KV大电流单相接地故障检测

1、中国石油大学胜利学院综合课程设计总结报告题 目：110kv 大电流接地系统接地故障检测模型学生姓名：张焕喜系 另寸：机械与电气工程系专业年级：2012级电气工程专业专升本 1班指导教师：王铭2013年6月29日一、设计任务与要求1自主学习电力系统仿真软件 matlab，提高自学能力；2利用仿真软件搭建电气工程专业领域内相关知识点的仿真模型；3、对模型进行调试，提高自我解决问题能力；4、 利用相关知识通过仿真后得到的波形或数据对仿真模型的正确性进行必要的验证；二、方案设计与论证（1）对设计要求的总体分析中性点直接接地的系统，发生单相接地故障时，接地短路电流很大，这种系统称为大电流接 地系统。一般

2、110kv及以上的系统采用大电流接地系统。大电流接地电网采用中性点直接接地 方式，在这种接地方式下，发生单相接地故障时，由于构成短路，故障电流很大，影响对负荷 连续供电，故必立即跳闸。由于大电流接地电网由于非故障相对地电压升高（完全接地时升至 线电压值）系统中的绝缘薄弱点可能击穿，造成短路故障；故障点产生电弧，会烧坏设备并 可能发展成相间短路故障；故障点产生间歇性电弧时，在一定条件下产生串联谐振过电压， 其值可达相电压的2.5 3倍,对系统绝缘危害很大，所以必须尽快筛选出故障线路并予以切除。 故我们应用MATLAB6.进行110KV直接接地系统故障检测模型的设计仿真。（2）仿真所涉及的真实电路

3、图及分析G 3KVOT 3KV/110KV本次课程设计的研究方向110KV系统单相接地故障检测模型，我们的运行环境采用Matlab6.5中的Simulink工具箱进行仿真，如图，采用 Simulink工具箱中的三相电源模块， 具体参数如下，相间电压110KV工频50Hz,通过星-三角结构的三相变压器，变比为 3： 110 进行变压，获得副边的电压为110KV出口处串入三相电压电流测量模块，用来检测故障时的电压电流变化，在离变压器副边10KM处串入三相故障模块，此模块能产生单相，双相，三相接 地故障以及相间故障，在本仿真中，只用到三相故障模块中的单相接地故障的产生，故障产生 时间是（0.017

4、0.083）s,本系统是带负荷运行，P=63KW ,Q=8.2Kar ,功率因数0.97，线路参 数根据电气工程师手册查的，用对应于110KV的电路参数，电阻参数为 0.01273hms/km,电感参数为0.9337e-3h/km。电容参数为12.74e-9F/km，这是本系统的结构及参数设置。（3）仿真基本方案三相电压源产生3KV的电压，通过变比为3KV/110KV变压器后产生110KV的线路电压，线路 给末端负载供电。用故障元件设置线路的故障类型，本次实验设置三相相间接地故障（C接地 故障)，在线路初始10KM处通过故障模块设置三相相间故障，并且设置故障时间为 ，通过示波器检测故障时各相的

5、电流电压变化情况。三、电路设计与参数计算MATLA组成MATLAB软件系统的构成(MATLA主体-Simulink - 工具箱)MATLAB语言：是一种基于矩阵/数组的高级语言，具有流程控制语句、函数、数据结构、 输入输出以及面向对象的程序设计特性。 用MATLA语言可以迅速地建立临时性的小程序，也可以建立复杂的大型应用程序。Simulink : Simulink用于动态系统仿真的交互式系统，采用鼠标驱动方式。Simulink允许用户在屏幕上绘制框图来模拟一个系统，并能够动态地控制该系统。SIMULINK系统仿真SIMULINK是随着MATLA一同发行的动态系统通用仿真软件，使用SIMULIN

6、K必须在MATLAB 的环境下进行从名称上看SIMULINK有两个主要功能：SIMU(仿真)和LINK (连接)，即该软 件可以利用鼠标在模型窗口上绘制出所需要的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真和分析。进入仿真库浏览器窗口后，在左侧一栏可以看到SIMILINK标准模块库。 标准模块库按功能分为8类子库。MATLA工具箱用来解决各个领域特定问题的函数库， 是开放式的-可以拿来就用，也可以根据自己的需要 进行扩展。MATLA提供的工具箱涵盖了科学研究的很多门类。目前，已经涉及到数学、控制、 通信、信号处理、图像处理、经济、医学、电力系统等多种学科。在电力系统元件库中

