计算机仿真技术与CAD-基于MATLAB的电气工程（第2版） 课件 第10章MATLAB在电力系统中的应用

本章内容

电力系统潮流计算；电力系统故障分析；电力系统稳定性分析；电力系统继电保护；高压直流输电及柔性输电。第10章MATLAB在电力系统中的应用1

随着电力工业的发展，电力系统的容量越来越大，系统越来越复杂，许多大型的电力系统实验很难进行。同时，对电力系统进行数学仿真就显得十分必要。在MATLAB中，Simulink环境下的电力系统模块集（SpecializedPowerSystems）中的Powergui模块，为电力系统仿真提供了专门的图形用户分析界面。本章将介绍如何在MATLAB的Simulink环境下，利用电力系统参数设置图形用户界面（Powergui）对电力系统的潮流计算、故障分析、稳定性分析、继电保护、高压直流输电及柔性输电技术的仿真分析。210.1电力系统潮流计算

电力系统潮流计算是电力系统分析中的一项最基本计算。它根据给定运行条件及系统接线方式确定电力系统的稳态运行状态，主要是各节点电压幅值和角度、各元件中通过的有功和无功功率及设备的电压损失和功率损耗等。潮流计算的结果是评价系统运行方式和系统规划设计方案合理性、安全可靠性及经济性的依据，也是电力系统故障分析及稳定计算的基础。

Simulink中的Powergui模块为电力系统仿真提供了专门的图形用户分析界面。本节中介绍如何利用电力图形用户分析界面（Powergui）对简单电网进行潮流分析。3

Simulink环境下的SpecializedPowerSystems为用户提供了相当丰富的电力系统元器件模型，如标准同步发电机、变压器、线路、负荷、母线等。在进行潮流计算时，首先要根据原始数据和节点类型（PQ节点、PV节点及平衡节点）对模块进行选择，这是非常重要的，不同的模块可能导致运算结果出现差异。本节将以如图10-1所示的2机5节点电力系统为例，介绍如何利用Powergui对简单电力系统潮流进行仿真。在Simulink环境下根据图10-1所示的电力系统，搭建的仿

真模型如图10-2所示。

10.1.1简单电力系统潮流计算仿真模型构建

45图10-22机5节点电力系统潮流计算的Simulink仿真模型

以下仅介绍仿真模型图10-2中的主要模块参数的设置及其提取路径，如无特别说明其它模块的参数通常采用默认设置。(1)首先在Simulink环境下打开电力系统模块集（Simscape

/Electrical

/SpecializedPowerSystems），并将其电机模块库(ElectricalMachines)中的标准同步电机模块（SynchronousMachinepuStandard）复制到仿真模型图10-2中。然后利用鼠标打开同步发电机模块（SpecializedPowerSystems/ElectricalMachines/SynchronousMachineControl/

SynchronousMachinepuStandard）的参数(Parameters)对话框，将其“Nominalpower,line-to-line

voltage,frequency”对话框中值修改为[100e6，10500，50]，即将同步发电机模块的额定功率设为100M·VA、额定电压设为10.5kV、频率设为50Hz，将其“Reactances”对话框中值修改为[1.206，0.286，0.245，0.512，0.256，0.19]，“Timeconstants”对话框中值修改为[4.36，0.0782，0.0453]，“Initialconditions”对话框中值修改为[0，-251.504，35.0824，35.0824，35.0824，109.243，-10.7566，-130.757，43.3493]，其他选项参数默认，如图10-3所示。610.1.2模型参数的设置

7(2)打开三相双绕组变压器模块（SpecializedPowerSystems/PowerGridElements/Three-phaseTransformer(TwoWindings)）的参数对话框，将其参数(Parameters)页面中的“Nominalpowerandfrequency”对话框中值修改为[150e6，50]，“Winding1parameters”对话框中值修改为[10.5e3，0.0003，0]，“Winding2parameters”对话框中值修改为[242e3，0.0003，0.018]，即将变压器模块的额定功率设为150M·VA、频率设为50Hz，低压侧额定电压设为10.5kV，高压侧额定电压设为242kV，将“MagnetizaionresistanceRm”对话框中值修改为[5000]，“MagnetizaioninductanceLm”对话框中值修改为[5000]，其他选项参数默认，如图10-4所示。图10-3标准同步电机模块的参数设置

图10-4三相双绕组变压器的参数设置

(3)无论是三相“”形线路模块（SpecializedPowerSystems/PowerGridElements/ThreePhasePISectionLine）还是三相串联RLC支路模块（SpecializedPowerSystems/Passives/ThreeSeriesRLCBranch），其参数均为有名值。将其参数(Parameters)页面中的频率设为50Hz，“Positive-andzero-sequenceresistances”对话框中值修改为[0.08，0.021]，“Positive-andzero-sequenceinductances”对话框中值修改为[1.154e-3，3.886e-8]，“Positive-andzero-sequencecapacitances”对话框中值修改为[1.3e-7，6.962e-10]，线路长度设为100km。(4)选择带有测量元件的母线模型，用三相电压电流测量元件“Three-PhaseV-IMeasurement”（SpecializedPowerSystems/

SensorsandMeasurements/Three-PhaseV-IMeasurement）来模拟系统中的母线。

将其参数(Parameters)页面中的“Voltagemeasurement”和“Currentmeasurement”对话框下面的“Usealabel”选中，并命名其相应的“Signallabel”，如在“Three-PhaseV-IMeasurement1”模块命名其为“M1_Vabc”和“M1_Iabc”。8(5)系统中负荷Three-PhaseDynamicLoad1、Load2、Load3（SpecializedPowerSystems/Passiver/Measurements/Three-PhaseDynamicLoad）所接母线均为PQ节点，要求负载有恒定功率的输出(输入)。将其参数(Parameters)页面中的“NominalL-Lvoltageandfrequency”对话框中值均修改为[242e3，50]，将Load1中“Activeandreactivepoweratinitialvoltage”对话框值修改为[2e+08，1e+08]，“Initialpositive-sequencevoltageVo”对话框中值修改为[0.632461，-172.414]，将Load2中“Activeandreactivepoweratinitialvoltage”对话框值修改为[1.10128e-26，2.25222e-24]，“Initialpositive-sequencevoltageVo”对话框中值修改为[0.712957，-6.21783]，将Load3中“Activeandreactivepoweratinitialvoltage”对话框值修改为[-1.29147e-07，1.64382e-07]，“Initialpositive-sequencevoltageVo”对话框中值修改为[1.47832e-16，-127.428]，将“Parameters[npnq]”均设置为[0，0]，“MinimumvoltageVmin”均设置为[0.7]，，其他选项参数默认。三相串联RLC负荷(SpecializedPowerSystems/Passives/ThreeSeriesRLCLoad)的参数设置为：线电压1000V，频率50Hz,有功功率5MW，感性无功功率和容性无功功率均为0。其中的初始电压，在运行Powergui模块时自动获取。9(6)在完成以上设置后，利用Powergui模块(SpecializedPowerSystems/Powergui)进行仿真类型、节点类型、初始值等参数的综合设置。打开Powergui模块，单击“Sover”设置仿真类型“Discrete”，采样时间为5×10-5s。单击“Tools”设置，打开“MachineInitialization”窗口，在电机显示栏(Machinelist)中选择发电机G2，设置其Bustype为平衡节点“Swingbus”，输出线电压设置为11025V，电机a相电压相角为0,频率50Hz。选择发电机G1，设置其为PV节点，输出线电压设置为11025V，有功功率为500MW。1010.1.3仿真分析结果

