基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析
基于PSCAD的输电线路多边形阻抗继电器距离保护仿真
基于PSCAD的输电线路多边形阻抗继电器距离保护仿真PSCAD是在世界范围内,被广大的电力系统稳定与控制的科研人员广泛使用的一种电力系统仿真软件。
本文以PSCAD软件作为理论研究和仿真的基础。
通过在PSCAD中搭建双端电源网络,模拟系统遭遇单相接地短路故障、两相短路故障、两相接地短路故障、三相短路故障,观察遭遇短路故障后的系统暂态特征。
本文提出的保护方法,能够正确的识别出故障,并且能够可靠的将故障线路从系统中切除。
以此做为接下来进一步研究新型保护原理的数据和平台基础。
标签:距离保护、多边形阻抗继电器、PSCADABSTRACT:PSCAD is a kind of power system simulation software widely used by the researchers of power system stability and control in the world.This paper takes PSCAD software as the basis of theoretical research and simulation.By setting up a two-terminal power supply network in PSCAD,the simulation system encounters single-phase ground short circuit fault,two-phase short circuit fault,two-phase ground short circuit fault and three-phase short circuit fault,and the transient characteristics of the system after the short circuit fault are observed.The protection method proposed in this paper can correctly identify the fault,and can reliably cut the fault line from the system.This will serve as the data and platform basis for further research on the new protection principle.KEY WORDS:Distance protection,polygonal impedance relay,PSCAD1 引言在过去的几十年中,电力负荷不断增长,使电力系统遭遇了更大的运行压力。
PSCAD在电力系统电磁暂态仿真应用技术
2.机电暂态过程分析。主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障,切除或投入线路、发电机、负荷,发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下,电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力。为选择规划设计中电力系统的网络结构,校验和分析运行中电力系统的稳定性能和稳定破坏事故,制定防止稳定破坏的措施提供依据。静态稳定分析是研究电力系统受到小扰动后的稳定性能,为确定输电系统的输送功率,分析静态稳定破坏和低频振荡事故的原因,选择发电机励磁调节系统、电力系统稳定器和其他控制调节装置的型式和参数提供依据。
电力系统分析包括稳态分析、故障分析和暂态分析三方面内容。
1
主要研究电力系统稳态运行方式的性能,包括系统有功功率和无功功率的平衡,网络节点电压和支路功率的分布等,解决系统有功功率和频率调整,无功功率和电压控制问题。
潮流计算是进行电力系统稳态分析的主要方法。潮流计算的结果可以给出电力系统稳态运行方式下各节点电压相量和各支路功率分布。通过调整系统运行方式的给定条件,进行必要的潮流计算,可以研究并从中选择经济上合理、技术上可行、安全可靠的正常方式,及时发现电力网元件如变压器和线路过负荷、母线电压越限等异常工况并做出适当处理。潮流计算还给出电力网的功率损耗,便于进行网损分析,并进一步制定降低网损的措施。潮流计算还可用于电力系统事故预想,通过模拟发电厂、线路、变压器等元件的开断,分析其引起潮流分布的相应改变,确定事故影响的程度和防止事故扩大的措施。潮流计算也用于输电线路工频过电压研究和调相、调压分析,为确定超高压线路并联补偿容量、变压器可调分接头设置、发电机额定功率因数等系统规划设计的主要参数以及线路绝缘水平提供部分依据。潮流计算还是考虑负荷电流的短路电流计算和稳定计算的基础,为这些计算提供初始运行方式。
继电保护数字仿真报告剖析
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,找到接地距离保护和相间距离保护部分;(4)运行。
