距離保護(hù)PSCAD仿真

1、第三章 距離保護(hù)仿真構(gòu)建 3.1一次系統(tǒng)模型 本次距離保護(hù)模型采用雙電源供電的長(zhǎng)距離輸電線路配備主保護(hù)是距離保護(hù)，雙側(cè)電源均采用R-L-C中性點(diǎn)接地的230kV，50Hz的電源，其內(nèi)部電阻9.186，電抗是138mH。通過(guò)萬(wàn)用表確定電壓電流信號(hào)，加斷路器B1配置距離保護(hù)通過(guò)長(zhǎng)距離輸電線路與另一側(cè)相接，在線路中加上故障。 系統(tǒng)模型 加上三相故障數(shù)字控制器不同的數(shù)字對(duì)應(yīng)不同的故障。0表示沒(méi)故障，1表示A相接地故障，2 表示B相接地故障,3表示C相接地故障，4表示AB兩相接地故障，5表示AC兩相接地故障，6表示BC兩相接地故障,7表示ABC三相接地故障，8表示AB兩相相間短路故障，9表示AC兩相相間

2、短路故障,10表示BC兩相相間短路故障,11表示ABC三相相間短路故障。對(duì)應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)有1-6個(gè)數(shù)，每個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)故障狀態(tài)數(shù)字3.1.1電源模型 這個(gè)組件模型一個(gè)三相交流電壓源,源阻抗可以指定為理想(即無(wú)限總線)。這個(gè)源可能是控制通過(guò)固定、內(nèi)部參數(shù)或變量的外部信號(hào)。本次模型定義為采用R-L-C中性點(diǎn)接地的230kV，50Hz的首段電源，其內(nèi)部電阻9.186，電抗是138mH。雙擊電源模型選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，可以確定電源名稱source1，電源阻抗類型R-L-C，中性點(diǎn)是否接地YES，模型顯示單線路。選項(xiàng)二：信號(hào)參數(shù)，可以確定是否有外控電壓NO，外控頻率NO，電壓230kV，電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)間0.0

3、5s，頻率50Hz，相移0。選項(xiàng)三：終端條件可以不用設(shè)置。選項(xiàng)四：電阻設(shè)定無(wú)。選項(xiàng)五：阻抗R/R-L設(shè)定無(wú)。選項(xiàng)六：阻抗R-L-C設(shè)定9.186ohm，138mH，0uF。選項(xiàng)七：電感設(shè)定。選項(xiàng)八：電容設(shè)定。選項(xiàng)九：檢測(cè)信號(hào)設(shè)定。3.1.2線路模型 架空線路的配置組件用于定義的基本性質(zhì)與導(dǎo)體的傳輸通道在空氣,以及提供訪問(wèn)TLine /電纜配置編輯器。本次設(shè)計(jì)架空線路總長(zhǎng)100kM，分為90kM和10kM兩端，接線形式一直在分界處加故障進(jìn)行模擬。雙擊線路模型，依次線路命名LINE1，穩(wěn)定頻率50Hz，線路長(zhǎng)度90kM，導(dǎo)體數(shù)量3，終端型號(hào)直接連接，下面還可以詳細(xì)編輯線路模型。對(duì)于線路阻抗的計(jì)算可

4、以采用此模型：讀出Ia的數(shù)值根據(jù)電源電壓通過(guò)公式：可以計(jì)算出線路阻抗通過(guò)計(jì)算可以得出每千米阻抗為0.3歐姆。3.1.3斷路器模型 這個(gè)組件的模擬三相斷路器操作。在(關(guān)閉)或關(guān)閉(打開(kāi))電阻的斷路器必須一起指定其初始狀態(tài)。該組件是通過(guò)一個(gè)名為輸入信號(hào)控制(默認(rèn)是BRK）。他有兩個(gè)狀態(tài)0表示on斷路器是閉合的，1表示off斷路器是打開(kāi)的。斷路器控制可以配置自動(dòng)通過(guò)定時(shí)開(kāi)關(guān)邏輯組件,或定序器組件。斷路器也可以手動(dòng)控制通過(guò)使用在線控制,或通過(guò)一個(gè)更為詳細(xì)的控制方案。雙擊斷路器模型，參數(shù)詳細(xì)設(shè)置，選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，是否單極操作No，是否開(kāi)放電流No，是否使用超前電阻No，電流截?cái)嘞拗?kA，圖形顯示單線

5、線路，是否展現(xiàn)電力潮流No。選項(xiàng)二：斷路器主要參數(shù)，斷路器命名B1，斷路器開(kāi)通電阻1.0e6ohm，斷路器關(guān)斷電阻0.1ohm。選項(xiàng)三：超前嵌入數(shù)據(jù)無(wú)。選項(xiàng)四：內(nèi)部輸出，電路器三相電流加零序電流，斷路器三相狀態(tài)，無(wú)功功率。選項(xiàng)五：激勵(lì)狀態(tài)，有功功率22.18MW，無(wú)功功率4.184MVAR。3.1.4故障模型 這部分有三塊組成，最左邊的組件是控制故障的開(kāi)始和結(jié)束，類似轉(zhuǎn)盤(pán)的組件是旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)可以選擇不同的輸出狀態(tài)，最右邊的是簡(jiǎn)單地故障模型。三者組合在一起形成一個(gè)多功能故障裝換器。雙擊定時(shí)故障邏輯，故障開(kāi)始時(shí)間0.2s，故障持續(xù)時(shí)間0.05s。雙擊旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，命名開(kāi)關(guān)Fault Type，組名Faul