在完成所有的设置工作后，点击菜单“Simulation”下的“Start”命令，运行仿真模型。在Powergui模块主界面下打开稳态电压电流分析窗口，如图10-5所示，将会看到各个三相母线上电压降落及电流分布。11图10-5稳态电压电流分析结果10.2电力系统故障分析

电力系统故障分析主要是研究电力系统中由于故障所引起的电磁暂态过程，搞清楚暂态发生的原因、发展过程及结果，从而为防止电力系统故障、减小故障损失提供必要的数据支持。1210.2.1无穷大功率电源供电系统三相短路仿真实例

短路是电力系统的基本问题之一。在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行工作中，都必须以短路计算的结果作为依据。为此，对短路问题的仿真计算是非常必要的。

如图10-6所示为发生三相短路的电路，假设电路中电源为无穷大功率电源，所谓无穷大功率电源是指容量无限大，内阻抗为零的电源，实际中是没有无穷大功率电源的，它只是一个相对概念，往往是以供电电源的内阻抗与短路回路总阻抗的相对大小来判断，当供电电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10％时，则可以认为供电电源为无穷大功率电源。无穷大功率电源的端电压和频率在短路后的暂态过程中保持不变，在分析此电路暂态过程时，不需要考虑电源内部的电磁暂态过程。13图10-6无穷大功率电源供电的三相电路突然短路

假设无穷大功率电源供电系统如图10-7所示，在0.04s时刻变压器低压母线发生三相短路故障，仿真其短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小。141.无穷大功率电源供电系统三相短路仿真实例

其对应的Simulink仿真模型如图10-8所示。图10-7无穷大功率电源供电系统152.主要模型参数的设置

以下仅介绍仿真模型图10-8中的主要模块参数的设置及其提取路径，如无特别说明其它模块的参数通常采用默认设置。图10-8无穷大功率电源供电系统的Simulink仿真模型图(1)打开三相电源模块（SpecializedPowerSystems/Sources/Three-PhaseSource）的参数对话框，将其参数(Parameters)页面中的“Phase-to-phasermsvoltage”对话框中值修改为[35e3]，频率设置为50Hz，将“Specifyimpedanceusingshort-circuitlevelParameters”对话框的对勾去掉，分别设置“Sourceresistance”和“Sourceinductance”为[0.0008]和[0.000023]，“Basevoltage”修改为[35e3]，其他选项参数默认。(3)三相串联RLC支路（SpecializedPowerSystems/

Passives/

ThreeSeriesRLCBranch）的参数对话框，将“Branchtype”设置为[RL]，将“ResistanceR”和“InductanceL”对话框中值分别修改为[10]和[0.08]。(4)打开三相故障模块（SpecializedPowerSystems/

Passives/

Three-PhaseFault）的参数对话框，将其参数页面中的A、B、C三相故障均选中，“FaultresistancesRon”对话框中值修改为[0.0001]，将“GroundFault”对勾去掉，“Transitionstatus”对话框中值修改为[1]，“Transitiontimes”对话框中值修改为[0.04]，其他选项参数默认。(4)打开三相双绕组变压器模块的参数对话框，将其配置（Configuration）页面中的“Winding1connection”和“Winding2connection”对话框中均修改为[Y]，将其参数(Parameters)页面中值修改如图10-9所示。17图10-9三相双绕组变压器的参数设置183.仿真结果及分析

通过模型窗口菜单中单击“SimulationConfigurationParameters”(模型配置参数)命令打开仿真参数设置对话框，选择可变步长的ode23t算法，仿真起始时间设置为0，终止时间设置为0.2s,其他参数采用默认设置。运行仿真，在0.04s时刻变压器低压侧发生三相短路，三相短路电流波形如图10-10所示。图10-10变压器低压侧三相短路电流波形图

电力系统中发生短路时，实际上同步电机内部也存在复杂的暂态过程。为了便于分析，假定：（1）同步电机转子仍保持同步转速，频率保持恒定，即只考虑发电机内部的电磁暂态过程。（2）发生短路后励磁电压始终保持不变，即不考虑短路后发电机端电压降低引起强行励磁的作用。（3）短路发生在发电机出线端口。1910.2.2同步发电机突然三相短路的暂态过程仿真实例

建立起Simulink仿真模型如图10-11所示。201.同步发电机突然发生三相短路仿真模型构建

图10-11同步发电机突然发生三相短路的Simulink仿真模型图

以下仅介绍仿真模型图10-11中的主要模块参数的设置及其提取路径，如无特别说明其它模块的参数通常采用默认设置。(1)同步发电机模块参数设置如图10-12所示。212.主要模块参数的设置

