外，因?yàn)镸atlab是一中注釋性語言，所以即使在某個或某些函數(shù)中存在語法錯誤，如果沒執(zhí)行到該語句時可能就不會發(fā)現(xiàn)該錯誤，這在嚴(yán)格的程序設(shè)計(jì)中是不容許的。要檢查某目錄中所有的M函數(shù)語法錯誤，首先應(yīng)該用cd命令進(jìn)入該目錄，然后運(yùn)行pcode*命令進(jìn)行偽代碼轉(zhuǎn)換。因?yàn)樵撁顣atlab函數(shù)轉(zhuǎn)換成偽代碼，而在轉(zhuǎn)換過程中該程序?qū)⒆詣臃g每一條語句，所以一旦發(fā)現(xiàn)

20、有語法錯誤，將會停止翻譯，給出錯誤信息。改正了該語法錯誤后，再重新執(zhí)行pcode命令，直到?jīng)]有錯誤為止。這樣會保證目錄下所有的程序不含有語法錯誤。</p><p>　　2.3 SIMULINK介紹</p><p>　　Simulink是以工具庫的形式掛接在Matlab上的，不能獨(dú)立運(yùn)行，只能在Matlab環(huán)境中運(yùn)行。Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持

21、連續(xù)、離散或兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持具有多種采樣速率的多速率系統(tǒng)。</p><p>　　Simulink是由模塊庫、模型構(gòu)造及指令分析、演示程序等幾部分組成。Simulink提供了用方框圖進(jìn)行建模的圖形接口。模塊框圖是動態(tài)系統(tǒng)的圖形顯示，由一組稱為模塊的圖標(biāo)組成，模塊之間采用連線聯(lián)接。每個模塊代表了動態(tài)系統(tǒng)的某個單元，并且產(chǎn)生一定的輸出。模塊之間的連線表明模塊的輸入端口與輸出端口之間的信號連結(jié)。模塊的類

22、型決定了模塊輸出與輸入、狀態(tài)和時間之間的關(guān)系。一個模塊框圖可以根據(jù)需要包含任何類型的模塊。</p><p>　　模塊代表了動態(tài)系統(tǒng)的某個功能單元，每個模塊一般包括一組輸入、狀態(tài)和一組輸出等幾個部分。</p><p>　　Simulink模塊的基本特點(diǎn)是參數(shù)化的，許多模塊都具有獨(dú)立的屬性對話框，在對話框中用戶可以定義模塊的各種參數(shù)。Simulink包含Sinks（輸出方式）、Source（輸

23、入源）、Continuous（連續(xù)環(huán)節(jié)）、Nonlinear（非線性）、Discrete（離散環(huán)節(jié)）、Signals & System（信號與系統(tǒng)）、Math（數(shù)學(xué)模塊）和Functions& Tables（函數(shù)和查詢表）等子模型庫。SIMULINK 在諸如Communication Toolbox，Nonlinear Control Design Blockset，Power System Blockset 等工具箱的

24、配合下，還可以完成對諸如通行系統(tǒng)、非線性控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)的建模、分析和仿真。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)中使用的模塊</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中共使用了位于Simpowersystems模塊庫，和Simulink模塊庫中的29 個不同的模塊。分別為：</p><p>　　1）位于Simpowersystems模塊庫中：<

25、/p><p>　?、?斷路器模塊(break)，</p><p>　?、?線路模塊(Series RLC Branch block)，</p><p>　?、?電流測量器模塊(Current Measurement block)， </p><p>　?、?交流電壓源模塊(AC Volatge block)，</p><p&g

26、t;　?、萑喙收夏K（Three-Phase Fault block），</p><p>　?、?傅利葉變換模塊（Fourier block），</p><p>　?、呷f用表模塊（Multimeter block），</p><p>　?、嘟拥啬K（Ground(input/output) block），</p><p>　　2）位于Sim

27、ulink模塊庫中：</p><p>　?、?到工作空間模塊（To Workspace block），</p><p>　?、?輸入端口模塊（In1 block），</p><p>　?、?輸出端口模塊（Out1 block），</p><p>　?、?示波器模塊（Scope block），</p><p>　　⑤ 常

28、數(shù)模塊（Constant block），</p><p>　?、?乘法模塊（Product block），</p><p>　?、?繼電器模塊（Relay block），</p><p>　?、?加法模塊（SUM block），</p><p>　?、?使能子系統(tǒng)模塊（Enable Subsystem block）。</p>&

29、lt;p>　　2.4 S-FUNCTION簡介</p><p>　　Simulink 為用戶提供了許多內(nèi)置的基本庫模塊，通過這些模塊進(jìn)行連接而構(gòu)成系統(tǒng)的模型。對于那些經(jīng)常使用的模塊進(jìn)行組合并封裝可以構(gòu)建出重復(fù)使用的新模塊，但它依然是基于Simulink 原來提供的內(nèi)置模塊。而Simulink s-function是一種強(qiáng)大的對模塊庫進(jìn)行擴(kuò)展的新工具。</p><p>　　2.4.1

30、 S-Function的概念</p><p>　　1）s-function 是一個動態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語言描述，在MATLAB里，用戶可以選擇用m文件編寫，也可以用c或mex文件編寫，在這里只給大家介紹如何用m文件編寫s-function。</p><p>　　2）S-function 提供了擴(kuò)展Simulink模塊庫的有力工具，它采用一種特定的調(diào)用語法，使函數(shù)和Simulink解法器進(jìn)行交

31、互。</p><p>　　3）S-function 最廣泛的用途是定制用戶自己的Simulink模塊。它的形式十分通用，能夠支持連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。</p><p>　　2.4.2 建立M文件S-Function</p><p>　　使用模板文件：sfuntmp1. m</p><p>　　1) 該模板文件位于MATLAB根目錄下