6、ts，是否呈現(xiàn)在圖形上No，裝盤(pán)位置數(shù)6，起始位置數(shù)2，對(duì)應(yīng)位置1（0.0），位置2（1.0），位置3（6.0），位置4（7.0），位置5（10.0），位置6（11.0）。雙擊三相故障，選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，故障控制外部控制，是否清空可能電流No，是否接地Yes，圖像顯示單線線路，截?cái)嚯娏飨拗?kA。選項(xiàng)二：故障電阻，導(dǎo)通電阻0.01ohm，關(guān)斷電阻1.0E6ohm。選項(xiàng)三：故障類型不用設(shè)置。選項(xiàng)四：電流故障命名無(wú)。選項(xiàng)五：激勵(lì)選項(xiàng)無(wú)。3.2 二次系統(tǒng)模型距離保護(hù)具體仿真構(gòu)建分為兩個(gè)模塊：1、信號(hào)處理模塊，2、保護(hù)動(dòng)作模塊。3.2.1信號(hào)處理模塊：在系統(tǒng)模型中我們已經(jīng)用萬(wàn)用表采集到電壓電流信號(hào)，在

7、信號(hào)處理模塊，我們要將電流電壓信號(hào)處理已獲得我們想要的數(shù)據(jù)。首先將電壓與電流信號(hào)通過(guò)傅里葉變化這里主要取七次諧波對(duì)應(yīng)分解出ABC三相對(duì)應(yīng)電壓電流的幅值與相位，如圖 傅里葉變換 這是一個(gè)在線快速傅里葉變換(FFT),可以確定諧波大小和相位的輸入信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)。輸入信號(hào)的第一個(gè)取樣前分解成諧波成分。提供了選項(xiàng)來(lái)使用一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)輸入。對(duì)于三個(gè)輸入,組件可以提供輸出序列組件的形式。雙擊傅里葉變換，選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，類型3相 ，諧波數(shù)量7，基頻50Hz，震級(jí)輸出RMS,相位輸出單位弧度，相位輸出波形余弦波。選項(xiàng)二：頻率輸出變量無(wú)。 通過(guò)傅里葉變換得到三相的幅值與相角通過(guò)正序、負(fù)序零序三相分解得到

8、對(duì)應(yīng)的正序、負(fù)序零序三相幅值與相角，如圖 三序分解這個(gè)序列濾波器計(jì)算相位序列的組件,能計(jì)算出大小和相位角度。雙擊三序分解可以設(shè)定輸入輸出的單位皆選弧度。通過(guò)得到的三序分量將其合并得到對(duì)應(yīng)輸入保護(hù)動(dòng)作的輸入量。3.2.2保護(hù)動(dòng)作模塊將數(shù)據(jù)處理模塊得到的數(shù)據(jù)送到保護(hù)動(dòng)作對(duì)于接地故障采用可以得到對(duì)應(yīng)相的阻抗值，如圖單相接地故障計(jì)算這個(gè)組件計(jì)算線路接地阻抗眼中的接地阻抗繼電器。輸出阻抗是在矩形格式(R和X),優(yōu)化了使用距離繼電器蘋(píng)果多邊形特征、距離繼電器特征或姆歐圓繼電器特征。雙擊單相接地故障元件，選項(xiàng)一：主要數(shù)據(jù)，K的常數(shù)1.6，相角為弧度。選項(xiàng)二：初始化設(shè)置，初始時(shí)間0.1s，輸出電阻R為458.

9、8ohm，輸出電抗X為56.7ohm。對(duì)于相間短路故障采用可以得到對(duì)應(yīng)的阻抗值，如圖 相間短路故障計(jì)算這個(gè)組件計(jì)算相間阻抗眼中的接地阻抗繼電器。輸出阻抗是在矩形格式(R和X),優(yōu)化了使用距離繼電器蘋(píng)果多邊形特征、距離繼電器特征或姆歐圓繼電器特征。雙擊相間短路故障計(jì)算元件，設(shè)置和接地故障計(jì)算元件一樣計(jì)算輸入的數(shù)據(jù)得到對(duì)應(yīng)的阻抗值，將阻抗值輸?shù)侥窔W阻抗繼電器中與設(shè)定值比較通過(guò)圖像可以觀察動(dòng)作區(qū)域， 姆歐繼電器姆歐圓的組件被劃分為一個(gè)“阻抗區(qū)元素”,檢查是否存在一個(gè)點(diǎn)被輸入R和X,躺在一個(gè)指定區(qū)域的阻抗平面。R和X代表電阻和活性部位的監(jiān)視阻抗,可以輸入在單位或歐姆。請(qǐng)注意但是,單元組件的輸入?yún)?shù)應(yīng)該