图10-12同步发电机模块的参数设置(2)打开三相双绕组变压器模块的参数对话框，将其配置（Configuration）页面中的“Winding1connection”和“Winding2connection”对话框中值分别修改为[Delta(D1)]和[Yg]，将其参数(Parameters)页面“Nominalpowerandfrequency”对话框中值修改为[200e6，50]，“Winding1parameters”对话框中值修改为[10.5e3，0.0022，0.06]，“Winding2parameters”对话框中值修改为[110e3，0.0022，0.06]，其他选项参数默认。(3)打开三相故障模块的参数对话框，将其参数页面中的A、B、C三相故障均选中，“FaultresistancesRon”对话框中值修改为[0.001]，将“GroundFault”选中，“GroundresistanceRg”对话框中值修改为[0.001]，“Initialstatus”对话框中值修改为[0]，“Switchingtimes”对话框中值修改为[0.025]，其他选项参数默认。22(4)打开Powergui模块，点击“Solver”设置仿真类型“Discrete”，采样时间为5×10-5s。单击“Tools”设置，单击电机初始化窗口（MachineInitialization），设定同步发电机为平衡节点“Swingbus”，输出线电压为10500V。通过模型窗口菜单中的“SimulationConfigurationParameters”命令打开设置仿真参数的对话框，选择ode15s算法，仿真起始时间设置为0，终止时间设置为1s,其他参数采用默认设置。233.仿真结果及分析

发电机端突然三相短路时的定子电流仿真波形如图10-13所示。0.025s时发生三相短路故障，短路后定子电流的d轴和q轴分量以及励磁电流的仿真波形如图10-14所示。24图10-13发电机端突然三相短路时的定子电流仿真波形图图10-14发电机端突然三相短路时以及的电流仿真波形图25图10-15发电机端突然两相短路时的三相定子电流仿真波形图

设置在0.025s时发生BC两相短路故障，开始仿真，得到发电机端突然两相短路时的三相定子电流仿真波形如图10-15所示。1.小电流接地系统单相故障特点简介对于如图10-16所示的中性点不接地系统。中性点不接地系统发生单相接地时的故障特点如下:(1)在发生单相接地时，全系统都将出现零序电流。(2)在非故障的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容电流的实际方向为由母线流向线路。(3)在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容电流的实际方向为由线路流向母线。2610.2.3小电流接地系统单相故障仿真实例

对于如图10-17所示的中性点经消弧线圈接地系统，正常情况下，由于中性点N与大地之间的消弧线圈无电流通过，消弧线圈不起作用；当接地故障发生后，中性点将出现零序电压，在这个电压的作用下，将有感性电流通过消弧线圈并注入发生接地故障的电力系统，从而抵消在接地点流过的电容性接地电流，消除或者减轻接地电弧电流的危害。需要说明的是，经消弧线圈补偿后，接地点将不再有容性电弧电流或者只有很小的电容性电流通过，但是接地确实发生了，接地故障可能依然存在，其结果是接地相电压降低而非接地相电压依然很高，长期接地运行依然是不允许的。27图10-16中性点不接地系统

图10-17中性点经消弧线圈接地系统1)中性点不接地系统的仿真模型构建(1)利用Simulink建立一个10kV中性点不接地系统的仿真模型，如图10-18所示。282.小电流接地系统仿真模型构建

图10-1810kV中性点不接地系统的仿真模型图(2)主要模型参数的设置以下仅介绍仿真模型图10-18中的主要模块参数的设置及其提取路径，如无特别说明其它模块的参数通常采用默认设置。①在仿真模型中，电源采用“Three-phasesource”模型，输出电压为10.5kV，内部接线方式为Y形联结。②模型中共有4条10kV输电线路Three-PhasePISectionLine1-Line4，均采用“Three-phasePISectionLine”模型，线路的长度分别为120km、180km、1km、130km，频率设置为50Hz，其他参数采用默认设置。③负荷1-3均采用“Three-phasePISeriesRLCLoad”模型，负荷有功功率（ActivepowerP）分别为1MW、0.4MW、3MW，其他参数设置相同均为：“Nominalphase-to-phasevoltageVn”对话框中值修改为[10000]，“InductivereactivepowerQL”对话框中值修改为[0.4e6]，“CapacitivereactivepowerQc”对话框中值修改为[0]。29④每一线路的始端都设三相电压电流测量模块“Three-phaseV-IMeasurement”，相当于电压、电流互感器作用，将其参数(Parameters)页面中的“Voltagemeasurement”和“Currentmeasurement”对话框下面的“Usealabel”选中，并命名其相应的“Signallabel”，如在“Three-PhaseV-IMeasurement1”模块命名其为“L1_Vabc”和“L1_Iabc”，其他参数采用默认设置。⑤打开三相故障模块的参数对话框，将其参数页面中的A相故障选中，“FaultresistancesRon”对话框中值修改为[0.001]，将“GroundFault”选中，“GroundresistanceRg”对话框中值修改为[0.001]，“Initialstatus”对话框中值修改为[1，0]，“Switchingtimes”对话框中值修改为[0.04，1]，其他选项参数默认。30

系统的零序电压及线路始端的零序电流采用图10-19所示方式得到。故障点的接地电流可以采用图10-20所示的方式得到。31图10-19系统的零序电压及线路始端的零序电流测量方法

图10-20故障点的接地电流测量方法321)中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型构建

在如图10-18所示基础上，在电源的中性点接入一个电感线圈，构建中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型如图10-21所示。图10-21中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型图

消弧线圈采用“Three-PhaseSeriesRLCBranch”模型，打开其参数对话框，将其参数页面中的“Branchtype”对话框中值修改为[RL]，将“Resistance”和“Inductance”对话框中值分别修改为[35]和[0.9]，“Measurements”对话框中修改为[Branchcurrents]。333.仿真结果及分析

打开Powergui模块，单击“Solver”设置仿真类型“Discrete”，采样时间为5×10-5s。系统在0.06s时发生A相金属性单相接地。(1)中性点不接地系统的仿真结果系统三相对地电压波形如图10-22所示，系统三相线电压波形如图10-23所示，中性点不接地系统零序电压、零序电流、故障点的接地电流波形如图10-24所示。34图10-22系统三相对地电压波形图图10-23系统三相线电压波形图

从图中可见，系统在0.06s时发生A相接地故障后，A相对地电压变为零，BC对地电压升高为线电压，系统三相线电压仍保持对称。35图10-24中性点不接地系统零序电压、零序电流、故障点的接地电流波形图

36(2)中性点经消弧线圈接地系统的仿真结果中性点经消弧线圈接地系统的零序电压、零序电流、消弧线圈电流、故障点的接地电流波形，如图10-25所示。图10-25中性点经消弧线圈接地系统的零序电压、零序电流、消弧线圈电流、故障点的接地电流波形图

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电力系统稳定性是电力系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，经过一定的时间恢复到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的能力。电力系统的稳定性问题分为静态稳定性和暂态稳定性。本节将分别对这两种情况进行仿真。10.3电力系统稳定性分析