32、toolbox/simulink/blocks目錄下。</p><p>　　2) 模板文件里s-function的結(jié)構(gòu)十分簡單，它只為不同的flag的值指定要相應(yīng)調(diào)用的m 文件子函數(shù)。比如當(dāng)flag=3時，即模塊處于計(jì)算輸出這個仿真階段時，相應(yīng)調(diào)用的子函數(shù)為sys=mdloutputs(t,x,u)。</p><p>　　3) 模板文件使用switch語句來完成這種指定，當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)并不唯

33、一，用戶也可以使用if語句來完成同樣的功能。而且在實(shí)際運(yùn)用時，可以根據(jù)實(shí)際需要來去掉某些值，因?yàn)椴⒉皇敲總€模塊都需要經(jīng)過所有的子函數(shù)調(diào)用。</p><p>　　4) 模板文件只是Simulink為方便用戶而提供的一種參考格式，并不是編寫s-function的語法要求，用戶完全可以改變子函數(shù)的名稱，或者直接把代碼寫在主函數(shù)里，但使用模板文件的好處是，比較方便，而且條理清晰。</p><p>

34、　　5) 使用模板編寫s-function，用戶只需把s-函數(shù)名換成期望的函數(shù)名稱，如果需要額外的輸入?yún)⒘浚€需在輸入?yún)?shù)列表的后面增加這些參數(shù)，因?yàn)榍懊娴?個參數(shù)是simulink調(diào)用s-function時自動傳入的。對于輸出參數(shù)，最好不做修改。接下去的工作就是根據(jù)所編s-function要完成的任務(wù)，用相應(yīng)的代碼去替代模板里各個子函數(shù)的代碼即可。</p><p>　　6) Simulink 在每個仿真階段都會

35、對s-function進(jìn)行調(diào)用，在調(diào)用時，Simulink會根據(jù)所處的仿真階段為flag傳入不同的值，而且還會為sys這個返回參數(shù)指定不同的角色，也就是說盡管是相同的sys變量，但在不同的仿真階段其意義卻不相同，這種變化由simulink自動完成。</p><p>　　7) m文件s-function可用的子函數(shù)說明如下：</p><p>　?、賛dlInitializeSizes：定義

36、s-function模塊的基本特性，包括采樣時間、連續(xù)或者離散狀態(tài)的初始條件和sizes數(shù)組。</p><p>　?、趍dlDerivatives：計(jì)算連續(xù)狀態(tài)變量的微分方程。</p><p>　　③mdlUpdate：更新離散狀態(tài)、采樣時間和主時間步的要求。</p><p>　?、躮dlOutputs：計(jì)算s-function的輸出。</p><

37、;p>　?、輒dlGetTimeOfNextVarHit：計(jì)算下一個采樣點(diǎn)的絕對時間，這個方法僅僅是在用戶在mdlInitializeSizes里說明了一個可變的離散采樣時間。</p><p>　　⑥mdlTerminate：實(shí)現(xiàn)仿真任務(wù)必須的結(jié)束。</p><p>　　8) 概括說來，建立s-function可以分成兩個分離的任務(wù)：</p><p>　　9)

38、 初始化模塊特性包括輸入輸出信號的寬度，離散連續(xù)狀態(tài)的初始條件和采樣時間。</p><p>　　10) 將算法放到合適的s-function子函數(shù)中去。</p><p>　　定義s-function 的初始信息</p><p>　　1) 為了讓Simulink識別出一個m文件s-function，用戶必須在s-函數(shù)里提供有關(guān)s-函數(shù)的說明信息，包括采樣時間、連續(xù)或者

39、離散狀態(tài)個數(shù)等初始條件。這一部分主要是在mdlInitializeSizes子函數(shù)里完成。</p><p>　　2) Sizes數(shù)組是s-function函數(shù)信息的載體，它內(nèi)部的字段意義為：</p><p>　?、貼umContStates：連續(xù)狀態(tài)的個數(shù)（狀態(tài)向量連續(xù)部分的寬度）</p><p>　　②NumDiscStates：離散狀態(tài)的個數(shù)（狀態(tài)向量離散部分的

40、寬度）</p><p>　?、跱umOutputs： 輸出變量的個數(shù)（輸出向量的寬度）</p><p>　?、躈umInputs：輸入變量的個數(shù)（輸入向量的寬度）</p><p>　?、軩irFeedthrough：有無直接饋入</p><p>　?、轓umSampleTimes：采樣時間的個數(shù)</p><p>　　3

41、) 如果字段代表的向量寬度為動態(tài)可變，則可以將它們賦值為－1。</p><p>　　4) 注意DirFeedthrough是一個布爾變量，它的取值只有0和1兩種，0表示沒有直接饋入，此時用戶在編寫mdlOutputs子函數(shù)時就要確保子函數(shù)的代碼里不出現(xiàn)輸入變量u；1表示有直接饋入。</p><p>　　5) NumSampleTimes表示采樣時間的個數(shù)，也就是ts變量的行數(shù)，與用戶對ts

42、的定義有關(guān)。</p><p>　　6) 需要指出的是，由于s-function會忽略端口，所以當(dāng)有多個輸入變量或多個輸出變量時，必須用mux模塊或demux模塊將多個單一輸入合成一個復(fù)合輸入向量或?qū)⒁粋€復(fù)合輸出向量分解為多個單一輸出。</p><p><b>　　輸入和輸出參量說明</b></p><p>　　1) S-function默認(rèn)的4

