电力系统继电保护实验指导书-(精简版)-2011.doc

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1、电力系统继电保护实验指导书实验一 同步发电机出口短路的MATLAB仿真分析实验二 双端电源高压输电线路短路故障的MATLAB仿真分析实验三 三段式电流保护综合实验附录1：微机线路保护装置参数整定操作电气工程教研室2011-8-28实验一 同步发电机出口短路的MATLAB仿真分析同步发电机是电力系统中的重要元件，同步电机是由多个由磁耦合关系的绕组构成，同步电机的突然短路的暂态过程要比恒定电压源电路复杂很多，所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍。对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响。1. 实验原理同步电机突然短路电路模型如下图1-1 所示。使用简化的同步电机，三相并联PLC负载，通过

2、三相电路短路发生器实现同步电机的三相短路，再用示波器观察同步发电机在发生三相短路时的暂态过程。 图1-1 实验原理图2电路各元件的选取、参数设置2.1同步发电机的选取，设置打开Matlab仿真软件，在命令窗口中输入“Simulink”在弹出的窗口中将简化同步电机（Simplified Synchronous Machine）添加到“模型编辑窗口”重命名为“SM”双击设置其参数设置为如图1-2： 图1-3 PM 图1-2 SM2.2 常数发生器的选取、设置将常数发生器（Constant）拖放到当前仿真窗口双击参数设置如图1-3 ，用于发电机功率输入，并重命名为PM；再选取一常数发生器，参数设如图

3、1-4 ，用于发电机电压输入。20 图1-4 VLLrms 图1-5 V-I2.3三相电压-电流测量元件选取、设置 在测量元件库中选择三相-电流测量元件（Three-Phase V-I Measurment），复制粘贴到仿真窗口中，双击设置参数如图1-5 2.4三相并联负载的选取、设置在线路元件库中选择三相并联PLC负载元件复制粘贴到电路图中，双击设置其参数如图1-6 并重命名为Load。2.5短路发生器的选取、设置将三相电路故障发生器拖放到电路图中，部分参数设置如图1-72.6示波器、选择器及三相序信号分析器的选取在元件库中拖入两个选择器（Selector）一个用于电流电路选择，一个用于电压

4、电路选择；四个示波器（Scope）分别用于观察电流、电压、序分量电流幅值、序分量电流相角；一个序信号分析器。2.7仿真参数设置将以上电器电气连接起来，在“Simulation选项卡下选择Simulation Parameters”将参数设置为：起始时间0S 停止时间0.5S Solver Options：Type Variable-Step Ode15s(stiff/NDF) 图 1-6 Load 图1-73、实验要求3.1 按照所给出的系统结构和系统参数，利用MATALAB软件对同步发电机出口三相短路过程进行仿真，并对仿真结果进行分析。3.2 改变系统参数，对发电机出口两相短路进行仿真分析。

5、4、参考文献吴天明，等，MATLAB电力系统设计与分析，国防工业出版社，2004年第1版。P412P430。实验二 双端电源高压输电线路短路故障的MATLAB仿真分析1. 实验原理电力系统中，大多数故障是由于输电线路短路引起的。在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，产生复杂的暂态过程。仿真的电力系统暂态过程以高压输电线路故障暂态为分析对象 ,涉及的故障类型有: 单相接地短路、两相接地短路、三相接地短路。建立双端恒定电压源高压输电线路的电路模型如图2-1所示。图2-1 双端恒定电压源高压输电线路的电路模型使用理想三相电压源作电路的供给电源，分布参数输电线路 （Distr

6、ibuted Parameter Line）作为输电线路，输电线路Line1长度为100km，输电线路Line2长度为200km。使用三相断路开关元件（There Phase Breaker）作为故障发生器。使用万用表（Multimeter）测量系统的电气参数，并用示波器显示出波形。通过仿真模型中的序量分析器可以得到故障点所在相的电压各序量的有效值及其相位。2.仿真系统参数2.1 仿真内部参数设置选项如图2-2所示，包括仿真起止时间（Simulation time）、求解类型（type）、求解程序（Solver）、最大步长（Max step size）、最小步长（Min step size）、

