第7章MATLAB在微機(jī)繼電保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例

第7章MATLAB在微機(jī)繼電保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例7.1簡(jiǎn)單數(shù)字濾波器的MATLAB輔助設(shè)計(jì)和分析方法

7.2微機(jī)繼電保護(hù)算法的MATLAB輔助設(shè)計(jì)和分析方法

7.3輸電線路距離保護(hù)的建模與仿真

7.4Simulink在變壓器微機(jī)繼電保護(hù)中的應(yīng)用舉例

7.5輸電線路故障行波仿真舉例7.1簡(jiǎn)單數(shù)字濾波器的MATLAB輔助設(shè)計(jì)和分析方法7.1.1減法濾波器(差分濾波器)簡(jiǎn)介

7.1.2減法濾波器設(shè)計(jì)分析舉例7.1.1減法濾波器(差分濾波器)簡(jiǎn)介圖7-1減法濾波器幅頻特性圖7-2濾波器的幅頻特性圖7-3濾波效果的仿真波形7.2微機(jī)繼電保護(hù)算法的MATLAB輔助設(shè)計(jì)和分析方法7.2.1基于正弦函數(shù)模型的微機(jī)繼電保護(hù)算法

7.2.2全波傅里葉算法7.2.1基于正弦函數(shù)模型的微機(jī)繼電保護(hù)算法1.兩點(diǎn)乘積算法簡(jiǎn)介

2.兩點(diǎn)乘積法計(jì)算舉例1.兩點(diǎn)乘積算法簡(jiǎn)介圖7-4兩點(diǎn)乘積算法采樣示意圖圖7-?5例7-2電路圖圖7-6利用兩點(diǎn)乘積法計(jì)算得到的輸入信號(hào)有效值、相位差及電路的電阻、電抗7.2.2全波傅里葉算法1.全波傅里葉算法簡(jiǎn)介

2.全波傅里葉算法的頻率特性分析

3.利用全波傅里葉算法計(jì)算信號(hào)幅值的算例1.全波傅里葉算法簡(jiǎn)介圖7-7在不同初相角情況下全波傅里葉算法的幅頻特性圖7-8利用全波傅里葉算法計(jì)算輸入信號(hào)的幅值圖形7.3輸電線路距離保護(hù)的建模與仿真7.3.1方向阻抗繼電器的數(shù)學(xué)模型

7.3.2方向阻抗繼電器的仿真模型

7.3.3仿真結(jié)果7.3.1方向阻抗繼電器的數(shù)學(xué)模型1)用幅值比較方式分析圖7-9a，繼電器能夠起動(dòng)(即測(cè)量阻抗ZJ位于圓內(nèi))的條件是

2)用相位比較方式分析圖7-9b，當(dāng)ZJ位于圓周上時(shí)，阻抗ZJ與(ZJ-Zset)之間的相位差為θ=90°；當(dāng)ZJ位于圓內(nèi)時(shí)，θ＞90°；當(dāng)ZJ位于圓外時(shí)，θ＜90°。

1)繼電器的測(cè)量阻抗正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離。

2)繼電器的測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類型無(wú)關(guān)，也就是保護(hù)范圍不隨故障類型而變化。圖7-9方向阻抗繼電器的特性

a)幅值比較方式分析b)相位比較方式分析表7-1阻抗繼電器采用不同接線方式時(shí)，接入的電壓和電流關(guān)系7.3.2方向阻抗繼電器的仿真模型1.電力系統(tǒng)Simulink仿真模型

2.“0°接線”的方向阻抗繼電器模塊構(gòu)造

3.“相電壓和具有K30補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€”的方向阻抗繼電器模塊構(gòu)造圖7-10方向阻抗繼電器仿真所用的電力系統(tǒng)接線圖7-11電力系統(tǒng)Simulink仿真模型圖7-12電源EM的參數(shù)設(shè)置圖7-13輸電線路的參數(shù)設(shè)置圖7-14三相電壓電流測(cè)量模塊UM的參數(shù)設(shè)置圖7-15采用“0°接線”的方向阻抗繼電器模塊圖7-16子系統(tǒng)“U_convert”的組成圖7-17設(shè)置整定阻抗界面圖7-18“0°接線”用相位比較方式構(gòu)成方向阻抗繼電器的模塊圖7-19采用“相電壓和具有K3補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€”的方向阻抗繼電器模塊圖7-20繼電器模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表7-2采用“0°接線”時(shí)的仿真計(jì)算結(jié)果表故障類型過(guò)渡電阻正方向出口故障近保護(hù)范圍末端故障保護(hù)范圍外部故障A相B相C相A相B相C相A相B相C相三相短路0-177．8-177．8-177．8-178．2-178．2-178．2-2-2-210-95．17-95．17-95．17-23．6-23．6-23．6-0．1-0．1-0．120-86．9-86．9-86．9-3．8-3．8-3．811．811．811．8AB相短路0-177．886．3-60．9-178．267．711．3-264．115．210-95．17121．1-28．8-23．663．116．1053．521．720-86．9129．3-12．35-3．853．921．211．844．926．9表7-2采用“0°接線”時(shí)的仿真計(jì)算結(jié)果表A相接地0121．338．8-104．860．738．822．557．833．82010175．638．8-64．251．238．819．942．233．82020-165．738．8-40．642．738．821．436．133．824．6表7-3采用“相電壓和具有K3補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€”時(shí)的仿真計(jì)算結(jié)果表故障類型過(guò)渡電阻正方向出口故障近保護(hù)范圍末端故障保護(hù)范圍外部故障A相B相C相A相B相C相A相B相C相三相短路0-177．9-177．9-177．9-178．9-178．9-178．9-1．0-1．0-1．010-97．8-97．8-97．8-28．9-28．9-28．9-8．9-8．9-8．920-88．7-88．7-88．7-10．0-10．0-10．03．13．13．1表7-3采用“相電壓和具有K3補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€”時(shí)的仿真計(jì)算結(jié)果表故障類型過(guò)渡電阻正方向出口故障近保護(hù)范圍末端故障保護(hù)范圍外部故障A相B相C相A相B相C相A相B相C相AB相短路0-91．277．735．0-19．3100．235．0-8．689．635．910-66．516235．1-9．285．835．00．343．63520-50．7-158．135．10．337．535．09．222．835．1A相接地0-174．6-35．050．1-148．324．546．2-8．4730．142．310-98．1-7．267．6-37．027．347．2-1232．741．820-92．17．274．4-18．73046．7-0．734．540．37.4Simulink在變壓器微機(jī)繼電保護(hù)中的應(yīng)用舉例7.4.1變壓器仿真模型構(gòu)建