电力系统遭受大干扰后，由于发电机转子上机械转矩与电磁转矩不平衡，使同步电机转子间相对位置发生变化，即发电机电势间相对角度发生变化，从而引起系统中电流、电压和电磁功率的变化。电力系统暂态稳定就是研究电力系统在某一运行方式，遭受大干扰后，并联运行的同步发电机间是否仍能保持同步运行、负荷是否仍能正常运行的问题。在各种大干扰中以短路故障最为严重，所以通常都以此来检验系统的暂态稳定性。本节将以含两台水轮发电机组的输电系统为例，介绍利用MATLAB仿真分析简单电力系统暂态稳定性的方法。3810.3.1简单电力系统的暂态稳定性仿真实例

打开MATLAB命令框里输入power_svc_pss，可以得到相似模型。对原始模型参数进行将一步调整得到如图10-26所示的电力系统暂态稳定性分析的仿真模型。点击进入“涡轮和调速器”（Turbine&Regulators）子系统，其模型如图10-27所示。391.简单电力系统的暂态稳定性仿真模型构建

图10-26电力系统暂态稳定性Simulink仿真模型图40图10-27“涡轮和调速器”子系统结构图2.主要模型参数的设置

分布参数线路Line1和Line2参数相同，均采用“DistributedParametersLine”模块（SpecializedPowerSystems/PowerGridElements/Elements/DistributedParametersLine）。打开线路模块的参数对话框，41

将其参数页面中的频率设置为50Hz，线路长度为350km，“Resistanceperunitlength”对话框中值修改为[0.01755，0.2758]，“Inductanceperunitlength”对话框中值修改为[0.8737e-3，3.220e-3]，“Capacitanceperunitlength”对话框中值修改为[13.33e-9，8.297e-9]。3.仿真结果及分析

设置三相故障模块在0.1s时发生a相接地故障，0.21s时清除故障。分别对投入普通PSS（PowerSystem,Stabilization电力系统稳态器）、投入多频PSS、退出PSS三种情况进行暂态仿真。将这三种情况下的仿真结果叠加比较，转子间相角差波形如图10-28所示，电机M1转速波形如图10-29所示。从图中可见，在发生单相接地故障后，未安装PSS时，转子相角差在3.9s时超过90°，并且振荡失稳，因此系统是暂态不稳定的。普通PSS和多频段PSS下，最大转角差均未超过70°。在4.5s时，相角差在55°左右重新达到平衡，因此系统具有暂态稳定性。42图10-28转子间相角差图10-29电机转速43

电力系统经常处于小扰动之中，如负载投切及负荷波动等。当扰动消失，系统经过过渡过程后若趋于恢复扰动前的运行状况，则称此系统在小扰动下是静态稳定的。本节以单机无穷大系统为例，仿真分析电力系统的静态稳定性中的功角稳定。10.3.2简单电力系统的静态稳定性仿真实例

1.小电流接地系统单相故障特点简介按图10-30所示的单机无穷大系统，搭建的静态稳定性仿真模型如图10-31所示。图10-30单机无穷大系统44图10-31简单电力系统的静态稳定性仿真

仿真模型中利用时间模块、开关模块控制发电机机械功率的变化来模拟系统的小干扰信号。发电机励磁系统模块（Turbine&RegulatorsM1）结构如图10-32所示，信号采集模块（MachineSignals）结构如图10-33所示。45图10-32发电机励磁系统模块结构

图10-33信号采集模块组合2.主要模型的参数设置以下仅介绍仿真模型图10-31中的主要模块参数的设置及其提取路径，模型中其余模块参数可参考前面模型中相同模块的参数设置，选择适宜的电机预置模型（PresetModel）频率为50Hz。(1)打开时间模块（SpecializedPowerSystems/Sources/SignalGeneratorSources/StairGenerator），将其参数(Parameters)页面中的“Time”对话框中值修改为[0，30]，将“Amplitude”对话框中值修改为[-1，1]。(2)打开励磁系统模块（SpecializedPowerSystems/ElectricalMachines/ExcitationSystem），将其参数(Parameters)页面中的“Regulatorgainandtimeconstant”对话框中值修改为[8，0.06]，将“Exciter”对话框中值修改为[0.02，0.22]，“Dampingfiltergainandtimeconstant”对话框中值修改为[0.041，0.05]，“Regulatoroutputlimitsandgain”对话框中值修改为[0,5,0]，“Initialvaluesofterminalvoltageandfieldvoltage”对话框中值修改为[1.1，1.9]，其他选项参数默认。(3)信号采集模块（MachineSignals）中的增益（Gain）模块参数设置为[180/pi]。46473.简单电力系统的静态稳定性仿真仿真结果利用时间模块，在发电机有功功率为0.75pu时，取小干扰信号模拟系统的阶跃为0.7pu，运行仿真可得发电机功角、转速随时间变化曲线如图10-34所示。图10-34发电机有功功率为0.75pu阶跃为0.7pu时发电机功角、转速随时间变化曲线

从图可见，在第30s时，发电机的有功功率由0.75pu阶跃为0.7pu，发电机功率角及转速发生了微小波动，在37s左右重新恢复稳定，因此该系统能够保持静态稳定性。4810.4电力系统继电保护

电力系统中首要的是采取各种措施消除或减少发生增降的可能性，这就是继电保护。继电保护是保证电力系统安全、稳定、可靠运行的必要措施。本节将介绍电力系统中主要设备的继电保护的仿真技术。491.方向电流保护的作用原理随着电力工业的发展和用户对供电可靠性要求的提高，现代电力系统实际上都是由多个电源组成的复杂网络。图10-35所示为一个双侧电源网络。5010.4.1电网相间短路的方向电流保护及仿真

图10-35双侧电源网络

在这样的电网中，由于两侧都有电源，因此为了切除故障线路，必须在线路两端装设断路器和保护装置。然而在这样的电网中，采用一般的电流保护是满足不了选择性要求的。例如，当k1点发生短路时，由电源G1供给的短路电流通过位于B母线两侧的保护2和保护3，为使保护有选择性地切除故障，要求保护3的时限t3小于保护2的时限t2；而当k2点发生短路时，由电源G2供给的短路电流通过位于B母线两侧的保护2和保护3，为使保护有选择性地切除故障，要求保护2的时限t2小于保护3的时限t3。显然，这两个要求是相互矛盾的，保护是无法实现的。为了解决这种电网的保护，需要寻求新的保护原理。可进一步分析在k1点和k2点发生短路时流过保护2和保护3的功率方向。如果在保护2和保护3上再加功率方向闭锁元件，该元件只当短路功率方向由母线流向线路时动作，而当短路功率方向由线路流向母线时不动作，从而就使继电保护的动作具有一定的方向性，也就解决了电流保护的选择性问题。51

