双侧电源电力系统的方向电流保护的建模与仿真

1、 辽宁工程技术大学 电力系统继电保护 综合训练一设 计 题 目 方向性电流保护的建模与仿真 指 导 教 师 刘健辰 院（系、部） 电气与控制工程学院 专 业 班 级 电网131班 学 号 1305080116 姓 名 苏小平 日 期 2017/01/05 智能电网系综合训练标准评分模板综合设计成绩评定表学期2016/2017第1学期姓名专业班级课程名称 电力系统继电保护设计题目 方向性电流保护的建模与仿真 成绩 评分项目合格评定不合格评定设计表现1.独立工作能力独立完成设计不能独立完成设计2.上交设计时间按时迟交设计说明书3.设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容

2、完整，结果正确设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误4.设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大5.封面、目录、参考文献完整不完整图纸6.绘图效果满足要求很差7.布局合理布局混乱8.绘图工程标准符合标准不符合标准答辩9.回答问题回答基本正确或正确回答不正确总评定评定说明：（1）不合格标准1）设计说明书不合格否决制，即3、4两项达不到要求，不予合格；2）9项评分标准中，有6项达不到要求，不予合格。（2）合格标准除设计说明书的3、4、5项必须满足要求外，其余6项，至少有4项满足要求，给予合格。（3）请在

3、评定栏里打“”评定，若全部满足要求，不必分项评定，只需在总评定中打“”即可，最后给出最终成绩，并签字。最终成绩： 评定教师签字：电力系统继电保护析综合训练一 任务书本次综合训练目的在于通过对双侧电源电力系统的方向电流保护的建模与仿真，巩固和运用所学到的方向电流保护理论知识，掌握Matlab仿真软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。双侧电源电力系统结构图如下：系统基本参数如下，线路长度和短路点位置见后面的班级数据表。电源：,线路：LGJ-240/40型架空线，单位正序阻抗。设计要求：利用Matlab/Simulink建立仿真模型，完成仿真计算，分析仿真结果。设计说明书内容：1、 任务

4、书2、 电网相间短路的方向电流保护原理3、 利用Matlab/Simulink建立仿真模型4、 设置故障，完成仿真计算5、 分析仿真结果6、 重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响电网13-1班数据序号姓名线路MN长度（km）短路点k1距离M母线（km）15025260303703548040590456100507110558陈靓12060单夕冉苏小平张萌说明：1） 17组每组3人；第8组4人。2）将自己姓名填入表中目录一、综合训练目的1二、 电网相间短路的方向电流保护原理1三、中性点不接地系统故障特征1四、仿真2 （1）、仿真模型2（2）、设置故障、观察故障特征2五、结果分析3六、

5、重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响3参考文献4一、综合训练目的 本次综合训练的目的在于通过对双侧电源电力系统电网相间短路的方向电流保护的保护原理的了解，通过MATLAB进行建模与仿真，巩固和运用所学到的方向电流保护理论知识，掌握MATLAB仿真软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、 电网相间短路的方向电流保护原理 在双侧电源供电的网络中，利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性。方向性电流保护利用短时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方向上，是保护应该动作的方向，允许保护动作。反之，不允许保护动作。用短时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不

6、能区分故障位置的问题，并且线路两侧的保护只需按照单电源的配合方式整定配合即可满足选择性。相间短路的三段式电流保护，利用短路故障时电流显著增大的故障特征形成判据构成保护，其中速断保护按照躲开本线路末端最大短路电流整定，保护本线路的一部分， 限时速断保护按照躲开下级速断保护末端短路整定，保护本线路全长， 过电流保护按照躲开最大负荷电流作本线路和相邻线路短路时的后备保护， 而方向电流保护，既利用故障时电流幅值变大的特征，又利用电流与电压间相角特征，在短路功率的流动方向正是保护应该动作的方向，并且电流幅值大于整定值时，保护动作跳闸，适用于多端电源网络。三、中性点不接地系统故障特征 1）故障相接地电压为

7、0。2）非故障相电压升高为线电压。3）三相之间线电压基本不变。四、仿真 （1）、仿真模型图1 短路故障模型 （2）、设置故障、观察故障特征 经查阅资料，针对中性点不接地系统，发生短路时故障特征。利用MATLAB/sinmulink软件建模，分别设置了不同的故障类型，观察故障发生时系统的电压、电流，故障相电压、电流的变化。仿真结果如下： 以A相接地短路为例：图2 A相接地电压、电流 由图2可知，时故障发生，故障点处电压变为0，接地电流幅值大概为2800A，在时故障切除，接地电流变为0A，A相故障点处的电压变为相电压。 图3 母线M三相电压 图4 母线M三相电流 设置A相接地短路故障，系统母线A所

8、测得的三相电压如图3，从图中可看出，故障相A相电压为0，非故障相电压变为原相电压倍，母线A所测得的三相电流如图4，从图中可看出，三相电流基本不变。五、结果分析 对于中性点非接地系统，当发生A相接地短路时，故障处电压为0，非故障相电压升为原相电压的倍，三相电流基本不变，因此三相设备可以在短时间正常运行。仿真结果与理论分析相吻合。六、重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响 改变左侧电源参数，设置为,仿真结果如图5，6所示。图5 母线M三相电压图6 母线M三相电流方向电流保护既利用了电流的幅值特征，又利用了电压电流的相位关系作为判据。通过改变左侧电源参数将电源相位由10变为30。通过仿真结果图5、图6与图3、图4进行对比，可以看出电压、电流的相位发生了明显变化。由此可知，改变电源的相角就可以改变电压、电流的相角。因此得出如下下结论： 一般的功率方向继电器当输入电压和电流的幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者相位差的大小而改变，为了在最常见的短路情况下使方向元件动作最灵敏。 采用上述接线的功率方向元件应做成最大灵敏角为。又为了保证当短路点有过度电阻、线路阻抗角在范围内变化情况下正方向故障时，继电器都能可靠动作。参考文献1 张保会，尹项根.电