電力系統(tǒng)繼電保護實驗指導(dǎo)書-(精簡版)-2011.doc

電力系統(tǒng)繼電保護實驗指導(dǎo)書實驗一 同步發(fā)電機出口短路的MATLAB仿真分析實驗二 雙端電源高壓輸電線路短路故障的MATLAB仿真分析實驗三 三段式電流保護綜合實驗附錄1：微機線路保護裝置參數(shù)整定操作電氣工程教研室2011-8-28實驗一 同步發(fā)電機出口短路的MATLAB仿真分析同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)中的重要元件，同步電機是由多個由磁耦合關(guān)系的繞組構(gòu)成，同步電機的突然短路的暫態(tài)過程要比恒定電壓源電路復(fù)雜很多，所產(chǎn)生的沖擊電流可能達到額定電流的十幾倍。對電機本身和相關(guān)的電氣設(shè)備都可能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。1. 實驗原理同步電機突然短路電路模型如下圖1-1 所示。使用簡化的同步電機，三相并聯(lián)PLC負(fù)載，通過三相電路短路發(fā)生器實現(xiàn)同步電機的三相短路，再用示波器觀察同步發(fā)電機在發(fā)生三相短路時的暫態(tài)過程。 圖1-1 實驗原理圖2電路各元件的選取、參數(shù)設(shè)置2.1同步發(fā)電機的選取，設(shè)置打開Matlab仿真軟件，在命令窗口中輸入“Simulink”在彈出的窗口中將簡化同步電機（Simplified Synchronous Machine）添加到“模型編輯窗口”重命名為“SM”雙擊設(shè)置其參數(shù)設(shè)置為如圖1-2： 圖1-3 PM 圖1-2 SM2.2 常數(shù)發(fā)生器的選取、設(shè)置將常數(shù)發(fā)生器（Constant）拖放到當(dāng)前仿真窗口雙擊參數(shù)設(shè)置如圖1-3 ，用于發(fā)電機功率輸入，并重命名為PM；再選取一常數(shù)發(fā)生器，參數(shù)設(shè)如圖1-4 ，用于發(fā)電機電壓輸入。21 圖1-4 VLLrms 圖1-5 V-I2.3三相電壓-電流測量元件選取、設(shè)置 在測量元件庫中選擇三相-電流測量元件（Three-Phase V-I Measurment），復(fù)制粘貼到仿真窗口中，雙擊設(shè)置參數(shù)如圖1-5 2.4三相并聯(lián)負(fù)載的選取、設(shè)置在線路元件庫中選擇三相并聯(lián)PLC負(fù)載元件復(fù)制粘貼到電路圖中，雙擊設(shè)置其參數(shù)如圖1-6 并重命名為Load。2.5短路發(fā)生器的選取、設(shè)置將三相電路故障發(fā)生器拖放到電路圖中，部分參數(shù)設(shè)置如圖1-72.6示波器、選擇器及三相序信號分析器的選取在元件庫中拖入兩個選擇器（Selector）一個用于電流電路選擇，一個用于電壓電路選擇；四個示波器（Scope）分別用于觀察電流、電壓、序分量電流幅值、序分量電流相角；一個序信號分析器。2.7仿真參數(shù)設(shè)置將以上電器電氣連接起來，在“Simulation選項卡下選擇Simulation Parameters”將參數(shù)設(shè)置為：起始時間0S 停止時間0.5S Solver Options：Type Variable-Step Ode15s(stiff/NDF) 圖 1-6 Load 圖1-73、實驗要求3.1 按照所給出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)參數(shù)，利用MATALAB軟件對同步發(fā)電機出口三相短路過程進行仿真，并對仿真結(jié)果進行分析。3.2 改變系統(tǒng)參數(shù)，對發(fā)電機出口兩相短路進行仿真分析。4、參考文獻吳天明，等，MATLAB電力系統(tǒng)設(shè)計與分析，國防工業(yè)出版社，2004年第1版。P412P430。實驗二 雙端電源高壓輸電線路短路故障的MATLAB仿真分析1. 實驗原理電力系統(tǒng)中，大多數(shù)故障是由于輸電線路短路引起的。在發(fā)生短路故障的情況下，電力系統(tǒng)從一種狀態(tài)劇烈變化到另一種狀態(tài)，產(chǎn)生復(fù)雜的暫態(tài)過程。仿真的電力系統(tǒng)暫態(tài)過程以高壓輸電線路故障暫態(tài)為分析對象 ,涉及的故障類型有: 單相接地短路、兩相接地短路、三相接地短路。建立雙端恒定電壓源高壓輸電線路的電路模型如圖2-1所示。圖2-1 雙端恒定電壓源高壓輸電線路的電路模型使用理想三相電壓源作電路的供給電源，分布參數(shù)輸電線路 （Distributed Parameter Line）作為輸電線路，輸電線路Line1長度為100km，輸電線路Line2長度為200km。