7、包含了 多种电力系统元件的图标,分别是电源元件(electrical sources )、线路元件(elements )、电 力电子元件(power electronics )、电机元件(machines)、连接器元件(connectors)、电路测 量仪器(measureme nts)、附加元件(extras)、演示教程(demos)、电力图形用户接口(powergui)1、仿真电路设计和参数仿真电路所需模块：三相电源，变压器，三相电压电流测量装置，示波器，故障及三相负载。 各模块形状及参数如下表所示模块名称形式参数2、总原理图（含仿真模块名称与型号）迦3、元件清单元件序号型号主要参数数量备

8、注S电压：3kv频率：50HZ1电源TS9-(100)/10(6)容量：250000KVA频率 50hz1变压器L线路长度1： 2Km线路2:10Km电阻：0.01273hms/Km电感：0.9337e-3H/Km电容：12.74e-9F/Km2线路R电压：2.95KV频率：50HZ三相有功功率：63KW无功功率：8.2Kvar1负载四、仿真过程与仿真结果三相电源参数如图所示l#J Block Parameters 3KV巨腮电.汪3-Phas& Source Gn&sk) CLiiJc)This block implem&ikts 直 three-phase aour

9、ce in Eyries vri th a s«ri RL "branch.Phase一tophase rums voltagePhase angle of phase A (degrees):I5Frequency QKz):T150Internal conne亡iLion： |YgSpeci fy impedance using short_circnit 1evelSource resistance1 (Ohms)；312Sour亡庭 induetan亡趙 00(6. S3e-3变压器参数如图所示-Blcck Parameters:(#*Three_Ph&se

10、 Transformer (Two tfmdinigs) Gnwk) (link)This block implements a thre电p3ms;e： transformer by using t hree singlephase trans form er 5. Set the winding coimecti on to J Yn when you want to access the neutr al point of the ttye.Cfin.ee!K*lpApply1负载参数设置如图所示# Block Parameters:负載#1冥 In3-pha.Ee series ELC

11、 load Gnask) CLixiJc)-This block implemeiits. a threfi-phase series RI£ load connected in Y cqti£1 gurati'Q.嚅ith the neiatral ccimected t& the grouriLd- Each ph鱼生包 consist of one series EI£ lod connected bttwtin th* plka£« input id th« ground.Nominal phaseph

12、1;e volta：电 (Vrras)；109e3Moffliiial frequertcy QCr):jsoThree-hase active pew er P CW):Three-phase inductive reactive por QI (var)Three-phase capacitive reactive power Qc匚I0ECancelHelp|品1三相线路参数如图所示三相故障器参数设置如图所示2SJIf Block Parameltrs：弍迫唾»Thre&Phase Fault (jnask) diiaJsJUse thiie block to prog

13、x_an a fault (shor1 rcuit) between any ph豊呂右 axid the grdirndl. Yow an define the faiolt timing directly from the dd alog box or apply stl external logi cal sign el. If y*u sEh*ek the "bt>x th*external control input will appear'Fhtse B Fital tR? Fh-ts* C FftO.tFauilt rtsilluiets Rem (ahn

14、e) :ZEKtemal control of fault timing : Transi ti on status ll, 0 1 .)： iT5iTransi ti on times (s)：| 1/60 5/60Sample tie启 q£ the int«mial timer Ts (s)； pSnutb子rtsiituig Rp (uhms):Snubbers Capaci tance Cp (Far ad) |infM e asur em en t 三 Korte电压波形如图所示电流波形如下图所示五、仿真正确性验证110kV系统单相接地故障短路电压 Um=2 U

15、= V2 X11O=156KV电压误差（Um-U） -HJmK 100%=3.7%C电压短路前110KV短路后电压变为0KV电流计算值 I 二Uk/Xg! Xt! Xl! Xg2 Xt2 Xl2 Xt0 Xl0 3Xf =142.5A 电流误差I -I测/I 100% = 3.2%六、结论与心得通过这次设计实践通过这次设计实践。我学会了继电保护课程实际应用，能够感受到实际的运行结果，对以后的 工作有很大的帮助。真正学到知识。实践与理论相结合。对继电保护的工作原理和使用方法也 有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我 们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加