1、電氣工程學院繼電保護仿真實驗報告學號：姓名：指導(dǎo)教師：2015 年 6 月 20 0線路距離保護數(shù)字仿真實驗1實驗預(yù)習電力系統(tǒng)線路距離保護的丄作原理，接地距離保護與相間距離保護的區(qū)別，距離保 護的整定。2.實驗?zāi)康姆抡骐娏ο到y(tǒng)線路故障和距離保護動作。3實驗步驟（1）將dist_protection拷到電腦，進入pscad界面；（2）扌開 dist_protection;（3）認識各個模塊作用，找到接地距離保護和相間距離保護部分；（4）運行。4. 實驗記錄（i）斷路器b1處保護的包括故障瞬間及斷路器斷開瞬間的三相測量電壓、電流； a.單相接地三相測量電壓（故障相：a相）單相接地三相測量電流（故障

2、相：a相）b.兩相短路接地三相測量電壓做障相：b、c相）兩相短路接地三相測量電流（故障相：b、c相）amain : graphsac.三相短路接地三相測量電壓三相期路接地三相測雖:電流（2）各個接地距離、相間距離保護測量阻抗的變化。在dist_relay模塊屮找到顯示接地距離、相間距離保護測最阻抗和整定阻抗的兩個 xy_plot,利用plot右側(cè)的滑竿可以清蘢看到測量阻抗與整定阻抗的關(guān)系。注意記 錄的plot耍顯示整個運行期間測量阻抗與整定阻抗的關(guān)系。由所學知識可知：當測量阻抗落入整定阻抗特性內(nèi)則保護動作。a.單和接地短路時接地距離保護測量阻抗的變化（左圖：整個過程。右圖：放大）b.兩和接地短

3、路時接地距離保護測量阻抗變化（左圖：整個過程。右圖：放大）dist relay1 : xy plotdist_relay1 : xy plot-®x coordinatey coordinatex coordinatey coordinate rbxb rbxb rcxc rcxc rcirctexcircle rcirclexcircle兩相接地短路時相間距離保護測最阻抗的變化（左圖：整個過程。右圖：放人）c.三相接地短路時接地距離保護測量阻抗變化（左圖：整個過程。右圖：放大）5. 實驗分析（1）dist_protection所設(shè)是何故障，由何利】距離保護動作；由以上實驗結(jié)果可知，

4、（1）在單相接地短路時，故障相接地距離測最阻抗落入整定阻抗 圓內(nèi)，所以接地距離保護動作。而相間距離測量阻抗沒有落入其整定阻抗i員i內(nèi)，故不動作。（2）在兩相接地短路悄況下，故障和的接地距離測量阻抗為相間距離測屋阻抗都有 落入整定阻抗関內(nèi)。（3）三相接地故障情況下，故障相的接地距離測量阻抗與相間距離 測量阻抗都有落入整定阻抗圓內(nèi)。這與課本所述一致，即接地短路故障時，取故障壞路為相一地故障壞路，接地距離保護 測量阻抗能夠準確反應(yīng)故障距離。而相間短路時，故障環(huán)路為相一相故障環(huán)路，相間距離保護測最阻抗能夠準確反應(yīng)故障距離。查看整定參數(shù)如下:mhocircle； mho circlex-y coordi

5、nates of the centrex coordinate of the centrey coordinate of the centre（2）示例中整定阻抗是否與教材所授-致，整定阻抗的阻抗角是否為線路阻抗角;ma0kcancelhelp. 1|31.5|5.5mhocircle； mho circlemm可知整定阻抗的半徑： = 32,阻抗圓的圓心處標為（5.5,31.5）。可以計算得到,正定阻抗的值為： 張 =11 +丿63°查看線路參數(shù)如下:sequence lmpedance（ohms）sequence lmpedance（ohms）rxrxpos32170328554

6、5.69864084pos0.357448095507762676neg321703285545.69864084neg0.3574480955.07762676zero32683698091193825907zero3.63152201132647323sequence admittance （mhos）sequenee admittance（mhos）gbgbpos9 0e-0060 0002944061514pos1.0e-0063.27117946e-005neg0.00.0neg0.00.0zero9.0e-0060.0002090394882zero1.0e-0062.322660

7、98e-005電導(dǎo)，電納的值很小，因此我們忽略不計。可以看到，兩段線路的單位長度的電阻和電感值 都是相同的，通過計算有：可知：z = z + 爲=（3.217+0.350 + 丿（45 699+5.07® g = 3. 57+ 丿50.78g可知整定阻抗與教材所授完全不一致，整定阻抗角也不是線路阻抗角。6. (1)按教材所授重新設(shè)置i段整定阻抗，要求整定阻抗的阻抗如為線路阻抗角; 首先計算圓心坐標：(3. 57, 50.7 8) 4- 2 x 0. 80 = (1. 428, 20. 312)偏移圓的半徑為：r = 71.428" +20.312" = 21. 6

