武汉大学继电保护数字仿真实验报告

继电保护数字仿真

实验报告

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学号：

继电保护数字仿真实验

一．线路距离保护数字仿真实验

1.实验预习

电力系统线路距离保护的工作原理，接地距离保护与相间距离保护的区别，距离保护的整定。

2.实验目的

仿真电力系统线路故障和距离保护动作。

3.实验步骤

（1）将dist_protection拷到电脑，进入PSCAD界面;

（2）打开dist_protection;

（3）认识各个模块作用，双击文件界面的module’dist_relay1’（图1，将鼠标置于module上，自动显示名字；或者图2，在workspace中找到该模块定义，双

击进入模块），找到接地距离保护和相间距离保护部分；

图1

图2

（4）学习控制元件（开关Two State Switch，拨盘Rotary switch等与control panel 的对应关系），以Rotary switch与control panel 的对应关系为例。

a.找到Rotary switch，图3

图3

b.找到Control Panel, 图4

图4

c.将Control Panel 粘贴到文件界面上；

d.在Rotary switch ‘Fault Type’上点右键，如图5，选择Add as Control

图5

e.将鼠标置于Control Panel上，点右键，有图6，选择Paste，有图7（模

型中已有）。这样就可以在Control Panel上面改变Fault Type了，其初始

位置在Rotary switch设置中改变。

图6

图7

（5）认识线路参数。在断路器B1处配置的距离I段的保护线路由LINE1和LINE2共同构成，之所以分作两段，是便于设置故障点。

将鼠标置于线路模型上面，点右键，有图8。选择Edit Properties 可读取线路长度等参数。选择Edit Definition，可读取线路电阻等参数（点击运行后，依据Properties中的参数和Definition界面的物理参数自动算出）。

图8

（6）断路器的控制

断路器（图9）名字B1与距离保护I段的输出变量B1对应（图10），B1由0变为1时，断路器断开。

图9

图10

（7）画出整定阻抗圆和测量阻抗的运行轨迹；

a.在整定阻抗继电器中读到整定阻抗；

b.如图11得到阻抗圆横坐标、纵坐标随时间的变化；

图11

c.如图12找到XY Plot元件

图12

d.如图13在Rcircle的Output Channel上点右键，选择Add as curve；

图13

e.如图14，在X Coordinate 上点右键选择Paste Curve。对Xcircle同样操

作，运行，有图15;

图14

Fault 2

Fault 3

Fault 4

Fault 5

Fault 6

其阻抗角正切值为14.205，显然整定阻抗角与线路阻抗角不同。同时，I 段整定阻抗也与教

材所授不同。

6. （1）按教材所授重新设置I 段整定阻抗，要求整定阻抗的阻抗角为线路阻抗角；

① 查询线路参数：

得到线路阻抗为Zl=3.5745+j50.7763

②

取0.85的可靠系数，得到整定阻抗为：

Zset=0.85*Zl=3.03831+j43.15982

在阻抗继电器上设定如图

其中X=0.5*Re[Zset]，Y=0.5*Im[Zset]，Radius=0.5*|Zset|

（3） 改变线路故障位置，使B1断开。

用图和数据说明已完成6.（1）（2）工作，需列出整定过程。

设置线路50％处发生故障：

3.21703285532.68369809

9.0e-0060.09.0e-006

45.69864084119.3825907

0.0002090394882

POS

ZERO

NEG POS NEG ZERO

3.217032855R

45.698640840.0002944061514X Sequence Admittance 0.0

Sequence Impedance (mhos)(ohms)

G

B

3.21703285532.68369809

9.0e-0060.09.0e-006

45.69864084119.3825907

0.0002090394882

POS

ZERO

NEG POS NEG ZERO

3.217032855R

45.698640840.0002944061514X Sequence Admittance 0.0

Sequence Impedance (mhos)(ohms)

G

B

0.3574480953.63152201

1.0e-0060.01.0e-006

5.0776267613.2647323

2.32266098e-005

POS

ZERO

NEG POS NEG ZERO

0.357448095R

5.077626763.27117946e-005X Sequence Admittance 0.0

Sequence Impedance (mhos)(ohms)

G

B

三相电压、电流波形如下：

阻抗特性如下：

7.设计断路器B1处距离保护II段。

用图和数据说明已完成7.工作，需列出整定过程。

①进行整定计算：

取0.8的可靠性系数与0.5s的延时，则:

Zsetii=0.8*(Zl+KZset2)；Zset2=Zline4*0.85 显然K=1，故得Zsetii=4.5610+j64.7903

故阻抗继电器参数：X=0.5*Re[Zsetii]，Y=0.5*Im[Zsetii]，Radius=0.5*|Zsetii|

②设计二段保护接线图：

③实验结果：

*故障点选取I段保护不能动作的线路90％处，使II段经延时动作。三相电压、电流：

二．变压器纵差动保护

1.实验预习

变压器纵差动保护的基本原理和接线方式，及其整定计算原则，习题6.5求解。2.实验目的

清楚（1）双绕组Yd11接线三相变压器模拟式纵差动保护原理接线，（2）如何根据采用的差动保护继电器、电流互感器变比整定动作电流。参见《电力系统继电保护习题集》习题6.5。

3.实验步骤

（1）将Transformer_protection拷到电脑，进入PSCAD界面;

（2）打开Transformer_protection;

（3）认识各个模块作用,将各个模块图形粘贴到下面相应处，

a.故障设置模块，如何设置不同类型故障；

b.电流互感器变比设置。

（4）设计以下模块

a.电流互感器二次电流相位校正；

b.计算流入继电器的电流；

c.继电器动作电流的整定；

按躲过最大不平衡电流整定：

Idz=Krel(?fza+?U+0.1KnpKst)Ik.max

?fza为电流互感器计算变比和实际变比不一致引起的误差，计算得?fza=0.22 ?U为变压器分接头改变引起的相对误差，取?U=0.05

Knp为非周期分量系数，在此取Knp=1；Kst为电流互感器同型系数，在此也取为1。

d.变压器纵差动保护是否动作的判定。

利用JK触发器进行自保持，将CP频率设置为10000HZ以保证速动性。

4.实验记录

（1）变压器外部的最大三相短路电流，并求出工频有效值；

先将故障点设置在变压器外部：

取A相进行分析：

电流：

因此可将整定参数进行更改，如下：

（2）变压器外部短路时，两侧电流互感器二次侧的电流（变压器Y侧记录的是电流互感器三角形接线的线电流）及流入差动继电器的电流（将三个电流放在

一张图上）；

Fault 1

取A相分析：

取A相分析：

取A、B相分析：

A: