微机保护装置零序方向元件地实现

1、微机保护装置零序方向元件的实现第一章绪论1§1.1设计目的与意爻1§1.2设计要求1第二章设计原理2§2. 1原理2§2.2故障类型2第三章设计算法4第四章程序及仿真9§3.1傅氏算法9§3.2设计代码及仿真12§3. 21设计程序12§3. 22仿真模型18§3. 33仿真结果20第五章总结21参考文献22第一章绪论§1.1设计目的与意义常规的整流型或晶体管型距离保护，为了反映各种不同的故障类型和相别， 需要设置不同的阻抗原件，接入不同的交流电压和电流。这些阻抗原件都是并列 运行的，他们同时在

2、测量着各自分管的故障类型的阻抗，因此，在选相跳闸时， 还要配合专门的选相原件。在用微型机构成继电保护的功能时为了能够实现选相 跳闸，同时防止非故障相的影响，一般都要设置一个故障类型，故障相别的判断。选相方法既可以用于选相跳闸，又可以在阻抗继电器中做到仅投入故障特征 最明显的阻抗测量元件。在突变量启动元件加测出系统有故障后，先有它判别故 障类型和相别，然后针对已知的相别提取相应的电压，电流对进行阻抗计算。这 种相别切换的想法在距离保护发展的初期也使用过，但当时机电型继电器很难做 到正确的相别，而且硬件切换电路也十分复杂，从而降低了可靠性，因而没有达 到大量的推广应用。通过本课程设计，使学生掌握电

3、力系统微机保护中常用的序分量选相元件的 基本原理，在了解序分量选相元件特点的基础上，使用C语言编程（Visual Studio 环境下），实现序分量选相元件的算法。§1.2设计要求1. 序分量选相元件2. 采用VisuaI Studio工具软件编程，C语言3. 使用ATP或Mat I ab软件建立电力系统故障暂态仿真模型，得到仿真数据， 对编写的程序进行测试，选相正确。4. 设计说明书要求：简述选相元件的基本原理； 程序流程图； 源 程序代码； 可验证算确性的计算实例；2000字以上第二章设计原理§2. 1原理电流突变量选相元件在故障初始阶段有较高的灵敏度和准确性，但是突变

4、量 仅存在20ms”40ms,过了这段时间后，由于无法获得突变量，所以突变量选项原 件就无法工作了。为了实现选相，达到单相故障就可以跳单相的目的，必须考虑 其他的选相方案。除了突变量选相以外，常用的选相方法还有阻抗选相、电压选 项、电压比选相、对称分量选相等，其中，对称分量选相是一种较好的选相方法。分析输电线路发生各种单重故障的对称分量时，可以知道，只有单相接地故 障和两相接地短路才同时出现零序和负序分量，而三相短路和两相相间短路均不 出现稳定的零序电流。因此，可以考虑先用是否存在零序电流分量的办法，去掉 三相短路个两相相间短路的影响，然后，再用零序电流3和负序电流3进行比较， 找出单相接地和

5、两相接地短路的区别。§2.2故障类型1.单相接地短路时式中，保护安装地点的负序分配系数：一保护安装地点的零序分配系数。这说明，考虑了各对称分量的分配系数后，保护安装地点的故障相 负序电流与零序电流基本上仍然为同相。实际上，在后而确定的选相方案中，已 考虑了 302 的裕度。因此，有1) A相接地时2) B相接地时，3) C相接地时,2两相接扌也短路两相经过渡电阻接地吋，在故障支路有考虑各对称分量的分配系数后，保护安装地点的非故障相负序电流和负序电 流基本上仍然满足式。对应；此时，向量关系与单相接地一致趋向无穷大时，对 应趋向于。以BC两相接地短路为例，保护安装地点的A相负序电流与零序

6、电流 的向量关系如图2. 2所示。图中的半圆形虚线为不同过渡电阻情况下的向量轨迹。图2. 1第三章设计算法对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不 平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量，这样就可 把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。在三相电路中，对于任意一 组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为3组三相对称的分量。图3.1当选择A相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为:二+一二+二 乂+二卄二+“（3）对于正序分量：=2,=对于负序分S: lb2=, lc2=2对于零序分量：=式中，为运算子，=1120

7、76; , 有 2 = 1 Z2400 , 3=1, +2+1 =0 由各相电流求电流序分量:11= 1/3 (+ +2)12= 1/3 (+2 +10=1/3 (+)以上3个等式可以通过代数方法或物理意义(方法)求解。以求解正序电流为例，对物理意义简单说明，以便于记忆：求解正序电流，应过滤负序分量和零序分量。参考图3. 1,将逆时针旋转120°、 逆时针旋转240°3相电流相加后得到3倍正序电流，同时，负序电流、零序电流被过滤，均为0。故=1/3(+2)对应代数方法：式+式+2式易得：二1/3(+2)。选相方法：1若为不接地故障，则故障相为min2. 若为接地故障，则由各