8、35線路阻抗角為:(p - arc tern20, 3121.428=85.98°(2)改變線路故障位置，使b1斷開。根據(jù)上面(1)的i段整定可知，距離保護i段可以保護線路全長的80%,所以將故障 位置設(shè)為距離bi為65km處,若以上設(shè)置正確，則保護i段應(yīng)動作。卜-面為單相接地短路的實驗結(jié)果：三相電流：-20-40可知，在故障后，三相電流被截斷，即b1的i段動作，b1斷開。之所以有延時，是因為有 斷路器動作時間和保護反應(yīng)時間。由測量阻抗也可看出b1會動作斷開：-60-40-20204060可知測量阻抗落入了整定阻抗之內(nèi)，b1的保護i段 應(yīng)動作斷開。7. 設(shè)計斷路器bl處距離保護ii段

9、。根據(jù)所學知識，將斷路器b1的ii段與相鄰線路line4的線路距離保護i段配合。line4的線路參數(shù)如下：sequence impedance(ohms)rx35.54338732pos2.502136665neg2.50213666535.54338732zero25.4206540792.8531261sequence admittance (mhos)gbpos7.0e-0060.0002289825622neg0.00.0zero7.0e-0060.0001625862686即:器=總備侔+航加耀曲j二朋* （為y2 +躋化q=4.86+j69.06 q整定示的ii段整定阻抗參數(shù)如下：

10、且動作時間為：05s假設(shè)故障為單相接地故障，選取故障點為距離b1為95km處，若上面整定正確，則此時 b1的保護i段不應(yīng)動作，而保護ii段在0.5s后應(yīng)可靠動作。實驗結(jié)果如下：三相電流：0.000.100.200.300.400.500.600.700.80a由短路后電流的變化可知，b1的i段（即速斷保護）沒有動作，而ii段在故障后0.5s 后正確動作，說明實驗正確。從測量肌抗與整定肌抗的關(guān)系也可以看出b1的i段沒有動作，而ii段動作了，因為故 障相測量阻抗落入了 ii段整定阻抗特性圓內(nèi)，而沒有落入i段整定阻抗特性i員i內(nèi)，如卜圖：實驗總結(jié)：通過本次距離保護的仿真實驗，我對pscad的操作與應(yīng)

11、用有了更深的了解。更 重要的是對書木的知識有了更深刻的認識，尤其是距離保護的實際整定方法，保護i段和ii 段z間的配介，還冇測雖阻抗與整定阻抗z間的關(guān)系在腦海的概念更加清晰。在實驗過程中, 也遇到了許多困難，比如對于故障距離的改變和ii段的整定方法在一開始受到困擾，這些 問題主要是対軟件的不熟悉和対課本知識掌握不夠牢固造成的，很感謝老師在實驗過程中耐 心的解答。我將在以后的學習中增加鍛煉，注意學習方法。二.變壓器的勵磁涌流數(shù)字仿真實驗1. 實驗預(yù)習產(chǎn)生勵磁涌流的原因，單相變床器與三相變壓器勵磁涌流的區(qū)別聯(lián)系。2. 實驗?zāi)康耐ㄟ^仿真清楚勵磁涌流的產(chǎn)牛原因，找到影響其形狀和人小的因素，進行傅立葉分

12、 析分析其構(gòu)成。3. 實驗步驟（1）將current_in_rush拷到電腦，進入pscad界而；（2）打開 current_in_rush;（3）認識各個模塊作用，a.知道怎么通過下面模塊屮的電壓瞬吋值設(shè)置合閘角（va為0吋合閘角為0 度,va為峰值時（鼠標置于顯示圖上峰值時刻任一點時可自動顯示）合閘角 為90度），初始設(shè)為0,如圖1所示；s wait forvato cross 0.0from -ve to re圖i.合閘角設(shè)置b.增大下ifli模塊的設(shè)置時間從而減小空載介閘時的剩磁（斷路器跳開外部電 源后，磁通將隨時間衰減），wait until0.205 s圖2.變壓器與外接電源斷開時

13、間設(shè)置（4）按初始條件運行，觀察并記錄變壓器三相勵磁電流，兩相勵磁電流差，三相磁通的變化；（5）使控制角為90度運行，觀察并記錄仿真結(jié)果；（6）增人斷路器斷開時間（參見（3） b.）,使斷路器重新合上時的剩磁約為（），運行，觀察并記錄仿真結(jié)果。4實驗記錄各種運行條件下的二相勵磁電流，兩相勵磁電流差，二相磁通的變化。（1）初始條件下，合閘角為0。結(jié)果如下：三相勵磁電流和兩相勵磁電流差： imb-10.0 imar imcr6.0 " imbr15.010.05.00.0 r -5.0-10.0-15.00.2100.2200.2300.2400.2500.2600.2700.2800.