0 = No Fault1 = Phase A to Ground2 = Phase B to Ground3 = Phase C to Ground4 = Phase AB to Ground5 = Phase AC to Ground6 = Phase BC to Ground7 = Phase ABC to Ground8 = Phase AB9 = Phase AC10 = Phase BC11 = Phase ABC4.实验记录(1)断路器B1处保护的包括故障瞬间及断路器断开瞬间的三相测量电压、电流;-400-300-200-100100200300400y(kV)VsMain : Graphs0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 .........-3.0-2.0-1.00.01.02.03.0y(kA)Is(2) 各个接地距离、相间距离保护测量阻抗的变化。
在dist_relay 模块中找到显示接地距离、相间距离保护测量阻抗和整定阻抗的两个XY_Plot ,利用Plot 右侧的滑竿可以清楚看到测量阻抗与整定阻抗的关系。
注意记录的Plot 要显示整个运行期间测量阻抗与整定阻抗的关系。
-300-200-100100200300-300-200 -100 0 100 200 300 +y-y -x+xX CoordinateY CoordinateRb Rc RcircleXb Xc Xcircle5.实验分析(1)d ist_protection所设是何故障,由何种距离保护动作;答:是单相(A相)接地故障;接地距离保护动作。
基于PSCAD的过渡电阻对距离保护影响建模与仿真
[ 摘要] 针对 高压 线路 发生故障 时过渡 电阻可能会 造成测量阻抗不准确而使距 离保护拒动或误 动情 况,分析 过渡 电阻 对距 离保 护的影响原理 ,并在 P S C A D软件 中搭建 单侧 电源输 电线路 距 离保 护仿真模 型 ,通过 在不 同位置设 置不 同过渡 电阻值 ,分析过渡 电阻对距 离保 护的影响 ,最后提 出线路 距 离保护抗过渡 电阻影响方法。 关键词 距 离保 护 P S C AD仿 真 过 渡 电阻
中 图分 类号
T M7 7 3
安装 处 的距 离 。 故障发生时 ,
0 引 言
在 3 5 k V及 以上等级 的高压电 网中,由于电流保护受 到系统运行方式 的影响较大,因此广泛采用距 离保 护。在
<己 , N ,I k 》
因此 《 Z I ,可反
映出故障的远近 。 距离保护一般 分为 I 、I I 、I I I 段 。距离保 护 I 段为瞬 时动作 ,其动作需躲过线路 出口处故障时的测量阻抗 。保 护2 、保护 1 的I 段整定值为 :
乙 1 一 式中, 。 为可靠系数 ,一般取 0 . 8 ~O . 9 。
一
( 4 )
次模型 ,仿 真分析线路在不 同位置发生单相接地故 障时 , 不 同过渡电阻接地对距离保护 的影响 ,以期找到解决测量
阻抗不准确导致保护判据失效的解决措施。
距离保护 I I 段比I 段提高了一个 时限 ,但不超出下
2 一 K ( 3)
实 际运行 中,输 电线路故障中接地故障所 占比重较大口 ] , 而距离保护的测量阻抗受过渡 阻抗 的影响很大 ,测量阻抗
不准确将 直接导致保护判据失效 ,出现保护误动或拒 动, 给高压线路的可靠安全运行带来极大挑战 。为此 ,本文 以 单侧 电源线路距 离保 护为例 ,搭建 P S C A D仿 真一次和二
电力系统故障仿真实验指导书(PSCAD EMTDC软件手册)
电力系统故障仿真实验指导书(PSCAD/ EMTDC软件手册)(试用版)目录第一章PSCAD/EMTDC软件介绍 (1)1.1 概述 (1)1.2 PSCAD/EMTDC软件的使用 (2)1.2.1 PSCAD/EMTDC基本操作方法 (2)1.2.2 PSCAD/EMTDC故障建模及仿真流程 (12)第二章实验项目 (16)实验一电力系统故障建模 (16)1、实验目的 (16)2、预习要求 (16)3、实验内容及步骤 (16)4、思考题 (17)5、实验报告 (17)实验二电力系统故障仿真分析 (17)1、实验目的 (17)2、预习要求 (17)3、实验内容及步骤 (17)4、思考题 (18)5、实验报告 (18)实验三 IEEE14bus系统建模(选做) (19)附录不同电压等级下的输电线路典型参数 (20)第一章PSCAD/EMTDC软件介绍1.1 概述PSCAD/EMTDC是加拿大马尼托巴高压直流研究中心出品的一款电力系统电磁暂态仿真软件,PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)是用户界面,EMTDC (Electromagnetic Transients including DC)是内部程序。
EMTDC最初代表直流暂态,是一套基于软件的电磁暂态模拟程序。
Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版,编写这个程序的原因是因为当时现存的研究工具不能够满足曼尼托巴电力局对尼尔逊河高压直流工程进行强有力和灵活的研究的要求。
自此之后程序被不断开发,至今已被广泛地应用在电力系统许多类型的模拟研究,其中包括交流研究,雷电过电压和电力电子学研究。
EMTDC开始时在大型计算机上使用。
然后在1986年被移植到Unix系统和以后的PC机上。
PSCAD代表电力系统计算机辅助设计,PSCAD的开发成功,使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析,使电力系统复杂部分可视化成为可能,而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。