8、种接地短路的向量关系，可以得出，如果不计负序和 零序分配系数之间的角度差，那么，保护安装地点的A相负序电流与零序电流之 间的相位关系如表所示。画出为基准向量选相区域图落在不同的相位区，对应了 不同的接地故障类型，如图2.2所示。再考虑对称分量分配系数的角度差之后， 实际应用的对称分量选相区域如图2.3所示表2.1各种接地短路时，A相负序电流与零序电流的相位关系故障类型Io图2.2 arg的序分量选项图实用劇量选帼图2.3实用序分量选项图进一步的问题是，如何判别出同一个相位区域是单相接地还是两相接地？虽 然可以考虑用电流的大小来解决这个问题，但是，测量电流受负荷电流的影响, 不能实现准确判别，因

9、此，用阻抗确认是一种较好的选择。以-的区域为例，如 果是A相接地短路，那么，BC两相相间阻抗基本上为负荷阻抗，其值较高，测量 阻抗应在III段阻抗之外；如果是BC两相接地短路，那么，BC两相相间测量阻抗 应在III段阻抗以。于是，区分和的规则如下：1 ）当-，若在，则判为BC两相接地.2）当-，若在外，则判为A相接地.应当说明的是，当发生III段外的BC两相接地时，即使按A相接地短路处 理，也不会有什么不良E果，因为，这种情况下的ZA测量阻抗较大，保护的动 作元件不会动作。综合上述分析，可以做出对称分量的选相流程图，如图2. 4所示开側图2.4选相流程图顺便指出，保护中的各种方法和判据都有各自

10、的特点，但不少判据又有一定 的局限性，因此，在选择方法和判据时，应该考虑其充分的使用条件，这一点要 引起注意。如电流突变量选相元件仅在短路初始阶段十分有效，而对称分量选相 方法只能在同时有零序和负序电流时才起作用，其他的选项方法也同样有一定的 使用条件。第四章程序及仿真§3.1设计代码距离保护的故障处理程序逻辑的第一步是判别故障相，即选相。只有判定的 故障的种类及相别，才能确定阻抗计算应取用什么相别的电流和电压，例如BC 相故障取/眈和, a相接地故障取"和Iu + 3KI显然只有故障相(间) 的阻抗值才能反映故障距离，所以首要的是正确判别故障相。微机保护选相有许多方式，这

11、里主要分析简单易行的不反应负荷分量的相电 流差突变量选相方式。相电流差突变量选相元件是在系统发生故障时利用两相电 流差的突变量的福特值特点来区分各种各种类型故障。下面讨论各种故障类型的 两相电流差究变量幅值的特点。void read_data ()i nt i, Ien;FILE *fp;char i nf i Ie30;pr intf("D:li angzhipeng. txt:n");scanf ("%s", infile);if (fp=fopen(infile, ,r,)=NULL)pr intf("!n");return;p

12、r i ntf ("n 读取数据中n");fscanf (fp, "%d", &len) ;/读入记录数for (i=0;i<Ien;i+)fscanf(fp, "%ftn", &stui num, stui name, &stui age, stui sex, &stui. Chinese, &stui. Math, &stui. Eng Iish, &stui. Computer, &stui. totaI,&stui average);)fclose(

13、fp);c += len;pr i ntf (''*读取数据成功! *n");output ();#include<stdio.h>#i ncIude<graphics h>#i ncIude<math.h>#define N 1024#define dw 2*3. 141592654/Nrect ()int x, y, i;for (i=6;i <=72;i +=6)gotoxy(i/2+25, 24);pr i ntf ("%d", i/6);for (x二0;x<=640;x+=20)I i n

14、e (x, 400-(rand () %50+50), x, 360);setbkcolor(0);setcoI or(2);Iine(630, 350, 640,360); line (630,370, 640, 360);Iine(0, 360, 640,360);for(x=0;x<=640;x+=20)I i ne (x, 355, x, 360);line (200, 0,210,10);line (200, 0,190,10);line (200, 0, 200, 480);for (y=0;y<=40;y+=20)I ine (200, y, 205, y);if (