在双侧电源网络上的电流保护装设方向元件以后，就可以把它们拆开看成两个单侧电源网络的保护了。例如图10-36中，1～6均为方向性过电流保护，其规定的动作方向如图中箭头所示。在图10-36中，保护1、3、5为一组，保护2、4、6为另一组。各同方向保护间的时限配合仍按阶梯原则来整定，两组方向保护之间不要求有配合关系。当k1点短路时，保护1、3、4、6因短路功率由母线流向线路，故能够起动，保护3、4因动作时限最短而动作，跳开断路器3、4，将故障线路切除，保护1和保护6返回，保证了动作的选择性。52图10-36双侧电源方向性过电流保护的时限特性

具有方向性的过电流保护的单相原理接线如图10-37所示，主要由方向元件、电流元件和时间元件组成，方向元件和电流元件必须都动作之后，才能去起动时间元件，再经过预定和延时后动作于跳闸。53图10-37具有方向性的过电流保护的单相原理接线542.电网相间短路的方向电流保护的建模与仿真1)功率方向元件的建模与仿真(1)电力系统的仿真模型如图10-38所示的双侧电源电力系统，电源,为了简化仿真设置两个电源的内阻相等，且阻抗角与线路相同，，线路MN长度为50km，采用LGJ-240/40型架空线路，单位正序阻抗。图10-38双侧电源电力系统

根据以上参数，建立电力系统的Simulink仿真模型，如图10-39所示。55图10-39电力系统的Simulink仿真模型

在图10-39中，电源、采用“Three-PhaseSource”模型，其参数设置如图10-40所示；线路MN选用“Three-PhasePISectionLine”模型。56

为了设置故障点，将线路MN分成两段，在仿真模型中，Line1=30km、Line2=20km、Line3=30km，线路其余参数设置相同为：“Positive-andzero-sequenceresistances”对话框中值修改为[0.131，0.393]，“Positive-andzero-sequenceinductances”对话框中值修改为[1.375e-3，4.125e-3]，“Positive-andzero-sequencecapacitances”对话框中修改为[0.1e-10，0.1e-10]。图10-40三相电源模块的参数设置

在图10-38中，保护1处的功率方向元件仿真模型如图10-41所示。采用三个已封装成子系统的功率方向元件K1、K2、K3按“90°接线”方式分别接于三相。若线路阻抗角

，则功率方向继电器的内角为，可得功率方向元件的动作范围为-106.9°～73.1°。57(2)功率方向元件的仿真模型系统中的母线M、N用三相电压电流测量模块“Three-PhaseVIMeasurement”来仿真，其将测量到的电压、电流信号转变成Simulink信号。在Simulink中，电压电流测量模块输出信号的正方向为“从ABC到abc”，而对于继电保护来说，确定的正方向为“从母线到线路”，所以在建立模型时应特别注意。58图10-41采用“90°接线”的功率方向元件仿真模型

相位显示器模块可以实时查看各元件的相位比较结果。应该注意的是，为了计算方便，在仿真中，所需要的各个电压、电流输出信号应为复数形式输出，然而当Powergui模块设置在“相位仿真模式”时，三相电压电流测量模块UM、UN的输出信号却为幅值和相角[单位为(°)]分离的方式，因此特设计了“U-convert”、“I-convert”子系统来获得复数形式的三相电压和电流。子系统“U-convert”的构成如图10-42所示，子系统“I-convert”的结构与其相同。

打开功率方向元件模块，可以看到采用“90°接线”时功率方向元件的组成，如图10-43所示。在模块中应用了数学运算模块组的“倒数”、“叉乘”和“复数转换”等模块。59图10-42子系统“U-convert”的构成

图10-43“90°接线”时功率方向元件的组成

在图10-39所示的仿真模型中，将故障模块Fault设置为在t=0.5s到t=2.5s时发生过渡电阻为0的三相短路（即图10-38中的k1点发生三相短路故障，在故障仿真模块中，过渡电阻设置为0会出现错误，故可将过渡电阻设置为0.01），故障模块Fault设置为不动作（设置故障起始时间大于仿真总时间即可）。运行仿真，当k1点发生三相短路故障时，保护1的功率方向元件测量角度均为-16.95°、保护2的功率方向元件测量角度为-16.99°，都在动作范围-106.9°～73.1°内，所以功率方向元件能够正确动作。运行仿真，得保护1处三个功率方向元件的测量角度分别为9.50°、-27.35°、-97.79°，三个功率方向元件均能动作；保护2处三个功率方向元件的测量角度分别为18.08°、-20.35°、73.58°，故只有两个功率方向元件能动作。60(3)方向性过电压保护仿真实例

通过修改故障模块Fault的故障类型和过渡电阻值，可以得到k1点短路故障时，保护1处和保护2处的功率方向元件的测量结果，见表10-1。61

在图10-39所示的仿真模型中，将故障模块Fault设置为不动作，修改故障模块Fault1的故障类型和过渡电阻值，故障时间设置为从t=0.5s到t=2.5s（即图10-39中的k2点发生短路故障）。运行仿真，得保护1处和保护2处的功率方向元件的测量结果，见表10-2。62

从表10-2中可见，当在k2点发生短路故障时，对于保护1来说，仍为正方向，所以其相应的功率方向元件的测量结果仍在动作范围内；但对于保护2来说，其为反方向，所以相应的功率方向元件的测量结果超出了动作范围，不应动作。632）分支电路对限时电流速断保护的影响仿真(1)电力系统的仿真模型

如图10-44所示110kV电力系统，电源最大、最小系统阻抗分别为,；电源最大、最小系统阻抗分别为，线路阻抗为。图10-44电力系统接线

根据以上参数，建立电力系统的Simulink仿真模型，如图10-45所示。64图10-45电力系统的Simulink仿真模型

在图10-45中，电源EA、EB采用“Three-phaseSource”模型，输出电压设为系统的平均电压115kV，线路AB、BC均选用“Three-phaseSeriesRLC”模型。65

由于本次仿真的重点是研究分支电路对限时电流速断保护的影响及分支系数的计算，所以为了简化仿真模型中的参数设置，电源的系统阻抗和线路的阻抗均用电阻来模拟，这样做对仿真结果没有影响。线路AB（Line1）的参数设置为：将“Branchtype”对话框中值修改为[R]，“ResistanceR”对话框中值修改为[40]。在图10-45中，电源EB出口串联了一个断路器模型，这样可以方便地比较在不同情况下的仿真结果。(2)保护2限时电流速断的整定计算按照已知条件，当电源EA为最大系统阻抗、电源EB为最小系统阻抗时，线路BC末端的三相短路电流值为

保护1的瞬时电流速断整定值为66

当不考虑分支电路（在此仿真中为助增电流）影响时，线路AB保护2处的限时电流速断整定值为(3)仿真结果及分析

在图10-45所示的仿真模型中，设置电源EA为最大系统阻抗、电源EB为最小系统阻抗时，故障模块Fault设置为在t=0.6s到t=1.2s时发生三相短路（即在线路BC的末端发生三相短路故障）。断路器设置在t=0s时闭合（助增电源EB投入运行），故障模块Fault1设置为不动作（设置故障起始时间大于仿真总时间即可）。运行仿真，得故障时流过保护1和保护2处的短路电流如图10-46所示。67图10-46线路BC的末端故障时流过保护1和保护2处的短路电流

从图10-46中可以看出，当线路BC末端发生三相短路故障，流过保护1的短路电流为1021A，与计算值相同。在仿真模型中，设置电源EA为最大系统阻抗，将故障模块Fault1设置为在t=0.6s到t=1.2s时发生的三相短路（即在线路AB的末端发生三相短路故障）。断路器设置在t=0s时闭合（助增电源EB投入运行），故障模块Fault1设置为不动作（设置故障起始时间大于仿真总时间即可）。运行仿真，得故障时流过保护2处的短路电流如图10-47所示。68图10-47线路AB的末端故障时流过保护2处的短路电流

图10-47中可见，当电源EA为最大运行方式下线路AB末端发生三相短路故障时，流过保护2的短路电流值只有1106A，而保护2处的限时电流速断整定值为1404A，显然限时电流速断不能动作。因此，当保护安装地点与短路点之间有分支电路时，在整定计算时就必须考虑分支系数。在本仿真模型下，由图10-46得到的数据并参照下式可得分支系数（此处计算的是最小分支系数）69若只用仿真电路的阻抗参数，则可以按下式计算分支系数：

此时，线路AB保护2处的限时电流速断整定值应为

由图10-45得到的线路AB的末端发生三相短路故障时流过保护2的短路电流值，可计算出限时电流速断的灵敏度为

可见此时保护2处的限时电流速断灵敏度满足要求。1.距离保护的作用原理1）距离保护的基本概念简单的说，距离保护装置是一种由阻抗继电器完成电压、电流的比值测量，根据比值的大小来判断故障的远近，并根据故障的远近距离确定动作时间的一种保护装置。通常将比值称为阻抗继电器的测量阻抗，即

。距离保护作用原理如图10-48所示。7010.4.2电网的距离保护及仿真

71(a)

网络接线(b)时限特性图10-48距离保护作用原理

如图10-48(a)所示网络，在正常运行时，加在阻抗继电器上的电压为额定电压

，电流为复合电流

，此时测量阻抗就是负荷阻抗，即(10-1)

当在图10-48(a)中的k点发生短路时。加在阻抗继电器的电压为母线电压的残压，电流为短路电流，阻抗继电器的一次测量阻抗就是短路阻抗，即72(10-2)

式中，z为线路BC的单位阻抗；lK为短路点到保护安装处之间的距离。由于，，因此，故利用阻抗继电器的测量阻抗可以区分故障与正常运行，并且能够判断故障的远近。2）距离保护的时限特性

距离保护的动作时间与短路点及保护安装处之间距离的关系，称距离保护的时限特性。距离保护广泛采用具有三段动作范围的阶梯时限特性，如图10-48b所示，并分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。

距离Ⅰ段为瞬时动作，为保证选择性，其动作阻抗的整定值应躲开线路末端短路时的测量阻抗。于是保护2的Ⅰ段整定值为73(10-3)同理,保护1的Ⅰ段整定值为(10-4)式中，为距离Ⅰ段的可靠系数，一般为0.8～0.9。

距离Ⅱ段的整定与时限电流速断相似，即应使其不超过下一条线路距离Ⅰ段的保护范围，同时带有高出一个的时限，以保证选择性。在图10-48中，保护2的距离Ⅱ段整定值为(10-5)式中，为距离Ⅱ段可靠系数，一般取0.8。

距离Ⅰ段和距离Ⅱ段的联合工作构成本线路的主保护。距离Ⅲ段的整定与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的最小负荷阻抗来选择。距离Ⅲ段除了作为本线路的近后备保护外，还要作为相邻线路的远后备保护。3）距离保护的组成三段式距离保护的组成框图如图10-49所示，由起动元件、测量元件(、

、)与时间元件（、、）三部分组成。74图10-49三段式距离保护的组成框图752.距离保护的建模与仿真1）阻抗继电器的建模与仿真(1)电力系统的仿真模型

为了对方向阻抗继电器的特性进行仿真，首先选取如图10-50所示的单电源电网，其电源电压为220kV，线路L长度100km，单位正序阻抗

，负荷为90MW，对应的Simulink仿真模型如图10-51所示。图10-50方向阻抗继电器仿真所用的电力系统接线76图10-51电力系统的Simulink仿真模型(2)主要模块参数的设置在图10-51中，电源采用“Three-Phase-Source”模型，电源EM的参数设置（忽略电源阻抗）：“Phase-to-phasermsvoltage”对话框中值修改为[220e3]，“PhaseangleofphaseA(degrees)”值修改为[0]，将“Specifyimpedanceusingshort-circuitlevel”对勾去掉，“Sourceresistance”和“Sourceinductance”对话框中值均修改为[0.1e-10]。

输电线路的总长100km，仿真模块采用“ThreePhasePISectionLine”分布参数模型，为了便于设置故障位置，将线路分为Line1和Line2两段，长度分别为70km和30km，其余参数设置相同（为了便于分析此处忽略了线路电容影响）。将“Positive-andzero-sequenceresistances”对话框中值修改为[0.131，0.393]，“Positive-andzero-sequenceinductances”对话框中值修改为[1.375e-3，4.125e-3]，“Positive-andzero-sequencecapacitances”对话框中值修改为[0.1e-10，0.1e-10]。2）“0°接线”的方向阻抗继电器模块构造采用“0°接线”的方向阻抗继电器模块如图10-52所示。图中三个阻抗继电器K1、K2、K3分别接于三相。继电器模块已封装为子系统，对应于继电器的动作方程式。77