43、個輸入?yún)?shù)為t、x、u 和flag，它們的次序不能變動，代表的意義分別為：</p><p>　?、賢：代表當(dāng)前的仿真時間，這個輸入?yún)?shù)通常用于決定下一個采樣時刻，或者在多采樣速率系統(tǒng)中，用來區(qū)分不同的采樣時刻點(diǎn)，并據(jù)此進(jìn)行不同的處理。</p><p>　?、趚： 表示狀態(tài)向量，這個參數(shù)是必須的，甚至在系統(tǒng)中不存在狀態(tài)時也是如此。它具有很靈活的運(yùn)用。</p><p>

44、　?、踰：表示輸入向量。</p><p>　　2) flag：是一個控制在每一個仿真階段調(diào)用哪一個子函數(shù)的參數(shù)，由Simulink 在調(diào)用時自動取值。</p><p>　　3) S-function默認(rèn)的4 個返回參數(shù)為sys、x0、str和ts，它們的次序不能變動，代表的意義分別為：</p><p>　?、賡ys：是一個通用的返回參數(shù)，它所返回值的意義取決于fla

45、g的值。</p><p>　?、趚0： 是初始的狀態(tài)值（沒有狀態(tài)時是一個空矩陣[]），這個返回參數(shù)只在flag值為0時才有效，其他時候都會被忽略。</p><p>　?、踫tr：這個參數(shù)沒有什么意義，是MathWorks公司為將來的應(yīng)用保留的m文件</p><p>　?、躶-function必須把它設(shè)為空矩陣。</p><p>　?、輙s：是

46、一個m×2的矩陣，它的兩列分別表示采樣時間間隔和偏移。</p><p>　　2.4.3 模塊的封裝與測試：</p><p>　　將該程序以文件名*****.m存盤，編好S 函數(shù)后，就可以進(jìn)行封裝和測試了，向模型編輯窗口中添加S-FUNCTION模塊，雙擊該模塊，打開參數(shù)設(shè)置對話框，在其中輸入M文件名和用戶定義的參數(shù)。選擇該模塊，按CTRL+M或右鍵單擊該模塊。從彈出的快捷菜單中

47、添加用戶定義的變量參數(shù)。在Initalzation頁中對變量初始化在Documentation頁中添加模塊的說明和幫助文檔，其具體操作與子系統(tǒng)的封裝類似。</p><p>　　可以封裝該S函數(shù)，從而設(shè)計(jì)出相應(yīng)的參數(shù)輸入對話框，選擇S函數(shù)模塊，打開其封裝編輯器，在Parameters頁中添加用戶定義的變量參數(shù)。</p><p>　　S函數(shù)模塊被封裝后，雙擊它，則有模塊參數(shù)對話框。能有附加參數(shù)

48、的一個提示。</p><p>　　3 線路繼電保護(hù)的基本原理</p><p>　　3.1 整定基本要求</p><p>　　電力系統(tǒng)運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種類型的短路。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時，都會危及系統(tǒng)安全，引發(fā)事故，有時還可能造成人身和設(shè)備安全事故。電力系統(tǒng)故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切

49、除故障元件，這依賴于繼電保護(hù)裝置的正確動作。而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不正常運(yùn)行狀態(tài)的時候，應(yīng)該只發(fā)出告警信號，或根據(jù)危害程度規(guī)定一定的延時再切除故障元件，以免暫短的運(yùn)行波動造成不必要的動作和干擾引起的誤動。因此，合理地選擇保護(hù)方式和正確地進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算，對保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有非常重要的意義。</p><p>　　選擇保護(hù)方式時，希望全面滿足繼電保護(hù)可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的四項(xiàng)基本要求。繼電保護(hù)的可靠性是指繼

50、電保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其他保護(hù)不應(yīng)該動作的情況下，則不應(yīng)該誤動作。繼電保護(hù)的選擇性則是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動時，才允許由相鄰設(shè)備、線路的保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障。為了保證選擇性，對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)和同一級保護(hù)內(nèi)有配合要求的兩元件，其靈敏系數(shù)和動作時間，在一般情況下應(yīng)相互配合。繼電保護(hù)的靈敏性指對于其保護(hù)范圍

51、內(nèi)發(fā)生故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)故障時，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。保護(hù)裝置的靈敏性，通常用靈敏系數(shù)來衡量。繼電保護(hù)的速動性指發(fā)生故障時，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動作切除故障。繼電保護(hù)的整定，主要考慮繼電保護(hù)的選擇性和靈敏性。對于方向保護(hù)，相鄰線路的配合動作值和動作時間都要相互配合，以滿足選擇性和靈敏性的要求。</p>

52、;<p>　　電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是一個綜合整體，繼電保護(hù)與電網(wǎng)的接線方式以及調(diào)度運(yùn)行密切相關(guān)。合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，繼電保護(hù)裝置能否發(fā)揮積極作用，與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電力設(shè)備的布置是否合理有密切關(guān)系，因此必須把它們作為一個有機(jī)整體統(tǒng)一考慮，全面安排，對嚴(yán)重影響繼電保護(hù)裝置保護(hù)性能的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電力設(shè)備的布置，應(yīng)限制使用。 </p><p>　　電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)是按斷路器的配置裝設(shè)的

53、，因此繼電保護(hù)必須按照斷路器分級進(jìn)行整定。繼電保護(hù)的分級是按保護(hù)的正方向來劃分的，要求按保護(hù)的正方向各相鄰的上、下級保護(hù)之間實(shí)現(xiàn)配合協(xié)調(diào)，以達(dá)到選擇性的目的。這是繼電保護(hù)整定配合的總原則。</p><p>　　根據(jù)《繼電保護(hù)及安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》、《3~110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》、《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》、《220~500kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)則》、《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》來實(shí)