使用三相斷路開關(guān)元件（There Phase Breaker）作為故障發(fā)生器。使用萬用表（Multimeter）測量系統(tǒng)的電氣參數(shù)，并用示波器顯示出波形。通過仿真模型中的序量分析器可以得到故障點所在相的電壓各序量的有效值及其相位。2.仿真系統(tǒng)參數(shù)2.1 仿真內(nèi)部參數(shù)設(shè)置選項如圖2-2所示，包括仿真起止時間（Simulation time）、求解類型（type）、求解程序（Solver）、最大步長（Max step size）、最小步長（Min step size）、初始步長（Initial step size）、設(shè)置相對容許誤差限（Relative tolerance）、設(shè)置絕對容許誤差限（Absolute tolerance）。在變步長算法中，步長大小與信號變化快慢反向相關(guān)。容許誤差限的作用是控制計算精度。當(dāng)誤差超過容許誤差限時會自動修正步長。在迭代的每一步(不妨設(shè)是第i次迭代)，程序都會將計算出來的值與期望值相見得出一個誤差e(i)，若e(i)滿足：e(i)合本單元可存貯64次事件記錄，其中第0號為最新記錄，第1號為上一次記錄，依次類推。該記錄存放在非易失性存貯器中，具有掉電長期保存功能，事件記錄分開關(guān)變位、保護動作和裝置故障三種類型。事件記錄顯示格式如下圖。其中，No.后為記錄號，05-05-26 為該事件發(fā)生的日期，即2005年5月26日。15:33:56.128該事件發(fā)生的時間，即11時21分22秒525毫秒。通過按“”“”鍵可選擇顯示其余的64個事件。當(dāng)事件類型為保護動作時，可以按“確認(rèn)”鍵去查看該保護的動作值，再按“確認(rèn)”鍵返回。 輸入輸出 1開入 2開出選擇輸入輸出菜單后將顯示以下內(nèi)容。通過“”“”鍵可選擇查看開入量還是進行開出操作。當(dāng)選擇開入時，屏幕顯示如下：開出FEDCBA9876543210 0000000000000000其中“0”表示輸入的開關(guān)未閉合，“1”表示輸入的開關(guān)已閉合，在上圖中，第7個和第13個開入量為1，其余為0。開入量0108：000000100916：00001000按“取消” 鍵可退出并返回上一級菜單。當(dāng)選擇開出時，屏幕顯示如下：通過“”“”“”“”鍵可對開出量進行編輯。“1”對應(yīng)輸出繼電器閉合或指示燈亮，“0” 對應(yīng)輸出繼電器斷開或指示燈滅。編輯完成后按“確認(rèn)”鍵，在核實輸入正確的口令后，再按“確認(rèn)”鍵后，相應(yīng)的繼電器就能出口。 采樣數(shù)值 0 5.00 5.002 57.76 57.564 57.72 4.996 4.98 5.01在主菜單中選擇“采樣數(shù)值”后屏幕顯示以下內(nèi)容：由于屏幕只能顯示4行，需要查看屏幕外的數(shù)據(jù)時，可通過按“”“”鍵來選擇。其中大部分裝置的0通道為A相測量電流，1通道為B相測量電流，2通道為A相測量電壓，3通道為B相測量電壓，4通道為C相測量電壓，5通道為A相保護電流，6通道為B相保護電流，7通道為C相保護電流。812通道在不同類型的裝置中各不相同（見采樣實時顯示）。 實時時鐘 本單元具有掉電運行的實時時鐘功能，進入實時時鐘模塊后，LCD顯示器將顯示裝置的實時時鐘，如下圖所示：通過簡易鍵盤可對時鐘進行修正。按“確認(rèn)”鍵后進入時鐘編輯狀態(tài)。在編輯狀態(tài)下，通過“”“”“”“”鍵可對時鐘進行編輯。編輯完成后按“確認(rèn)”鍵，在核實輸入正確的口令后，再按“確認(rèn)”鍵后，修改有效。若此時不想修改時鐘，可按“退出”鍵退出時鐘編輯狀態(tài)。日期 05年05月26日時間 18時16分23秒該時鐘也可由通信網(wǎng)統(tǒng)一校時（精確到2ms），以使整個系統(tǒng)保持同一時基。實時時鐘主要作為事件順序記錄的時間依據(jù)。 電能脈沖 進入電能計量模塊后，可對脈沖電度度表脈沖計數(shù)進行初值設(shè)定，初值設(shè)定后，該值將隨著電能脈沖的累積而變化，直到下一次重新設(shè)定初值。每個裝置共安排了2路脈沖計數(shù)輸入。 出廠設(shè)置 出廠設(shè)置在裝置出廠前以設(shè)置完成，用戶通常不必更改。