14、2900.3000.310三相磁通的變化:(2)使控制角為9()。:鼠標置于顯示圖上峰值吋刻，可得峰值電壓為28.55vos wait forvato cross 28.55from -ve to +ve 三相勵磁電流和兩相勵磁電流差: imb imco 5 o 5 o 5 o 5- oo.7.52o.-2.5.7.010.0 n 8.0 6.04.02.00.0- 20 4.0- -6.0 j0.2100.2200.2300.2400.2500.2600.2700.2800.2900.300ai|ld三和磁通的變化：main : graphs0.1800.1900.2000.2100.220

15、0.2300.2400.2500.2600.2700.2800.290al i l±j(3) 增大斷路器斷開時間，吋重合時剩磁為0,保持控制角為90°。結(jié)果如下: 三相勵磁電流和兩相勵磁電流差： ima imb imc2 n _ao.u "6.04.02.0a/a-2 .0 4.0 -6.0 v wj廠 imcr imbr0.2801- o o o o & & 4 2 u o o o o o 乙o.2.4 心七 imar0.2900.3000.3100.3200.330三相磁通的變化:由以上的實驗結(jié)果可知，雖然在(2)中設(shè)置合閘的相角為90度，但a

16、相的勵磁涌流也 沒冇完全消除，英幅值達3-4ao而在(3)中，將合閘時間設(shè)定在0.27sz后，剩磁已經(jīng)慕本 消除。在這之后合閘，由實驗結(jié)果可以看到，a相的磁通與穩(wěn)態(tài)時一致，沒有產(chǎn)生a相的勵 磁涌流。同時由(3)可知：三相的勵磁涌流是不可能同時完全消除的，盡管a相不存在勵磁涌 流，b, c相的勵磁涌流仍然很人。5.實驗分析(1) 由圖形簡單分析單和勵磁涌流的特點；分析上面實驗結(jié)果4. (1)、(2)中的a相勵磁涌流可得：勵磁涌流是否產(chǎn)生以及涌 流的大小與空載變丿£器的空載合閘角度有關(guān)。為合閘角度為0度時，勵磁涌流的值很大；1何合閘角度為90度時，a相勵磁涌流變得很小。勵磁涌流的波形完全

17、偏離時i'可軸的一側(cè)， 并r出現(xiàn)間斷。涌流越大，間斷叫越小。含冇很大成分的非周期分量，間斷角越小，非周 期分量越人。含有大量的高次諧波分量，而以二次諧波為主。間斷角越小，二次諧波也越 小。(2) 由圖形簡單分析兩相勵磁涌流z差的特點；分析以上實驗結(jié)果，可知：在任何情況下空載投入變壓器，至少在兩相中要出現(xiàn)不同 程度的勵磁涌流。某相勵磁涌流可能不在偏離時間軸的一側(cè)：如4. (1)中的imbr和 4. (2) 'pimar,變成了對稱性涌流。其他兩相仍為偏離時間一側(cè)的非對稱性涌流。對稱 性涌流的數(shù)值比較小。勵磁涌流的波形仍然是間斷的，但間斷角顯著減小。且対稱性 涌流的間斷角最小。6.

18、進一步思考(1) 分別設(shè)置合閘角為0度和45度，讀取間斷角，在pscad元件庫csmf中找到fft 元件，對單相勵磁電流進行傅立葉分析，找到間斷角與各次諧波含量的關(guān)系，繪 制表格，類似于教材179頁表6.1。注意：a.如何讀取間斷角將飽和磁通(由變壓器參數(shù)讀取)、a相磁通置于同一張圖上(graph 1)讀取 合閘后第一周期兩者交點時刻，將a相磁通小于飽和磁通區(qū)段的兩端時刻做差, 除以周期，再乘以360度既可；b. 如何讀取諧波含量讀取第一個間斷角時間段內(nèi)較平滑的諧波含最變化illi線某點值.11實驗結(jié)果如下：(1)合閘角為0。時:可知,第一個間斷角時間段為0.29400.3060s內(nèi)。間斷角眄