54、現(xiàn)的保護(hù)原則。</p><p>　　繼電保護(hù)整定原則：3～110kV電網(wǎng)的繼電保護(hù)，應(yīng)當(dāng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性及速動性四項(xiàng)基本要求：</p><p>　　3.1.1 可靠性</p><p>　　可靠性由結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置和符合規(guī)程要求的運(yùn)行維護(hù)與管理來保證。</p><p>　　3.1.2 選擇性</p>

55、<p>　　選擇性是指：首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動時，才允許由相鄰元件的保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)動作切除故障。</p><p>　　3.1.3 靈敏性</p><p>　　由于有速動性的要求，繼電保護(hù)的定值應(yīng)保證在其保護(hù)范圍內(nèi)有規(guī)定的靈敏系數(shù)。</p><p>　　3.1.4 速動性</p>

56、<p>　　根據(jù)《繼電保護(hù)及安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》，如線路短路使發(fā)電廠廠用母線或重要用戶母線電壓低于額定電壓的50%~60%時，應(yīng)快速切除故障。因此，繼電保護(hù)的配置和整定計(jì)算應(yīng)保證快速的切除各種類型故障。</p><p>　　3.2 保護(hù)整定原則</p><p>　　3.2.1 三段式電流保護(hù)</p><p>　　10kV、35kV線路配三段式（階

57、段式）電流保護(hù)整定計(jì)算原則：根據(jù)繼電保護(hù)裝置整定的具體規(guī)定：</p><p>　　3.2.1.1 電流速斷保護(hù)</p><p>　　a、按躲過本線路末段最大三相短路電流整定。</p><p>　　= 3-1 </p><p><b>　　式中：動作

58、電流；</b></p><p>　　可靠系數(shù)，可取1.3；</p><p>　　線路末端最大三相短路電流。</p><p>　　b、靈敏度校驗(yàn)：電流速斷保護(hù)應(yīng)校核被保護(hù)線路出口短路的靈敏系數(shù)，在常見運(yùn)行大方式下，線路出口（即母線處）三相短路的靈敏系數(shù)不小于1時即可投運(yùn)。</p><p>　　c、動作時限：t=100ms。 &

59、lt;/p><p>　　注：（速斷保護(hù)的動作時間取決于繼電器本身固有的動作時間，一般小于10ms。考慮到躲過線路中避雷器的放電時間為40~60ms，一般加裝一個動作時間為60~80ms的保護(hù)出口中間繼電器，一方面提供延時，另一方面擴(kuò)大觸電的容量和數(shù)量。）</p><p>　　3.2.1.2 限時電流速斷保護(hù)</p><p>　　a、保護(hù)線路全長，按躲過下級相鄰線路的電

60、流速斷最大保護(hù)范圍整定。</p><p>　　為了確保速斷保護(hù)能準(zhǔn)確及時動作</p><p><b>　　3-2</b></p><p><b>　　式中：啟動電流。</b></p><p>　　可靠系數(shù)，可取1.2。</p><p>　　電流速斷保護(hù)的動作電流。</p

61、><p><b>　　靈敏度校驗(yàn)：</b></p><p>　　= 3-3</p><p>　　式中：最小運(yùn)行方式下保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計(jì)算值。</p><p>　　保護(hù)裝置的動作參數(shù)值。</p><

62、p>　　1.3~1.5。注：靈敏系數(shù)大于1的原因是考慮可能會出現(xiàn)一些不利于保護(hù)啟動的因素，為使保護(hù)仍然能夠動作，就要留有一定的裕度。</p><p>　　c、（1）、動作時限： =+t；t=0.3~0.5。</p><p>　　（2）、動作時限：=+t；當(dāng)靈敏系數(shù)不能滿足要求時使用此式。</p><p>　　式中：下級限時速斷的時限。</p>&

63、lt;p>　　當(dāng)校驗(yàn)靈敏度不滿足要求時， 動作時限：=+t</p><p>　　3.2.1.3 定時限過電流保護(hù)</p><p>　　a、按躲過最大負(fù)荷電流整定。</p><p>　　當(dāng)無事故過負(fù)荷電流的時候，采用線路導(dǎo)線的載流量來計(jì)算。</p><p>　　=

64、 3-4</p><p>　　式中：可靠系數(shù)，取1.3；</p><p><b>　　最大負(fù)荷電流。</b></p><p><b>　　b、靈敏度校驗(yàn)：</b></p><p><b>　　近后備校驗(yàn)</b></p><p>　　=

65、 3-5</p><p><b>　　遠(yuǎn)后備校驗(yàn)</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　式中：最小運(yùn)行方式下保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計(jì)算值。</p><p>　　保護(hù)裝置的動作參數(shù)值。</p

66、><p>　　近后備保護(hù)范圍要大于等于1.3-1.5，遠(yuǎn)后備保護(hù)范圍要大于等于1.2。</p><p>　　c、動作時限：t為從線路末端為零起每向上一級線路就加一個t。</p><p>　　3.2.2 距離保護(hù)</p><p>　　A 相間距離保護(hù)I段：</p><p>　　a 為了保證保護(hù)動作的選擇性，當(dāng)被保護(hù)線路

67、無中間分支路時，相間距離保護(hù)I段按躲過本線路末端故障整定，一般可按被保護(hù)線路正序阻抗的80%~85%計(jì)算。</p><p>　　= 3-6</p><p>　　式中：距離保護(hù)I段的整定阻抗；</p><p>　　可靠系數(shù)，取0.8~0.85；</p>&l

68、t;p>　　本線路的正序阻抗，是線路茬高度。</p><p>　　動作時限：t=0s。</p><p>　　b 單回線送變壓器終端方式，送電側(cè)保護(hù)深入受端變壓器的整定。</p><p>　　=+ 3-7</p><p>　　式中：距離保護(hù)I段的整定阻抗；&

