第7章-MATLAB在微机继电保护中的应用实例ppt课件.ppt

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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第7章MATLAB在微机继电保护中的应用实例7.1简单数字滤波器的MATLAB辅助设计和分析方法7.2微机继电保护算法的MATLAB辅助设计和分析方法7.3输电线路距离保护的建模与仿真7.4Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例7.5输电线路故障行波仿真举例严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.1简单数字滤波器的MATLAB辅助设计和分析方法7.1.1减法滤波器(差分滤波器)简介7.1.2减法滤波

2、器设计分析举例严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.1.1减法滤波器(差分滤波器)简介图7-1减法滤波器幅频特性严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-2滤波器的幅频特性严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-3滤波效果的仿真波形严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.2微机继电保护算法的

3、MATLAB辅助设计和分析方法7.2.1基于正弦函数模型的微机继电保护算法7.2.2全波傅里叶算法严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.2.1基于正弦函数模型的微机继电保护算法1.两点乘积算法简介2.两点乘积法计算举例严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.两点乘积算法简介图7-4两点乘积算法采样示意图严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-5例7-2电路图严格执行

4、突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-6利用两点乘积法计算得到的输入信号有效值、相位差及电路的电阻、电抗严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.2.2全波傅里叶算法1.全波傅里叶算法简介2.全波傅里叶算法的频率特性分析3.利用全波傅里叶算法计算信号幅值的算例严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.全波傅里叶算法简介严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做

5、到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-7在不同初相角情况下全波傅里叶算法的幅频特性严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-8利用全波傅里叶算法计算输入信号的幅值图形严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.3输电线路距离保护的建模与仿真7.3.1方向阻抗继电器的数学模型7.3.2方向阻抗继电器的仿真模型7.3.3仿真结果严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发

6、事件。7.3.1方向阻抗继电器的数学模型1)用幅值比较方式分析图7-9a，继电器能够起动(即测量阻抗ZJ位于圆内)的条件是2)用相位比较方式分析图7-9b，当ZJ位于圆周上时，阻抗ZJ与(ZJ-Zset)之间的相位差为=90；当ZJ位于圆内时，90；当ZJ位于圆外时，90。1)继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离。2)继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-9方向阻抗继电器的特性a)幅值比较方式分析b)相位比较方式分析严格执行突发事件

7、上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-1阻抗继电器采用不同接线方式时，接入的电压和电流关系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.3.2方向阻抗继电器的仿真模型1.电力系统Simulink仿真模型2.“0接线”的方向阻抗继电器模块构造3.“相电压和具有K30补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器模块构造严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-10方向阻抗继电器仿真所用的电力系统接线严

8、格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-11电力系统Simulink仿真模型严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-12电源EM的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-13输电线路的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-14三相电压电流测量模块UM的参数设置严格执行突发

9、事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-15采用“0接线”的方向阻抗继电器模块严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-16子系统“U_convert”的组成严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-17设置整定阻抗界面严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-18“0接线”用相位比较方式构成方向阻抗继电

10、器的模块严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-19采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器模块严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-20继电器模块的内部结构严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-2采用“0接线”时的仿真计算结果表故障类型过渡电阻正方向出口故障近保护范围末端故障保护范围外部故障A相B相C相A相B相C相A相B相C相三相短路0-17

11、78-1778-1778-1782-1782-1782-2-2-210-9517-9517-9517-236-236-236-01-01-0120-869-869-869-38-38-38118118118AB相短路0-1778863-609-1782677113-264115210-95171211-288-236631161053521720-8691293-1235-38539212118449269严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-2采用“0接线”时的仿真计算结果表A相接地01213388-104860

12、738822557833820101756388-6425123881994223382020-1657388-406427388214361338246严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-3采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”时的仿真计算结果表故障类型过渡电阻正方向出口故障近保护范围末端故障保护范围外部故障A相B相C相A相B相C相A相B相C相三相短路0-1779-1779-1779-1789-1789-1789-10-10-1010-978-978-978-289-289-289-89-89-8920-88

13、7-887-887-100-100-100313131严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-3采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”时的仿真计算结果表故障类型过渡电阻正方向出口故障近保护范围末端故障保护范围外部故障A相B相C相A相B相C相A相B相C相AB相短路0-912777350-1931002350-8689635910-665162351-92858350034363520-507-15813510337535092228351A相接地0-1746-350501-1483245462-84730142310

14、-981-72676-370273472-1232741820-92172744-18730467-07345403严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.4Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例7.4.1变压器仿真模型构建7.4.2变压器空载合闸时励磁涌流的仿真7.4.3变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真7.4.4变压器绕组内部故障的简单仿真严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-21具有双侧电源的双绕组变压器电力系统严格执行

15、突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-22严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-23电源EM的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-24变压器T的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-25UM模块的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时

16、发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.4.2变压器空载合闸时励磁涌流的仿真1)包含很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧。2)包含大量的高次谐波。3)波形之间出现间断。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-26示波器模块严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-27示波器模块的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-28空载合闸后的三

17、相励磁涌流的波形严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-29利用Powergui模块中的FFT Analysis对励磁涌流波形进行谐波分析界面严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-30空载合闸时的励磁涌流与短路电流的比较图严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表合闸初相角0306090励磁涌流（%）A相B相C相A相B

18、相C相A相B相C相A相B相C相直流（DC）58612010755311954352752062373544553基波（Fund）100100100100100100100100100100100100严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表二次谐波（h2）59311306758573762845833437559757756三次谐波（h3）22257347834748663963867288478474四次谐波（h4）521047241525244194322865372

19、33235严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表五次谐波（h5）3291880346702292432423176775THD63712831932918938116116579885928926合闸初相角120150180210励磁涌流(%)A相B相C相A相B相C相A相B相C相A相B相C相直流（DC）520625527545554101624528519555185544严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行

20、为或突发事件。表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表基波（Fund）100100100100100100100100100100100100二次谐波（h2）831433843755752582432839830747641756三次谐波（h3）6346963447446733272628634460439474四次谐波（h4）425282411227229551280404427227579227严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表五次谐波（h5）235

21、2332226372335230213387340560THD11525721153922917929569114411539091055923严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-31变压器采用“D11”接线方式时的空载合闸励磁涌流严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.4.3变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真图7-32变压器保护区内、外故障仿真时增加的运算及示波器模块严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时

22、发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-33变压器保护区内故障时的电流波形图严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-34变压器保护区外故障时的电流波形图严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-35严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-36变压器绕组50%处发生两相短路故障时的电流波形严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发

23、现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.5输电线路故障行波仿真举例7.5.1行波的基本概念7.5.2输电线路故障行波仿真模型的构建7.5.3输电线路故障行波的提取7.5.4仿真结果严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-37利用叠加原理分析故障产生的行波严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-38严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-39电源E1的参数设

24、置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-40输电线路line1的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-41“To File”模块的参数设置严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.5.3输电线路故障行波的提取1)提取三相电压和三相电流的暂态量，用故障后一段时段内的三相电压值、电流值减去故障前相应的一时段内的三相电压值、电流值，就得到了三相电压、电流的暂态量

25、。2)利用式(7-32)、式(7-33)将三相电压、电流的暂态量进行Clarke变换变换，得到电压、电流的,0模分量值。3)利用式(7-34)、式(7-35)计算正方向行波和反向行波的、0模分量。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7.5.4仿真结果图7-42检测点的三相电压波形严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-43检测点的三相电流波形严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-44电压模正向行波和反向行波