7、初始步长（Initial step size）、设置相对容许误差限（Relative tolerance）、设置绝对容许误差限（Absolute tolerance）。在变步长算法中，步长大小与信号变化快慢反向相关。容许误差限的作用是控制计算精度。当误差超过容许误差限时会自动修正步长。在迭代的每一步(不妨设是第i次迭代)，程序都会将计算出来的值与期望值相见得出一个误差e(i)，若e(i)满足：e(i)合本单元可存贮64次事件记录，其中第0号为最新记录，第1号为上一次记录，依次类推。该记录存放在非易失性存贮器中，具有掉电长期保存功能，事件记录分开关变位、保护动作和装置故障三种类型。事件记录显示格

8、式如下图。其中，No.后为记录号，05-05-26 为该事件发生的日期，即2005年5月26日。15:33:56.128该事件发生的时间，即11时21分22秒525毫秒。通过按“”“”键可选择显示其余的64个事件。当事件类型为保护动作时，可以按“确认”键去查看该保护的动作值，再按“确认”键返回。 输入输出 1开入 2开出选择输入输出菜单后将显示以下内容。通过“”“”键可选择查看开入量还是进行开出操作。当选择开入时，屏幕显示如下：开出FEDCBA9876543210 0000000000000000其中“0”表示输入的开关未闭合，“1”表示输入的开关已闭合，在上图中，第7个和第13个开入量为1，

9、其余为0。开入量0108：000000100916：00001000按“取消” 键可退出并返回上一级菜单。当选择开出时，屏幕显示如下：通过“”“”“”“”键可对开出量进行编辑。“1”对应输出继电器闭合或指示灯亮，“0” 对应输出继电器断开或指示灯灭。编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后，相应的继电器就能出口。 采样数值 0 5.00 5.002 57.76 57.564 57.72 4.996 4.98 5.01在主菜单中选择“采样数值”后屏幕显示以下内容：由于屏幕只能显示4行，需要查看屏幕外的数据时，可通过按“”“”键来选择。其中大部分装置的0通道为A相测量电流，

10、1通道为B相测量电流，2通道为A相测量电压，3通道为B相测量电压，4通道为C相测量电压，5通道为A相保护电流，6通道为B相保护电流，7通道为C相保护电流。812通道在不同类型的装置中各不相同（见采样实时显示）。 实时时钟 本单元具有掉电运行的实时时钟功能，进入实时时钟模块后，LCD显示器将显示装置的实时时钟，如下图所示：通过简易键盘可对时钟进行修正。按“确认”键后进入时钟编辑状态。在编辑状态下，通过“”“”“”“”键可对时钟进行编辑。编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后，修改有效。若此时不想修改时钟，可按“退出”键退出时钟编辑状态。日期 05年05月26日时间 18

11、时16分23秒该时钟也可由通信网统一校时（精确到2ms），以使整个系统保持同一时基。实时时钟主要作为事件顺序记录的时间依据。 电能脉冲 进入电能计量模块后，可对脉冲电度度表脉冲计数进行初值设定，初值设定后，该值将随着电能脉冲的累积而变化，直到下一次重新设定初值。每个装置共安排了2路脉冲计数输入。 出厂设置 出厂设置在装置出厂前以设置完成，用户通常不必更改。出厂设置项目如下表所示：序号代 号名 称整 定 范 围0Kv2二次电压比例系数11.80(12)1Kic二次测量电流比例系数235.50(140)2Kib二次保护电流比例系数14.20(14.8)3Ki0二次零序电流比例系数235.20(14

12、.8)4Kv0二次零序电压比例系数4.75(14.8)5Imp/kWh 1脉冲电能表常数1每千瓦(乏)时脉冲数/10006Imp/kWh 2脉冲电能表常数2每千瓦(乏)时脉冲数/10007Imp/kWh 3脉冲电能表常数3每千瓦(乏)时脉冲数/10008Imp/kWh 4脉冲电能表常数4每千瓦(乏)时脉冲数/10009Inalarm开关量报警设定(2(n-1) )/10010PU0PT零序系数11Disp滚动显示项目选择12Address装置通讯地址024413Baud Rate装置通讯波特率14Realy Check自检出口继电器设置其中，二次电压比例系数、二次测量电流比例系数、二次保护电流