15、getch ()=27) exit (0);)zwave ()i nt i, f;f I oat x, y, a, b, c, d, e, r;char ch;for (;)cleardevice();a二rand ()%10000/1000+1.0;b=1/a;c二0. 0;d=0. 0;e二0. 0;textcolor (2);de I ay (100);for (x二0; x<=getmaxx () ; x+二0. 1)putp i xe I (x, a*s i n (b* (x-getmaxx () /2+e) +c) +getmaxy () /2+d, 2);rect 0 ;1

16、void main()int dr i ver=DETECT, mode;int i,k;long xi=0,xr=0;float xfN;long xtN;float xfrN,xfi N;long wsN, wcN;pr i ntf ("k=");scanf("%du,&k);i n itgraph(&dr i ver, &mode,"H);for(i=0;i<N/2;i+)ws i=511*sin(dw*i);1for(i =0;i <N;i +)xti=511+511*6*s i n (dw*i)+511*2*

17、s i n (2*dw*i);if (i*k<N)if (i*k<N/2)if(i*k<N/4)xr=xr+xt i*wsN/4+i*k;x i=x i+xti*wsi *k;eIse xr=xr+xti*(-ws-N/4+ i*k);xi=xi+xti*wsi*k;)e I seif(i*k<N*3/4)xr=xr+xt订*(-ws-N/4+i*k);x i=x i+xt订*(-wsi*k-N/2);)eIse xr=xr+xti*wsi*k-3*N/4;xi=xi+xti*(-wsi*k-N/2);)if(i*k%N<N/2)if(i*k%N<N/4)x

18、r=xr+xti*wsN/4+ i *k%N;x i=x i+xti*wsi*k%N;1eIse xr=xr+xti*(-ws-N/4+i*k%N);xi=xi+xti*wsi*k%N;e I seif(i*k%N<N*3/4)(xr=xr+xti*(-ws-N/4+i*k%N);x i=x i+xti* (-wsi*k%N-N/2);)eIse xr=xr+xti*wsi*k%N3*4/N;xi =xi+xti*(-wsi*k%N-N/2);)11pr intf(" xr=%f ", xfrk);xf i k =2*x i / pr i ntf(" x i

19、=%f ", xfik);xf k=sqrt (xfr k*xfr k+xf i k*xf i k);pr i ntf ("xf k=%f", xf k);getch ();wave ();§3. 2仿真亠 Ml g E3S 如I： lc<* 曲）图3. 23模拟接地短路参数厂To FiLoWr:t im& arid input to spAci fi ad M7 file an row Eormat.Tino is in rew 1pPsrame torsFilena/Tie.|k2. mtVariable name：IjDecimati

20、on：nSample time (T for inherited):|o. 0Z/1Z| OKCancel I Help I Xpply图3. 24釆样数据的间隔及其保存§3.21仿真结果File Edit Viev 肚 b Window HelpTo get started, select "MATLAB Help" from th© Help menu.Power System Blockset processing kk530kv3 Computing stat e-space represea tation of linear elec tri

21、cal circu it (V2. 2). (6 states ; 27 inputs : 45 outputs)Canputing steadFstate values of currents and voltages .Build thw Sinuliitk equivalent circuit (Circuit stored inside "kt500kv3/Three-Phase V-I f/easurenent3/Vc" Hock)Readyload k2. mat» a=n(2：L ：)：» a=a?图3. 33仿真数据图-0.1599-3.

22、73023.89010.0072-0.01170.00452.0604-4.39982.33940.0109-0.6094-6.00153.7282-3.88950.16120.0117-0.00115-6.00724.4019-2.3431-2.05880.00940.6016-6.01103.8964-0.1661-3.73020.00450.6073-6.01182.34022.0625-4.3976-0.00150.61 09-0.00940.16253.7291-3.8863-0.00720.0117-0.0045-2.05764.4950-2.3414-0.01090.60946.

23、0015-3.72783.8984-0.1633-0.01170.60466.0072-4.40292.34852.0626-0.0094-0.00166.01 09-3.88950.16413.7343-0.0045-0.00726.0117-2.3373-2.05834.48630.0016-0.61 096.0093-01542-3.72393.89970.0072-0.01176.00452.0629-4.39782.33720. 01 09-0.6094-0.00153.7307-3.88950.16050.0117-0.00115-0.00724.4008-2.3368-2.06200.00940.6016-6.01 093.8914-0.1614-3.72710.00450.6072-6.01172.34352.0602-4.3992-0.00150.01 09-6.00940.16333.7296-3.8907-0.00720.0117-6.0045-2.06034.4024-2.3419-0.01090.00940.0015-3.73053.8881-0.1578-0.01170.6050.0072-4.39912.34172.0619-0.0094-0.60156.01 09-3.89050.16543.73