69、lt;/p><p>　　可靠系數(shù)，取0.8~0.85；</p><p><b>　　0.7；</b></p><p>　　為終端變壓器并聯(lián)等值正序阻抗。</p><p><b>　　動作時限：t0s。</b></p><p>　　B 相間距離Ⅱ段應(yīng)能保護(hù)線路的全長，具體整定

70、計(jì)算方法如下：</p><p>　　a 與相鄰線路相間距離I段配合。</p><p>　　=（+） 3-8</p><p>　　式中： 可靠系數(shù)，取0.8~0.85；</p><p><b>　　被保護(hù)線路的阻抗；</b></p><p>　　相

71、鄰線路距離保護(hù)I段整定阻抗。</p><p>　　靈敏系數(shù)校驗(yàn)： =/1.25. 3-9</p><p>　　動作時限：=t動作時，t=0.3~0.5。</p><p>　　b 按保證本線路末端故障，保護(hù)的靈敏系數(shù)整定。</p><p>　　=

72、 3-10</p><p>　　式中：被保護(hù)線路末端故障，保護(hù)的靈敏度。</p><p>　　當(dāng)線路長度為20km以下時，不小于1.5；</p><p>　　當(dāng)線路長度為20~50km時，不小于1.4；</p><p>　　當(dāng)線路長度為50km以上時，不小于1.3。</p><

73、p><b>　　動作時限計(jì)算同a。</b></p><p>　　c 與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合； </p><p>　　=（+） 3-11</p><p>　　式中：可靠系數(shù)，取0.8~0.85；</p><p><b>　　被保護(hù)線路的阻抗；</b&g

74、t;</p><p><b>　　為相鄰變壓器阻抗。</b></p><p><b>　　動作時限：t.</b></p><p>　　d 與相鄰線路相間距離Ⅱ段配合。</p><p>　　=（+） 3-12</p><

75、;p>　　式中：可靠系數(shù)，0.8~0.85；</p><p><b>　　為本線路阻抗；</b></p><p><b>　　0.8；可靠系數(shù)；</b></p><p><b>　　為最小分支系數(shù)；</b></p><p>　　為相鄰線路相間距離II段動作阻抗；</

76、p><p>　　動作時限：=+t; 為相鄰線路距離II段動作時間。</p><p>　　C 相間距離保護(hù)Ⅲ：</p><p>　　a 與相鄰線路相間距離Ⅱ段配合；</p><p>　　= 3-13</p><p>　　式中：可靠系數(shù)，0.8~0.85；</p

77、><p><b>　　為本線路阻抗；</b></p><p><b>　　為最小分支系數(shù)；</b></p><p>　　為相鄰線路距離Ⅱ段動作阻抗。</p><p>　　動作時限：（1）、保護(hù)范圍伸出相鄰變壓器其他各側(cè)母線時，+t;</p><p>　　(2)、保護(hù)范圍伸出變壓器

78、其他各側(cè)母線時，+t。</p><p>　　式中：為相鄰線路重合后不經(jīng)振蕩閉鎖的距離II段動作時間；</p><p>　　為相鄰變壓器相間短路后備保護(hù)動作時間。</p><p>　　靈敏度校驗(yàn)：作為近后備時=/1.5；作為遠(yuǎn)后備時1.2.</p><p>　　b 與相鄰變壓器的電流、電壓保護(hù)配合整定；</p><p>

79、;　　= 3-14</p><p>　　式中：——電流、電壓保護(hù)的最小保護(hù)范圍對應(yīng)的阻抗值。</p><p>　　動作時限：=+t。 為相鄰變壓器相間短路后備保護(hù)動作時間。</p><p>　　c 與相鄰線路距離Ⅲ段配合；</p><p>　　=

80、 3-15</p><p>　　式中：=0.8~0.85；可靠系數(shù)；</p><p>　　為相鄰線路距離Ⅲ段動作阻抗。</p><p>　　動作時限：=+t。 為相鄰線路距離III段動作時間。</p><p>　　d 躲過最小負(fù)荷阻抗；</p><p>　　若采用全阻抗特性，則整定值為</p&

81、gt;<p>　　= 3-16</p><p>　　式中：按實(shí)際最不利的系統(tǒng)頻率下阻抗元件所見到的事故過負(fù)荷最小負(fù)荷阻抗（應(yīng)配合阻抗元件的實(shí)際動作特性進(jìn)行檢查）整定；</p><p>　　可靠系數(shù)，一般取1.2-1.25</p><p>　　電機(jī)自啟動系數(shù)，取1.5-2.5&

82、lt;/p><p>　　阻抗測量元件（欠量動作）的返回系數(shù)，取1.15-1.25。</p><p>　　3.2.3 線路重合閘</p><p>　　在電力系統(tǒng)故障中，大多數(shù)的故障是送電線路的故障。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線路故障大都是一些瞬時性故障，如雷電引起的絕緣子表面閃絡(luò)，大風(fēng)引起的碰線，鳥類或是樹枝等物體落在導(dǎo)線上引起的短路等，在線路被繼電保護(hù)迅速斷開以后，電弧立即熄

83、滅，外界的物體也被電弧燒掉而消失。此時，如果把斷開的線路再合上，就能夠恢復(fù)正常供電。但是，如果故障是永久性的，如線路倒桿、斷線、絕緣子擊穿或損壞引起的故障，在線路被繼電保護(hù)迅速斷開以后，故障仍然存在，即使再合上電源，線路還要被繼電保護(hù)再次斷開，因而就不可能立即恢復(fù)供電了，必須待工作人員檢修后才可再次恢復(fù)供電。由于送點(diǎn)線路具有以上性質(zhì)，所以采用重合閘能夠大大提高供電的可靠性，減少線路停電的次數(shù)。此外，重合閘可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性