基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究
基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究摘要电磁暂态的研究主要是针对电力系统出现故障时对系统参数进行分析。
本文根据电力系统的故障分析理论,运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC和系统仿真软件MATLAB,以双电源供电系统为模型分别对其进行了单相接地、两相相间短路及三相接地故障条件下的电磁暂态仿真分析,通过仿真结果比较,得出两种仿真环境下的仿真波形几乎一致,与故障分析算例基本吻合,这说明这两种仿真环境都适用于电力系统的电磁暂态仿真,但在故障设置方面,PSCAD的设置更为灵活方便。
同时,由PSCAD建立一个简单的交直流传输系统为模型,根据PSCAD-MATLAB接口技术原理,实现了接口环境下的电磁暂态仿真研究,这说明了PSCAD-MATLAB接口仿真技术在电磁暂态分析中的有效性。
关键字:电磁暂态;PSCAD;MATLAB;接口技术The simulation study for electromagnetic transient in powersystem based on PSCAD and MATLABAbstractElectro-magnetic transient research mainly aims at power system which for analysis of system parameters when it is malfunctioning. Based on the theory of fault analysis in power system, the usage of Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients in DC system and Matrix Laboratory, as well as the model of two-source supply system, this paper mainly illustrates the simulation for electromagnetic transients through the application of a variety of faults, such as single-phase earth fault, inter-phase short circuit, andthree-phase grounding fault. By the comparison of simulation outcomes, it showed that the simulation waveforms under two kinds of simulation environment does almost unanimously which is similar to the example of fault analysis, the two simulation environments are suitable for the research of electromagnetic transients in power system. But in fault setting, the setting of PSCAD is more agile and convenient . Meanwhile, it presented the implementation of the simulation study for electromagnetic transient with the basis of the principle ofPSCAD-MATLAB interface techniques and the model established by PSCAD of a simple AC/DC transmission system, which has shown that the effectiveness of PSCAD-MA TLAB interface techniques in the study of electromagnetic transients.Key words: electromagnetic transients; PSCAD; MATLAB; interface techniques目录摘要 (I)Abstract (II)第一章概述 (1)1.1 国内系统事故概况 (1)1.2 电力系统的电磁暂态数字仿真概述 (2)1.3 本文主要工作 (3)第二章电力系统的故障分析 (5)2.1 电力系统的故障介绍 (5)2.1.1 电力系统的短路故障概念和分类 (5)2.1.2 电力系统的短路故障原因及其危害 (6)2.2 电力系统的不对称故障分析方法—对称分量法 (7)2.2.1 对称分量法原理 (7)2.2.2 对称分量法的应用 (8)2.2.3 正序等效定则 (10)第三章基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的电磁暂态仿真设计 (12)3.1 PSCAD/EMTDC的工作环境介绍 (12)3.2 MATLA的工作环境介绍 (15)3.3 基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真设计 (19)3.3.1 基于PSCAD交流电力网络的模型建立 (19)3.3.2 基于MA TLAB交流电力网络的模型建立 (24)3.3.3电力系统的故障设置 (28)3.3.4时域仿真分析 (30)第四章基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的电磁暂态接口仿真研究 (32)4.1 PSCAD和MATLAB的接口技术介绍 (32)4.1.1 接口技术的背景 (32)4.1.2 接口技术原理及接口的实现过程 (33)4.2 基于PSCAD-MA TLAB的电力系统电磁暂态仿真 (35)4.2.1 基于PSCAD的交直流系统的模型建立 (35)4.2.2 电力系统的故障设置 (39)4.2.3 PSCAD-MA TLAB的接口环节 (40)4.2.4 时域仿真分析 (41)4.2.5 接口仿真分析 (43)第五章结束语 (51)参考文献 (52)附录A (54)附录B (58)致谢 (62)第一章概述1.1 国内系统事故概况我国电力系统是世界上发展非常迅速的系统。
基于PSCAD软件平台的电力继电保护实验
基于PSCAD软件平台的电力继电保护实验肖仕武;刘建辉;王增平【摘要】Now protection relay experiments in university have some problems,this paper analyses these problems and presents a new relay experiment scheme based on PSCAD/EMTDC software.This paper describes characteristics of this new experiment scheme,and introduces two experiments based on this scheme.One is three zone protection of zero sequence current,the other is current comparison pilot protection.The results with variables changing processes and relay action are presented,and the feasibility of this experiment is proven.%本文针对当前继电保护课程实验教学存在的问题,提出利用PSCAD/EMTDC软件代替原来的硬件平台进行各类继电保护实验的方案。
文中首先分析了新的实验教学方法的优点,然后介绍了几种基于PSCAD/EMTDC软件平台的继电保护实验实例,包括零序电流三段式保护和纵联电流差动保护实验。
通过实验中各类故障下的仿真曲线和保护动作情况,验证了软件仿真实验的可行性。
【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2012(034)005【总页数】3页(P81-83)【关键词】继电保护;实验教学;PSCAD;EMTDC【作者】肖仕武;刘建辉;王增平【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】G64;TM773继电保护是电力系统二次部分的核心。
基于PSCAD4.2软件的电力系统距离保护仿真分析
0 引 言
电力系统 保护 中,输 电线路 的保护 主要 是距 离
保 护 ,其不 受运行 方 式的影 响 ,继 电保 护性 能得 到
电 以及 继 电保护 系统 等领域 较 为活跃 ,该 软件 主要
对 电力系统 时域 和频 率等变 量进 行仿 真分 析 ,其结
果一般 以简 单 易懂 的图形 界面输 出,使得 仿真 过程 清 晰 、准确 而 灵活 J 。本 文 基 于P S C A D 4 . 2 软件 对
电工电. _ 【 ( 2 0 1 4 No . 7 )
时 j ~ …
基 于P s C A D 4 . 2 软件 的电力系统距离保护伪真分析
产品与应用 _
基 于P S C A D 4 . 2 软件 的 电力系统距 离保护仿真分析
彭湃 ,程汉湘
( 广 东工业 大学 自动化 学院 s t r a c t :Ana l y s i s wa s ma d e o n t he b a s i c pr i n c i p l e o f po we r t r a n s mi s s i o n l i ne d i s t a n c e p r o t e c t i o n ,t hi s pa pe r b u i l t up t h e d i s t a nc e p r o t e c t i o n s i mu l a t i o n mo de l b a s e d o n PS CAD4. 