相位显示器模块可以实时查看各继电器的比相相位。应该注意的是，为了计算方便，在仿真中，各个电压、电流输出信号应为复数形式输出，然而当Powergui模块设置在“相位仿真方式”下时，三相电压电流测量模块“UM”的输出信号却为幅值与相角[单位为（°）]分离方式，因此特设计了“U-convert”，“I-convert”子系统来获得复数形式的三相电压和电流。子系统“U_convert”的构成如图10-53所示，子系统“I_Convert”的结构与其相同。78图10-52采用“0°接线”的方向阻抗继电器模块图10-53子系统“U-convert”的构成

双击已封装好的继电器模块，设置整定阻抗界面，如图10-54所示。本仿真输入是距离保护Ⅰ段的整定值，保护区为线路全长的85%。打开继电器模块，可以看到“0°接线”时用相位比较方式构成方向阻抗继电器的内容结构，如图10-55所示。在模块中应用了数学运算模块组的“求和”、“增益”、“叉乘”、“复数转换”等模块。79图10-54设置整定阻抗界面

图10-55“0°接线”继电器模块的内部结构3）“带零序补偿的接线”的方向阻抗继电器模块构造

利用Simulink对采用“带零线补偿的接线”方向阻抗继电器的仿真模块与采用“0°接线”时的构成大体相仿，如图10-56所示。继电器模块的内部结构如图10-57所示。80图10-56“带零序补偿的接线”的阻抗继电器模块

图10-57“带零序补偿的接线”继电器模块内部结构4）仿真结果在图10-57所示的仿真模型中分别设置三相短路、AB相短路、A相接地短路故障类型，故障点分别选取为保护范围内部的正方向出口出3km处、70km处（近保护范围末端）和95km（保护范围外部）三个点，过渡电阻从0变化10Ω（步长为5Ω），各相阻抗继电器的相位[单位（°）]，仿真结果见表10-3和表10-4。8182

从表10-3中所列的仿真结果中可以看出，当正方向出口发生过渡电阻为0Ω的三相短路时，三个阻抗继电器的测量阻抗均为179.6°与理论值180°相差很小，三个阻抗继电器均会动作。而当正方向出口发生过渡电阻为0°的AB两相短路时，只有接于AB相的阻抗继电器K1的测量阻抗为179.6°，满足动作条件，而K2、K3不满足动作条件，这与理论分析是相符合的。从表10-4所列的仿真结果中也可以得出同样的结论。另外，本仿真模型也验证了单侧电源电路上过渡电阻对阻抗继电器的影响，请读者自行分析。833.电力系统振荡的仿真(1)电力系统的仿真模型

对双侧电源的电力系统进行仿真，建立其对应的Simulink仿真模型,如图10-58所示。在仿真模型中,它们的参数设置如下：图10-58电力系统振荡的Simulink仿真模型84

电源，，为了简化仿真，设置两个电源的内阻相等，且阻抗角与线路相同

，

；线路采用LGJ-240/40型架空线路，单位正序阻抗

，为了便于观察振荡中心的电压，将线路分成四段，在仿真模型中，Line1=5km,Line2=44.5km,Line3=39.5km,Line4=10km。(2)仿真与分析当电力系统发生振荡时，两侧电网的频率将不相同，因此在仿真模型中设置，，显然此时振荡周期为1s。系统的总阻抗为得振荡电流为

当时，振荡电流达到最大值，为5.63kA。在Powergui中选择离散算法，仿真的总时间设为2s。运行仿真，得母线M、N处的A相电压、电流的波形图如图10-59所示。85图10-59振荡时母线M、N处A相电压、电流的波形86

为了验证电力系统振荡与短路的区别，搭建如图10-60的仿真模型：图10-60验证电力系统发生振荡和短路时区别的Simulink仿真模型87

通过故障模块，设置系统在1s时发生AB两相短路故障，进行仿真，得母线M处的负序电压、电流波形如图10-61所示。图10-61系统振荡时又发生两相短路时负序电压、电流波形

从图10-61中可以看出，在0～1s时系统只有振荡，所以母线M处的负序电压，电流为零（注意：在仿真波形是会看到有很小的负序电压和电流，，这是采用离散仿真算法而造成的）；在1～2s时发生两相短路故障（相当于在振荡过程中发生不对称故障），此时系统中的负序分量就非常大。88

输电线路的纵联保护随着所采用的通道不同，在装置原理、结构、性能等方面有很大的区别。下面以最简单的导引线纵联差动保护来介绍输电线纵联保护的基本原理。导引线纵联差动保护是总线保护中最简单的一种，又常简称为纵联差动保护，它是利用辅助导线或称为“导引线”作为通信通道的纵联电流差动保护。如图10-62所示，在线路的M和N两侧装设特性和电流比完全相同的电流互感器，两侧电流互感器的一次回路的正极性均置于靠近分母的一侧，二次回路的同极性端子连接，差动继电器KD侧并联接在电流互感器的二次端子上。10.4.3输电线路的纵联保护与仿真

1.输电线路纵联保护的基本原理89(a)正常运行或外部故障情况

(b)内部故障情况图10-62纵联差动保护的基本原理2.纵联保护的建模与仿真(1)电力系统的仿真模型

双侧电源电力系统如图10-63所示.电源

,为了简化仿真，设置两个电源的内阻相等，且阻抗角与线路相同

，

；线路MN长度为50km，采用LGJ-240/40型架空线路，单位正序阻抗

，保护1和保护2出电流互感的电流比为600/5。图10-63双侧电源电力系统

根据以上参数，建立电力系统的Simulink仿真模型。如图10-64所示。90图10-64电力系统的Simulink仿真模型91

在10-64中，电源EM、EN采用“Three-Phase-source”模型，线路MN选用“Three-PhasePISectionLine”模型。为了设置故障点，将线路MN分成两段，在仿真模型中，Line1=30km，Line2=20km。保护1和保护2处电流互感器采用“SaturableTransformer”模块，为了简化仿真，只在A相设置互感器模块。模块的参数设置为双绕组且两侧电压比为1：120（即电流比为600/5），将“Nominalpowerandfrequency”对话框值修改为[50,50]，“Winding1parameters”对话框值修改为[1，0.002，0.08]，“Winding2parameters”对话框值修改为[120，0.002，0.08]。通过设置模型的“Saturationcharacteristic”参数值，使两侧互感器的特性不完全相同，以仿真不平衡电流的情况。保护1处电流互感器TA1的参数设置为：“Saturationcharacteristic”对话框值为[0,0;0.0024,1.2;1.0,1.52]，保护2处电流互感器TA2的参数设置为：“Saturationcharacteristic”对话框值修改为[0,0;0.0024,1.3;1.0,1.75]。在图10-64中，保护2处电流互感器的接线方式是为了考虑同名端问题。(2)电流差动元件仿真模型电流差动元件的动作特性如图10-65所示。差动电流，即两侧电流相量和的幅值；制动电流，即两侧电流相量差的幅值乘以制动系数。对于图10-63中线路MN的A相电流差动元件仿真模型如图10-66所示，图中制动系数