10、搭配R和X輸入。組件產(chǎn)生一個(gè)輸出' 1 '如果點(diǎn)定義為R和X是在指定的區(qū)域,否則輸出將' 0 '。雙擊姆歐阻抗繼電器元件，選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，坐標(biāo)選項(xiàng)選擇（X,Y），圓的半徑32。選項(xiàng)二：中心的XY坐標(biāo)，X為5.5，Y為31.5。選項(xiàng)三：Z的設(shè)定無(wú)。經(jīng)過(guò)這樣的構(gòu)建，一個(gè)距離保護(hù)的保護(hù)動(dòng)作模塊基本搭建完成，對(duì)具體參數(shù)具體設(shè)置即可運(yùn)行，觀察圖像，得到相應(yīng)的結(jié)果。這兩個(gè)模塊搭建完成就具體距離保護(hù)動(dòng)作仿真模型已經(jīng)建立好。如圖第一個(gè)模塊是信號(hào)處理模塊，第二個(gè)是保護(hù)動(dòng)作模塊。通過(guò)這個(gè)模型可以很好地觀察距離保護(hù)仿真的現(xiàn)象。 第四章 仿真結(jié)果仿真參數(shù)如下：雙側(cè)電源均采用R-L-C

11、中性點(diǎn)接地的230kV，50Hz的電源，其內(nèi)部電阻9.186，電抗是138mH。對(duì)于保護(hù)1采用距離保護(hù)，運(yùn)用姆歐繼電器進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作判斷。仿真總時(shí)間0.5s，故障0.2s發(fā)生，持續(xù)0.05s。4.1相間短路故障仿真4.1.1區(qū)內(nèi)故障在建立模型時(shí)，已經(jīng)計(jì)算出線路阻抗每千米0.3歐姆，當(dāng)故障發(fā)生BC相間短路在距離保護(hù)處90kM處時(shí)，姆歐繼電器設(shè)定的整定阻抗以（5.5，,31.5）為圓心半徑32，故障距離阻抗27歐姆在圓內(nèi)，對(duì)應(yīng)模擬仿真出的結(jié)果。故障處信號(hào)圖：保護(hù)安裝處電流圖：電壓圖：對(duì)應(yīng)姆歐繼電器動(dòng)作圖：可以觀察到故障時(shí)有段線在圈內(nèi)，此時(shí)繼電器動(dòng)作將故障跳開(kāi)。保護(hù)動(dòng)作信號(hào)圖： 4.1.2區(qū)外故障 改

12、變姆歐繼電器參數(shù)圈內(nèi)動(dòng)作時(shí)圓心為（x，y）=（5,31.5）半徑為32通過(guò)公式作出上圖區(qū)內(nèi)動(dòng)作。如果改變圓心（x，y）=（5,5）半徑為10通過(guò)公式計(jì)算可以得到圈外故障繼電器不動(dòng)作。對(duì)應(yīng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)圖：可以看出在區(qū)外保護(hù)不動(dòng)作。4.2 接地故障仿真4.2.1區(qū)內(nèi)故障 在建立模型時(shí)，已經(jīng)計(jì)算出線路阻抗每千米0.3歐姆，當(dāng)故障發(fā)生A相接地短路在距離保護(hù)處90kM處時(shí)，姆歐繼電器設(shè)定的整定阻抗以（5.5，,31.5）為圓心半徑32，故障距離阻抗27歐姆在圓內(nèi)，對(duì)應(yīng)模擬仿真出的結(jié)果。故障信號(hào)圖：保護(hù)安裝處電壓圖：保護(hù)安裝處電流圖：姆歐繼電器動(dòng)作圖：可以看出，阻抗軌跡在圈內(nèi)所以動(dòng)作。 保護(hù)動(dòng)作信號(hào)圖： 4.2.2區(qū)外故障 和相間短路故障類似改變姆歐繼電器設(shè)定參數(shù)我們可以得到區(qū)外故障繼電器記錄情況 對(duì)應(yīng)保護(hù)不動(dòng)作：可以看出在區(qū)外保護(hù)不動(dòng)作。參考文獻(xiàn)1韓笑, 趙景峰, 邢素娟.電網(wǎng)微機(jī)保護(hù)測(cè)試技術(shù)，中國(guó)水利水電出版社，2005年3月出版。2韓笑, 宋麗群.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南繼保分冊(cè)（第二版），中國(guó)水利水電出版社，2008年8月出版。3韓笑, 向前, 邢素娟. 電廠微機(jī)保護(hù)測(cè)試技術(shù)，中國(guó)水利水電出版社，2010年6月出版。4韓笑.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2011年8月出版。5楊奇遜，黃少鋒.微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)，中國(guó)電力出版社，2007年8月出版。6張保會(huì)，尹項(xiàng)根