19、二(0.3060-0.2940)*60*360二259.2。各次諧波含量：(2)合閘角為45：即設(shè)穿越電壓為28.55= 20.197 2此時間斷角時間段為0.29370.3066s間斷角眄二(0.3066-0.2937)*60*360二278.64°分別帶入不同的值進行計算，最終得到下表：不同間斷角下的諧波含量(%)非周期分量基波二次諧波三次諧波四次諧波=259. 2°79.7010063.3624.342.170=278 6°78.1610074.3342.5114.96為何教材上圖6.12及圖6.14的間斷角小于180度，而實驗屮的間斷角可大于180度？ 答

20、：因為此處實驗是在剩磁為()的惜況下進行的，故合閘示磁通較小，一周期內(nèi)鐵芯不飽 和的部分占的百分比較大，故間斷介大于180。教材中沒冇考慮損耗，即將磁通自由分 雖:視為直流分量，而實驗中磁通口由分量為衰減的非周期分量。實際中也是衰減的。三.變壓器縱差動保護1.實驗預(yù)習變壓器縱差動保護的基木原理和接線方式，及其整定計算原則，習題6.5求解。2實驗?zāi)康那宄?1)雙繞組ydll接線三相變壓器模擬式縱差動保護原理接線，(2)如何根據(jù) 采用的差動保護繼電器、電流互感器變比整定動作電流。參見電力系統(tǒng)繼電保護 習題集習題6.5。3實驗步驟(1) 將 transformcr_protcction 拷到電腦，進

21、入 pscad 界|何;(2) 打開 transformer_protection;(3) 認識各個模塊作用，將各個模塊圖形粘貼到下面和應(yīng)處,a.故障設(shè)迸模塊，如何設(shè)直不同類型故障；faults : cont.fault type6543211fault type control1 = no fault (0) 2=a-g fault (1)3 = b-c fault (6)4 = abc fault (7)5 = bcg fault (10)6 二 abcgfault (11)通過滑動左邊的滑竿到不同的數(shù)值即可設(shè)置對應(yīng)的故障類型。 b.電流互感器變比設(shè)置。ntai二120nta2=300通過

22、改變primary turns和secondary turns即可改變耳感器變比。(4) 設(shè)計以下模塊a.電流互感器二次電流相位校正；如圖，將引入差動繼電器的星形側(cè)的電流也采用兩相電流差，這樣可消除兩側(cè)電流 相位不對應(yīng)。b計算流入繼電器的電流;c. 繼電器動作電流的整定； 按躲過最大不平衡電流整定:此處厶，皿x應(yīng)取最人運行方式下，6.6kv母線上三相短路電流，因此,約nax取9.60ka; ©是由于電流互感器計算變比和實際變比不一-致引35起的相對謀差,1= 0.22 ； 是由變120x 6, 72x300壓器分接頭改變引起的相對誤差，一般取為調(diào)整范圍的一般，則at/=0.05；為非

23、周期分量系數(shù)，這里取為1； k*為電流互感器型系數(shù)，這里取1； k洌為可靠系數(shù)，山己知條件可知為1.3。 將上述取值代入式中，可得i止=1.3x(0.22+0.05+0.1x1x1) x9.60=4.618(m) 按躲過勵磁涌流整定：=爲貳毎 lg： = 1.3 *1 * 1312 = 1705a 按躲過電流互感器二次回路斷線條件整定：了心=雄誡= 1.3 水久 312 =取三者中最大值，即整定電流為4618a. bp：軟件計算方法如下圖:d. 變壓器縱差動保護是否動作的判定。當保護動作，則brk會輸出1,否則輸出0。4. 實驗記錄（1）變壓器外部的最大三相短路電流，并求出工頻有效值; 當發(fā)生

24、三相接地短路吋，最大三相短路電流：根據(jù)上圖可以得到三相接地短路時，二次側(cè)的電流最人值max= 135&v換算成有效值為:/有效=乎=9.60a42（2）變壓器外部短路時，兩側(cè)電流互感器二次側(cè)的電流（變壓器y側(cè)記錄的是電 流互感器三角形接線的線電流）及流入差動繼電器的電流（將三個電流放在 張圖上）；下圖為三相接地短路時變壓器一次側(cè)isab、變壓器二次側(cè)im和流入差動繼電器的電流iaro下圖為單相接地觸路時變壓器故障相一次側(cè)isab、變壓器二次側(cè)irat和流入差動繼 電器的電流iar<>j n20100-10-2030卜圖為兩相接地短路時變壓器-次側(cè)isab、變壓器二次側(cè)1口和流入差動繼電器的 電流iaroa相如下：b相如下:斷路器動作情況:2.00 brk1.50- 1.00-050v. wa-0.50- -1.00-1.50- -2.00-可知，外部故障時，流入差動繼電器