7.4.2變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流的仿真

7.4.3變壓器保護(hù)區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)比率制動(dòng)的仿真

7.4.4變壓器繞組內(nèi)部故障的簡(jiǎn)單仿真圖7-21具有雙側(cè)電源的雙繞組變壓器電力系統(tǒng)圖7-22圖7-23電源EM的參數(shù)設(shè)置圖7-24變壓器T的參數(shù)設(shè)置圖7-25UM模塊的參數(shù)設(shè)置7.4.2變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流的仿真1)包含很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè)。

2)包含大量的高次諧波。

3)波形之間出現(xiàn)間斷。圖7-26示波器模塊圖7-27示波器模塊的參數(shù)設(shè)置圖7-28空載合閘后的三相勵(lì)磁涌流的波形圖7-29利用Powergui模塊中的FFTAnalysis對(duì)勵(lì)磁涌流波形進(jìn)行諧波分析界面圖7-30空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流與短路電流的比較圖表7-4不同合閘初相角下空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流諧波分析表合閘初相角α0°30°60°90°勵(lì)磁涌流（%）A相B相C相A相B相C相A相B相C相A相B相C相直流（DC）58．612010755．311．954．352．752．062．37．354．455．3基波（Fund）100100100100100100100100100100100100表7-4不同合閘初相角下空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流諧波分析表二次諧波（h2）59．31130．675．857．376．284．583．343．755．975．775．6三次諧波（h3）22．25．7347．834．748．663．963．86．728．847．847．4四次諧波（h4）5．21．04．724．152．52441．943．228．653．723．323．5表7-4不同合閘初相角下空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流諧波分析表五次諧波（h5）32．91．88．034．67．022．924．324．231．76．77．5THD63．712．83193．291．893．811611657．988．592．892．6合閘初相角α120°150°180°210°勵(lì)磁涌流(%)A相B相C相A相B相C相A相B相C相A相B相C相直流（DC）52．062．552．754．555．410．162．452．851．955．518．554．4表7-4不同合閘初相角下空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流諧波分析表基波（Fund）100100100100100100100100100100100100二次諧波（h2）83．143．384．375．575．258．243．283．983．074．764．175．6三次諧波（h3）63．46．963．447．446．733．27．262．863．446．043．947．4四次諧波（h4）42．528．241．122．722．955．128．040．442．722．757．922．7表7-4不同合閘初相角下空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流諧波分析表五次諧波（h5）23．523．322．26．37．233．523．021．33．87．340．56．0THD115．257．2115．392．291．792．956．9114．4115．390．9105．592．3圖7-31變壓器采用“D11”接線方式時(shí)的空載合閘勵(lì)磁涌流7.4.3變壓器保護(hù)區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)比率制動(dòng)的仿真圖7-32變壓器保護(hù)區(qū)內(nèi)、外故障仿真時(shí)增加的運(yùn)算及示波器模塊圖7-33變壓器保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)的電流波形圖圖7-34變壓器保護(hù)區(qū)外故障時(shí)的電流波形圖圖7-35圖7-36變壓器繞組50%處發(fā)生兩相短路故障時(shí)的電流波形7.5輸電線路故障行波仿真舉例7.5.1行波的基本概念

7.5.2輸電線路故障行波仿真模型的構(gòu)建

7.5.3輸電線路故障行波的提取

7.5.4仿真結(jié)果圖7-37利用疊加原理分析故障產(chǎn)生的行波圖7-38圖7-39電源E1的參數(shù)設(shè)置圖7-40輸電線路line1的參數(shù)設(shè)置圖7-41“ToFile”模塊的參數(shù)設(shè)置7.5.3輸電線路故障行波的提取1)提取三相電壓和三相電流的暫態(tài)