出廠設(shè)置項目如下表所示：序號代 號名 稱整 定 范 圍0Kv2二次電壓比例系數(shù)11.80(12)1Kic二次測量電流比例系數(shù)235.50(140)2Kib二次保護電流比例系數(shù)14.20(14.8)3Ki0二次零序電流比例系數(shù)235.20(14.8)4Kv0二次零序電壓比例系數(shù)4.75(14.8)5Imp/kWh 1脈沖電能表常數(shù)1每千瓦(乏)時脈沖數(shù)/10006Imp/kWh 2脈沖電能表常數(shù)2每千瓦(乏)時脈沖數(shù)/10007Imp/kWh 3脈沖電能表常數(shù)3每千瓦(乏)時脈沖數(shù)/10008Imp/kWh 4脈沖電能表常數(shù)4每千瓦(乏)時脈沖數(shù)/10009Inalarm開關(guān)量報警設(shè)定(2(n-1) )/10010PU0PT零序系數(shù)11Disp滾動顯示項目選擇12Address裝置通訊地址024413Baud Rate裝置通訊波特率14Realy Check自檢出口繼電器設(shè)置其中，二次電壓比例系數(shù)、二次測量電流比例系數(shù)、二次保護電流比例系數(shù)、二次零序電流比例系數(shù)、二次零序電壓比例系數(shù)由二次互感器類型及滿量程值確定。開關(guān)量報警設(shè)定：當(dāng)某些開入量發(fā)生變化時，若需要啟動報警信號，可通過設(shè)置該項來實現(xiàn)。滾動顯示項目選擇：選擇顯示項目時，大部分可按下表的設(shè)置值確定，將所選的各項目設(shè)置值相加。例如，要顯示Uab、Ia、P和f，設(shè)置值為0.01+0.64+5.12+20.48=27.24。顯示項目設(shè)置值顯示項目設(shè)置值Uab0.01Ic1.28Ubc0.02P2.56Uca0.04Q5.12Ua0.08cos10.24Ub0.16f20.48Uc0.32Ux40.96Ia0.64裝置通訊地址：裝置通訊地址的設(shè)置范圍為0244。裝置通訊波特率：裝置通訊波特率的單位為kbps。例如要設(shè)置通訊波特率為9600bps，其設(shè)定值為9.60。自檢出口繼電器設(shè)置：設(shè)定值為2(n-1)，式中n為第n路開出。例如，某裝置有J1、J2、J3、J4共4個開出繼電器，自檢設(shè)定值應(yīng)為20+21+22+23=15。 設(shè)備信息 設(shè)備信息將顯示裝置的一些基本信息，如版本、裝置類型及型號，程序存貯器校驗碼等。 采樣實時顯示 采樣實時顯示通道00測量電流Ia （A19,A20）通道06保護電流Ib（A13,A14）通道01測量電流Ic （A21,A22）通道07保護電流Ic（A15,A16）通道02母線電壓Ua（A1）通道08零序電流Io（A17,A18）通道03母線電壓Ub（A2）通道09零序電壓Uo（A5,A6）通道04母線電壓Uc（A3）通道10通道05保護電流Ia（A11，A12）通道11 定值清單 定值序號代 號定 值 名 稱整 定 范 圍01Kv1一次電壓比例系數(shù)實際變比/1002Ki1一次電流比例系數(shù)實際變比/1003Idz0電流速斷定值1100A04Idz1限時速斷定值1100A05tzd1限時速斷延時0.110s06Idz2過電流定值1100A07tzd2過電流延時0.110s08Ch-num重合閘次數(shù)1309Idz3重合閘檢無流定值020A10tchzd1第一次重合閘延時0.110s11tchzd2第二次重合閘延時0.110s12tchzd3第三次重合閘延時0.110s13tchjszd重合閘后加速延時0.12s14Ch-a檢同期允許角度03015Udz1低壓閉鎖低頻定值4299V16fdz1低頻減載I頻率4549.5Hz17tfzd1低頻減載I延時0.199s18df/dt2減載II滑差閉鎖值0.33Hz/s19fdz2低頻減載II頻率4549.5Hz20tfzd2低頻減載II延時0.199s21Iodz零序過流定值1100A22Tozd零序過流延時0.110s23Uodz零序電壓閉鎖5180V24Idz3過負(fù)荷定值1100A25Tzd3過負(fù)荷延時0.110s263U01PT斷線定值090V27Utq同期電壓選擇RLP22投入時：1：Uab2：Ubc ；3：UcaRLP22退出時：1：Ua2：Ub ；3：Uc283U02母線接地定值090V29tzd3母線接地延時0.110s 保護投退 保護序號代 號保 護 名 稱整 定 方 式01RLP1速斷投入/退出02RLP 2速斷方向投入/退出03RLP 3限時速斷投入/退出04RLP 4限時速斷后加速投入/退出05RLP 5限時速斷方向投入/退出06RLP 6過電流投入/退出07RLP 7過電流后加速投入/退出08RLP 8過電流方向投入/退出09RLP 9過負(fù)荷投入/退出10RLP10重合閘投入/退出11RLP11重合閘檢無壓投入/退出12RLP12重合閘檢同期投入/退出13RLP13低頻減載I投入/退出14RLP14低頻減載II投入/退出15RLP15低壓閉鎖低頻減載投入/退出16RLP16低頻減載I