84、，提高傳輸容量，糾正由于斷路器本身的機(jī)構(gòu)不良或誤動作而引起的跳閘。</p><p>　　三相一次重合閘的跳、合閘方式為無論本線路發(fā)生何種類型的故障，繼電保護(hù)裝置均將三相斷路器跳開，重合閘啟動，經(jīng)預(yù)先設(shè)置的延時發(fā)出重合閘脈沖，將三相短路器一起合上。若是瞬時性故障，因故障已經(jīng)消失，重合成功，線路繼續(xù)運(yùn)行；若是永久性故障，繼電保護(hù)再次動作跳開三相，并且不在重合。</p><p>　　重合閘的啟動

85、過程：當(dāng)短路器由繼電保護(hù)動作跳閘或其他非手動原因而跳閘后，重合閘均應(yīng)啟動。一般使用斷路器的輔助常開觸點(diǎn)或者用合閘位置繼電器的觸點(diǎn)構(gòu)成，在正常情況下，當(dāng)斷路器由合閘位置變?yōu)樘l位置時，馬上發(fā)出啟動指令。</p><p>　　重合閘的時間：啟動元件發(fā)出啟動指令后，時間元件開始記時，達(dá)到預(yù)定的演示后，發(fā)出一個短暫的合閘脈沖命令，這個延時就是重合閘時間，是可以整定的。</p><p>　　一次重合

86、閘脈沖：當(dāng)延時時間到后，它馬上發(fā)出一個可以合閘脈沖命令，并且開始記時，準(zhǔn)備重合閘的整組復(fù)歸，在復(fù)歸時間內(nèi)即使再有重合閘時間元件發(fā)出命令，它也不再發(fā)出第二個合閘命令。它可保證在一次跳閘后有足夠的時間合上和再次跳開斷路器。</p><p>　　自動重合閘與繼電保護(hù)的配合</p><p>　　為了能盡量利用重合閘所提供的條件以加速切除故障，繼電保護(hù)與之配合時，一般采用重合閘前加速保護(hù)和重合閘后加

87、速保護(hù)兩種方式，根據(jù)不同的線路及其保護(hù)配置方式選用。</p><p>　　1) 重合閘前加速保護(hù)</p><p>　　重合閘前加速保護(hù)一般又簡稱為“前加速”。它是當(dāng)任何一條線路上發(fā)生故障時，第一次都有保護(hù)瞬時無選擇性動作予以切除，重合閘以后保護(hù)第二次動作切除故障是由選擇性的。采用前加速保護(hù)會使斷路器工作條件惡劣，動作次數(shù)較多；重合與永久性故障時，故障切除的時間可能較長；若重合閘或斷路器拒絕

88、合閘，則將擴(kuò)大停電范圍，甚至在最末一級線路上故障時，都會使連接在這條線路上的所有用戶停電。</p><p>　　2) 重合閘后加速保護(hù)</p><p>　　重合閘后加速保護(hù)一般又簡稱為“后加速”。它是當(dāng)任線路第一次故障時，保護(hù)有選擇性動作，然后進(jìn)行重合。如果重合于永久故障，則在斷路器合閘后，再加速保護(hù)動作瞬時切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是第一次有選擇性切除故障，不會擴(kuò)

89、大停電范圍；保證永久性故障能瞬時切除，并仍然是有選擇性；與前加速相比，不受網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷條件的限制。</p><p>　　綜上所述，基于本設(shè)計(jì)中的線路是簡單的單相線路，所以采用重合閘后加速保護(hù)。</p><p>　　3.2.4 零序電流保護(hù)</p><p>　?。?）零序電流Ⅰ段的整定原則：</p><p>　　躲過本線路末端單相或兩相接地

90、短路時可能出現(xiàn)的最大零序電流</p><p><b>　　3-17</b></p><p>　　式中：可靠系數(shù)，可取1.2-1.3；</p><p>　　（2）零序電流II段整定原則：按與相鄰線路零序電流I段配合整定。</p><p><b>　　3-18</b></p><p&

91、gt;　　式中：為可靠系數(shù)，可取1.15～1.2；分支系數(shù)；</p><p>　　相鄰線路零序電流Ⅰ段整定值。</p><p>　　靈敏度校驗(yàn)： 3-19</p><p>　　式中：3I0.min 線路末端接地短路時流過保護(hù)的最小零序電流；</p><p>　　保

92、全線有靈敏系數(shù)的零序電流定值對本線路末端金屬性接地故障的靈敏系數(shù)應(yīng)滿足如下要求： </p><p>　　a. 20km以下線路，不小于1.5； </p><p>　　b. 20～50km的線路，不小于1.4； </p><p>　　c .50km以上線路，不小于1.3。</p><p>　　動作時限：因相間零序電流Ⅱ段保護(hù)定值與相鄰線路零序電

93、流保護(hù)Ⅰ段配合，所以Ⅱ段動作時限比相鄰線路零序電流保護(hù)Ⅰ段的動作時限高出一個Δt即可，可取0.3s。</p><p>　　靈敏度不夠時，按與相鄰線路Ⅱ段配合來整定。</p><p><b>　　3-20</b></p><p>　　式中：相鄰線路零序電流Ⅱ段整定值。</p><p>　　動作時限：因相間零序電流Ⅱ段保護(hù)定