13、比例系数、二次零序电流比例系数、二次零序电压比例系数由二次互感器类型及满量程值确定。开关量报警设定：当某些开入量发生变化时，若需要启动报警信号，可通过设置该项来实现。滚动显示项目选择：选择显示项目时，大部分可按下表的设置值确定，将所选的各项目设置值相加。例如，要显示Uab、Ia、P和f，设置值为0.01+0.64+5.12+20.48=27.24。显示项目设置值显示项目设置值Uab0.01Ic1.28Ubc0.02P2.56Uca0.04Q5.12Ua0.08cos10.24Ub0.16f20.48Uc0.32Ux40.96Ia0.64装置通讯地址：装置通讯地址的设置范围为0244。装置通讯波

14、特率：装置通讯波特率的单位为kbps。例如要设置通讯波特率为9600bps，其设定值为9.60。自检出口继电器设置：设定值为2(n-1)，式中n为第n路开出。例如，某装置有J1、J2、J3、J4共4个开出继电器，自检设定值应为20+21+22+23=15。 设备信息 设备信息将显示装置的一些基本信息，如版本、装置类型及型号，程序存贮器校验码等。 采样实时显示 采样实时显示通道00测量电流Ia （A19,A20）通道06保护电流Ib（A13,A14）通道01测量电流Ic （A21,A22）通道07保护电流Ic（A15,A16）通道02母线电压Ua（A1）通道08零序电流Io（A17,A18）通道

15、03母线电压Ub（A2）通道09零序电压Uo（A5,A6）通道04母线电压Uc（A3）通道10通道05保护电流Ia（A11，A12）通道11 定值清单 定值序号代 号定 值 名 称整 定 范 围01Kv1一次电压比例系数实际变比/1002Ki1一次电流比例系数实际变比/1003Idz0电流速断定值1100A04Idz1限时速断定值1100A05tzd1限时速断延时0.110s06Idz2过电流定值1100A07tzd2过电流延时0.110s08Ch-num重合闸次数1309Idz3重合闸检无流定值020A10tchzd1第一次重合闸延时0.110s11tchzd2第二次重合闸延时0.110s1

16、2tchzd3第三次重合闸延时0.110s13tchjszd重合闸后加速延时0.12s14Ch-a检同期允许角度03015Udz1低压闭锁低频定值4299V16fdz1低频减载I频率4549.5Hz17tfzd1低频减载I延时0.199s18df/dt2减载II滑差闭锁值0.33Hz/s19fdz2低频减载II频率4549.5Hz20tfzd2低频减载II延时0.199s21Iodz零序过流定值1100A22Tozd零序过流延时0.110s23Uodz零序电压闭锁5180V24Idz3过负荷定值1100A25Tzd3过负荷延时0.110s263U01PT断线定值090V27Utq同期电压选择R

17、LP22投入时：1：Uab2：Ubc ；3：UcaRLP22退出时：1：Ua2：Ub ；3：Uc283U02母线接地定值090V29tzd3母线接地延时0.110s 保护投退 保护序号代 号保 护 名 称整 定 方 式01RLP1速断投入/退出02RLP 2速断方向投入/退出03RLP 3限时速断投入/退出04RLP 4限时速断后加速投入/退出05RLP 5限时速断方向投入/退出06RLP 6过电流投入/退出07RLP 7过电流后加速投入/退出08RLP 8过电流方向投入/退出09RLP 9过负荷投入/退出10RLP10重合闸投入/退出11RLP11重合闸检无压投入/退出12RLP12重合闸检

18、同期投入/退出13RLP13低频减载I投入/退出14RLP14低频减载II投入/退出15RLP15低压闭锁低频减载投入/退出16RLP16低频减载II滑差闭锁投入/退出17RLP17母接地报警投入/退出18RLP18PT断线报警投入/退出19RLP19合闸不检条件投入/退出20RLP20手合/遥合检无压投入/退出21RLP21手合/遥合检同期投入/退出22RLP22同期电压为线电压投入：同期电压为线电压退出：同期电压为相电压23RLP23零序过流投入/退出24RLP24零序电压闭锁投入/退出25RLP25零序方向投入/退出26RLP26零序方向指向母线投入：零序方向指向母线退出：零序方向指向出线27RLP27零序过流跳闸投入：零序过流跳闸退出：零序过流报警32RLP32录波投入/退出