取0.5。92图10-65电流差动元件动作特性

图10-66A相电流差动元件的仿真模型(3)仿真结果及分析在图10-64所示的仿真模型中，将故障模块Fault设置为在t=0.1s到t=0.3s时发生过渡电阻为0的三相短路（即图10-63中的k1点发生三相短路故障，在故障仿真模块中，过渡电阻设置为0时会出现错误，故将过渡电阻设置为0.01），故障模块Fault1设置为不动作（设置故障起始时间大于仿真总时间即可）。运行仿真，得当看k1发生三相短路故障时，电流互感器二次电流以及差动电流、制动电流的波形如图10-67所示。从图中可以明显看出，差动电流远大于制动电流，保护能够可靠动作。读者可以改变k1故障点的位置，来观察差动电流和制动电流的变化情况，只要故障点位于保护区内，保护就会可靠动作。9394图10-67k1点发生三相短路故障时，电流互感器二次电流以及差动电流、制动电流的波95

在图10-64所示的仿真模型中，将模型Line3的长度设为0.01km，故障模块Fault设置为不动作，修改故障模块Fault1的故障类型过渡电阻为0的三相短路，故障时间设置为t=0.1s到t=0.3s（即图10-63中的k2点发生短路故障，此处为纵联差动保护区的外部故障）。运行仿真，电流互感器二次电流以及差动电流、制动电流的波形如图10-68所示。从图中可以明显看出，差动电流小于制动电流，保护可靠不动作。96图10-68k2点发生三相短路故障时，电流互感器二次电流以及差动电流、制动电流的波形97

从图10-68中可见，当k2点发生短路故障时流过纵联差动保护的是最大外部短路电流。在理论上，此时差动电流应为零，但由于两侧电流互感器特性的差异，使差动回路中流过的最大不平衡电流，在本仿真参数下，k2点发生故障时，短路电流，利用下式计算得

而从仿真中得到的不平衡电流的数值为0.85A，比最大不平衡电流小。1.自动重合闸的作用及基本要求1)自动重合闸的作用电力系统的实际运行经验表明，在输电网中发生的故障大多是“瞬时性”的，如雷击过电压引起的绝缘子表面闪络，树枝落在导线上引起的短路，大风时的短路碰线，通过鸟类的身体放电等。发生此类故障时，继电保护若能迅速使断路器跳开电源，故障点的电弧即可熄灭，绝缘强度重新恢复，原来引起故障的树枝、鸟类等也被电弧烧掉而消失。这时若重新合上断路器，往往能恢复供电。因此，常称这类故障为瞬时性故障。9810.4.4自动重合闸与仿真

对于瞬时性故障，在线路被断路器断开后再重新合一次闸就能恢复供电，从而可减少停电时间，提高供电的可靠性。重新合上断路器的工作可由运行人员手动操作进行，但手动操作造成的停电时间太长，用户电动机多数可能已经停止运动，因此，这种手动重合闸的效果并不明显。为此，在电力系统中广泛采用了自动重合闸装置，当断路器跳闸后，它能自动将断路器重新合闸。2)对自动重合闸的基本要求(1)动作迅速。为了尽可能缩短电源中断的时间，在满足故障点电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度所需的时间和断路器消弧室与断路器的传动机构准备好再次动作所必需的时间的条件下，自动重合闸装置的动作时间应尽可能短。重合闸的动作时间，一般采用0.5~1s。99100(2)在下列情况下，自动重合闸装置不应该动作。①由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸装置不应动作。②断路器手动合闸，由于线路上有故障，而随即被继电保护跳开时，自动重合闸装置不应动作。因为在这种情况下，故障多属于永久性故障，再合一次也不可能成功。(3)动作的次数应符合预先的规定。不允许自动重合闸装置任意多次重合，其动作的次数应符合预先规定。例如，一次重合闸就只能重合一次，当重合于永久性故障而断路器再次跳闸后，就不应再重合。在任何情况下，如装置本身元件损坏，继电器拒动等，都不应使断路器错误地多次重合到永久性故障上去。因为如果重合闸多次重合于永久性故障，将使系统多次遭受冲击，同时还可能损坏断路器，从而扩大事故。(4)动作后应能自动复归。自动重合闸装置成功动作一次后应能自动复归，为下一次动作做好准备。对于10kV及以下电压的线路，如有人值班时，也可采用手动复归方式。(5)用不对应原则起动。一般自动重合闸可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则起动重合闸装置，对于综合自动重合闸，宜采用不对应原则和保护同时起动。1012.自动重合闸中故障选相仿真

选相元件是实现单相重合闸的关键元件，选相原件是否能正确动作，将决定单相重合闸的成败，因此，对选相元件类型要认真选择。本节以序电流选相为例来介绍相应的仿真方法。1)选相原理选相元件，首先要根据零序电流

与负序电流

间的相位关系确定选相的分区，如图10-69所示。102当

时，选A区；当

时，选B区；当

时，选C区。图10-69序电流选相的分区103发生接地故障时，序电流的向量关系如图10-70所示。(a）单相接地故障时序电流的相量关系(b）两相接地故障时序电流的相量关系图10-70接地故障时序电流的相量关系104单相接地时，故障相的与同相位。A相接地时，与同相；B相接地时，与相差

；AB相间接地故障时，与相差

。两相接地故障时，与同相位。BC相间接地故障时，与同相；CA相间接地故障时，与相差

；AB相间接地故障时，与相差

。2)建立仿真模型双侧电源电力系统如图10-71所示，电源，为了简化仿真，设置两个电源的内阻相等，且阻抗角