94、值與相鄰線路零序電流保護(hù)Ⅱ段配合，所以Ⅱ段動作時限比相鄰線路零序電流保護(hù)Ⅱ段的動作時限高出一個Δt即可，可取0.6s。</p><p>　?。?）零序電流保護(hù)Ⅲ的整定原則：</p><p>　　按照躲開在下級線路出口處相間短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定</p><p><b>　　3-21</b></p><p>&l

95、t;b>　　式中：≥1.1</b></p><p><b>　　靈敏度校驗(yàn)：</b></p><p><b>　　3-22</b></p><p>　　式中：I0.min 線路末端接地短路時流過保護(hù)的最小零序電流；</p><p>　　被保護(hù)線路末段故障，保護(hù)的靈敏系數(shù)。</

96、p><p>　　當(dāng)線路長度為20km以下時，不小于1.5；</p><p>　　當(dāng)線路長度為20～50km時，不小于1.4；</p><p>　　當(dāng)線路長度為50km以上時，不小于1.3。</p><p>　　動作時限：因相間零序電流Ⅲ段保護(hù)定值與相鄰線路零序電流保護(hù)Ⅱ段配合，所以Ⅲ段動作時限比相鄰線路零序電流保護(hù)Ⅱ段的動作時限高出一個Δt即可，

97、可取0.6s。</p><p>　　靈敏度不夠時，按與相鄰線路Ⅲ段配合來整定。</p><p><b>　　3-23</b></p><p>　　式中：≥1.1，為分支系數(shù)。</p><p>　　動作時限：因相間零序電流Ⅲ段保護(hù)定值與相鄰線路零序電流保護(hù)Ⅲ段配合，所以Ⅲ段動作時限比相鄰線路零序電流保護(hù)Ⅲ段的動作時限高出一

98、個Δt即可，可取0.9s。</p><p>　　4 線路繼電保護(hù)仿真</p><p>　　4.1 保護(hù)仿真軟件概述</p><p>　　Matlab是MathWorks公司推出的一套高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化軟件。Matlab 7. 0中包含有Simulink及功能強(qiáng)大的仿真電力系統(tǒng)(SimPowerSystems)模塊庫，它的功能非常強(qiáng)大，含有電路、電力電子系統(tǒng)

99、、電機(jī)系統(tǒng)、電力傳輸?shù)入姽た茖W(xué)中常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型，建模只需點(diǎn)擊和拖拉即可完成。利用MATLAB進(jìn)行繼電保護(hù)原理及裝置的計(jì)算機(jī)仿真是當(dāng)今高校及科研機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)研究新型保護(hù)裝置的重要手段之一。</p><p>　　本文根據(jù)以上線路繼電保護(hù)基本原理思路，利用Matlab中的Simulink模塊搭建出簡單的一次供電系統(tǒng)，在這基礎(chǔ)上搭建線路繼電保護(hù)模塊，繼而設(shè)置電力系統(tǒng)故障運(yùn)行所搭建的模型，調(diào)試程序，達(dá)到保護(hù)按電

100、流三段式原理和零序電流保護(hù)原理動作的目的，成功完成線路繼電保護(hù)仿真。</p><p>　　4.2 仿真設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　第一步，利用Simulink中的SimPowerSystems工具箱構(gòu)建一個簡單的單電源供電系統(tǒng)，并在Matlab環(huán)境中調(diào)試成功。</p><p>　　第二步，根據(jù)線路三段式電流保護(hù)和自動重合閘保護(hù)原理構(gòu)建線路繼電保護(hù)模塊，并結(jié)合前面

101、搭建的供電系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。再與整定值進(jìn)行配合，使保護(hù)能有選擇性的動作滿足實(shí)際要求。</p><p>　　第三步，根據(jù)所學(xué)的電力系統(tǒng)基本知識和線路繼電保護(hù)知識，對仿真的結(jié)果（數(shù)據(jù)、圖像、波形等）進(jìn)行分析，檢測實(shí)際仿真結(jié)果是否與理論知識一致，最后達(dá)到保護(hù)按實(shí)際情況有選擇性的快速切除故障。</p><p>　　4.3 線路單相自動重合閘電流保護(hù)仿真</p><p>　　圖

102、中以單側(cè)電源線路為例，在線路的不同段可分別設(shè)置故障發(fā)生器，并設(shè)置線路重合閘電流保護(hù)。所建仿真模型如圖4-1 所示。</p><p>　　圖4-1 線路單相自動重合閘電流保護(hù)模型</p><p>　　該模型各個模塊參數(shù)設(shè)置如下：（只需雙擊模塊即可實(shí)現(xiàn)修改參數(shù)）</p><p>　　1）“交流電壓源”模塊實(shí)際為一個單相電源模塊(AC Volatge Source blo

103、ck)，通過設(shè)定該模塊的參數(shù)來模擬單電源系統(tǒng)。其參數(shù)如下表4-1所示。</p><p>　　表4-1 交流電壓源模塊參數(shù)表</p><p>　　2）斷路器模塊“breaker”參數(shù)如表4－2 所示。</p><p>　　表4-2 斷路器模塊參數(shù)表</p><p>　　3)線路模塊參數(shù)如表4－3 所示</p><p>　

104、　表4-3 線路模塊參數(shù)表</p><p>　　4) 故障模塊參數(shù)如表4-4 所示。</p><p>　　表4-4 故障模塊參數(shù)表</p><p>　　5) 定時器模塊參數(shù)如表4-5 所示。</p><p>　　表4-5定時器模塊參數(shù)表</p><p>　　6) 繼電器模塊參數(shù)如表4-6所示。</p>&

105、lt;p>　　表4-6 繼電器模塊參數(shù)表</p><p>　　7) 電流測量模塊如表4-7所示。</p><p>　　表4-7 電流測量模塊參數(shù)表</p><p>　　4.3.1 “單相自動重合閘”電流保護(hù)模塊子系統(tǒng)（Subsystem）</p><p>　　單相自動重合閘電流保護(hù)模型可以分為6個部分：</p><

106、p>　?。?）測量模塊，由萬用表（Multimeter）采集流過圖4-1中線路首端斷路器模塊的電流，從而得到電流的采樣值。</p><p>　?。?）保護(hù)模塊，模塊主要由傅立葉變換模塊（Fourier）、繼電器(Realy)、延遲模塊(Transport Delay,本例中設(shè)入延時值為0.05s),其主要功能是將經(jīng)傅立葉變換后的零序電流幅值與定值相比較，一旦大于定值，才經(jīng)延時輸出為“0”。</p>

107、;<p>　?。?）保護(hù)出口模塊，該模塊的主要功能是將保護(hù)模塊的動作行為保持，主要由非門(NOT)、加法器(SUM)和常數(shù)(constant)、使能子系統(tǒng)模塊(Enable Subsystem)構(gòu)成。由于使能子系統(tǒng)模塊的特點(diǎn)是：使能端輸入正數(shù)或零時，子系統(tǒng)開啟；使能端輸入負(fù)數(shù)時，子系統(tǒng)關(guān)閉，模塊輸出端為初始值或保持前一狀態(tài)。而保護(hù)模塊中延遲模塊的輸出為“1”或“0”，因此不能接在使能端上，否則會一直使保護(hù)出口模塊始終處于使

108、能狀態(tài)，輸出為“1”。由圖4-1可見，如保護(hù)模塊中延遲模塊的輸出為“0”,則經(jīng)非門再與常數(shù)-0.5相加后，可是保護(hù)出口模塊使能端輸出為“1”。保護(hù)出口模塊輸出為“0”。</p><p>　?。?）重合閘模塊，主要功能是在第一次判斷線路發(fā)生故障跳閘后，經(jīng)過一段時間實(shí)現(xiàn)斷路器重合。主要由非門，一個常數(shù)發(fā)生器（發(fā)出-0.5），加法器、使能子系統(tǒng)、延遲模塊（Transport Delay,本例中設(shè)入延時值為0.3s）組成

109、。如保護(hù)模塊輸出為0，則經(jīng)整定延時后，重合閘使能出口模塊輸出為“1”。</p><p>　　（5）后加速模塊，主要功能是判斷斷路器重合后故障是否存在。如故障依然存在，則發(fā)出跳閘命令并不再重合；如故障解除，則保持合閘狀態(tài)。主要由非門(NOT)、加法器(SUM)和常數(shù)(constant)、使能子系統(tǒng)模塊(Enable Subsystem)等模塊構(gòu)成。后加速模塊的邏輯功能基本等同于保護(hù)模塊和保護(hù)出口模塊的功能合成，不同

110、的是后加速模塊是在重合閘后啟動的，另外，該模塊要實(shí)現(xiàn)加速跳閘的功能，因此在本例中設(shè)定延時值為0.01s。</p><p>　　（6）執(zhí)行模塊，將（2）、（3）、（4）部分的波形相加，最終形成正確的斷路器控制波形。注意在一個采樣點(diǎn)，還有子系統(tǒng)命名問題，不能重復(fù)。</p><p>　　4.3.2 系統(tǒng)中的小模塊介紹</p><p><b>　　1）基波傅立葉

111、變換</b></p><p>　　傅立葉模塊的作用是輸出各相電流的基波和幅值，從而輸入S-FUNCTION模塊中使運(yùn)算中通過公式A+ jB = I*cosj + jI*sinj，把電流變換成復(fù)數(shù)形式進(jìn)行運(yùn)算。如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-2基波傅立葉變換</p><p><b>　　2）繼電器模塊</b></p&

112、gt;<p>　　它的功能就跟實(shí)際的繼電器一樣，當(dāng)輸入值大于預(yù)先設(shè)置的定值時，輸出為“1”，即動作；當(dāng)輸入值小于預(yù)先設(shè)置的定值時，繼電器返回，輸出為“0”。其參數(shù)設(shè)置如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 繼電器模塊參數(shù)設(shè)置圖</p><p><b>　　3）延遲模塊</b></p><p>　　它的功能就是將輸入信號延遲

113、一個時間，這個時間可以根據(jù)時間情況來設(shè)置。其參數(shù)設(shè)置如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 延遲模塊參數(shù)設(shè)置圖</p><p><b>　　4）非門模塊</b></p><p>　　它的功能就是對輸入的信號值取反，輸入是“1”，輸出則為“0”； 輸入是“0”，輸出則為“1”。</p><p>　　4.3.3 設(shè)

114、置故障與仿真結(jié)果</p><p>　　因?yàn)楸痉抡媸菍€路發(fā)生接地故障時，斷路器跳閘繼而再重合閘，所以就在線路的中點(diǎn)設(shè)置了一個接地故障，具體又分為永久性和瞬時性接地故障：</p><p><b>　　1）永久性接地故障</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)設(shè)置的是線路在0.3s發(fā)生永久性接地故障，在設(shè)置完仿真參數(shù)后，執(zhí)行仿真，仿真結(jié)果是：線路在0.

115、3s之前是正常運(yùn)行的有一個線路電流，在0.3s發(fā)生永久性接地故障，電路電流突然變大，在經(jīng)過保護(hù)的0.05s延時后跳閘，經(jīng)過0.1s延時后，重合閘動作，斷路器重合，又經(jīng)過0.08s延時后，重合閘后加速，之后重合不成功，斷路器跳開，不在重合。仿真波形如下圖4-5所示：</p><p>　　圖4-5 永久性接地故障仿真波形圖</p><p><b>　　2）瞬時性接地故障</b&