2 s o twa f r e a n d s e t p o s s i b l y h a p p e ni n g g r o u n di n g f a ul t s a n d f a ul t s b e t we e n p h a s e s o f t h e t r a n s mi s s i o n l i n e s , t o ge t wa v e f o r ms o f v o l t a g e , c u r r e n t a n d o t h e r c ha ng e r ul e s t r a ns mi s s i o n l i n e u n d e r t h e c o n d i t i on s of d i f f e r e n t f a u l t k i nd s .S i mu l a t i o n r e s ul t s h o ws t h a t t h e e s t a b l i s he d mo d e l wi t h t hi s s o f t wa r e c a n c o r r e c t l y r e le f c t f u n c t i o n me c h a ni s m o f d i s t a n c e p r o t e c t i o n ,t ha t t h e di s t a nc e pr o t e c t i o n d e vi c e i s a b l e t o r e s p o n d t o f a u l t s i g n a l f a s t wi t h a c t i on o n t h e c i r c u i t b r e a k e r , t o r e a l i z e p r o — t e c t i o n of po we r t r a n s mi s s i o n l i ne s . Ke y wo r ds :P S CAD4. 2 s of t wa r e ; d i s t a n c e p r o t e c t i o n ; g r o u n d i n g f a u l t
基于PSCAD的交直流电力系统故障仿真
(上接第 211 页)
拟器代替了运动平台和光学成像系统,因此也避免了在最终测
试结果中引入上述误差。依据该方案搭建了半物理测试平台,
验证了该方案的可行性。该方案可以被进一步推广到其他目标
识别子系统的仿真和测试中。项目经济效益(1000 万元)
由 PSCAD 仿真得到的故障前后波形和利用断续回路法得
到的结果基本吻合,但有 1%左右的误差。这主要是由于计算中
触发角取了定值,直流线路平波电抗器感抗近似取无穷引起的。
4 结论
本文在电力系统暂态仿真软件 PSCAD 中建立了交直流电
力系统的模型,并对故障进行了仿真,结果表明 PSCAD 是一种
十分有效的交直流电力系统故障仿真软件。
地址:北京海淀区皂君庙 14 号院鑫雅苑 6 号楼 601 室
微计算机信息
邮编:100081
电话:010-62142 - 360元 / 年 邮局订阅号:82-946
《现场总线技术应用 200 例》
技
引言
由于高压直流输电具有电能损耗小,可控性强优点,在远 距离大容量输电、海底输电、系统互联等领域中得到了广泛应 用 。目前,我国已有葛上、天广、三常、三广和贵广直流输电系 统投入实际运行,形成了交直流混合电力系统。数字仿真具有 投资小、功耗低、占用场地小、灵活性和扩展性强、实验重复性 好、自动化程度高等优点,随着计算机技术的不断发展,越来越 得到大家的认可。通过数字仿真方法进行交直流电力系统故障 仿真分析是一种十分有效的方法。
电力系统电磁暂态计算程序 PSCAD 是目前世界上广泛使 用的一种电力系统分析软件。其大规模的计算容量、完整而准 确的元件模型库、稳定高效的计算内核、友好的界面和良好的 开放性等特点, 已经被世界各国的科研机构、学校和电气工程 师所广泛使用。本文首先简单介绍了电力系统暂态仿真软件 PSCAD,然后在 PSCAD 中以一个双电源环形网络为例对交直 流电力系统故障进行了仿真,并对仿真结果进行了分析。
关于 PSCAD 的电力系统电压调节器仿真分析.
关于 PSCAD 的电力系统电压调节器仿真分析.摘要:对于发电厂来说,高压母线电压稳定性对于整个电压的稳定性来说是十分重要的,安装电力系统电压调节器之后可以显著提升发电机动态无功储备容量,进而能够有效提升高压路线的电压稳定性。
在本研究中,针对电力系统电压调节器数学模型,进一步分析负调节效果,能够为之后电厂PSVR的运用奠定基础,构建基于电力系统计算机软件的PSVR仿真模型,进而能够对电厂中的电网事故,波动情况,冲击负荷等多种扰动现象进行仿真分析,验证PSVR在线提升机组对电力系统的支撑效果。
通过仿真分析我们发现,利用PSVR能够通过发电机潜在无功容量,提升其无功响应速度,进而能够快速恢复暂态电压,提升机组对发电厂高压母线稳定性的作用。
关键字:PSCAD;电力系统;电压调节器;仿真;分析近年来随着全国范围内电网互联工程的广泛实施,以及交直流电网施工规模的扩大,具备动态无功储备对于直流交流电网实现电压稳定性来说是十分重要的,目前对于在大型受端电网来说,暂态电压的稳定性是当前急需解决的问题。
发电厂的高压母线是电网交互和发电厂的重要界面,其高压母线的稳定性将对于整个电网稳定性十分重要,相比并联补偿电抗器,电容器等来说具有较快的数据响应速度,调节平滑等特点,传统发电机类似调节器主要是通过发电机端电压控制,然而当出现电网故障时需要较多的无功功率,进而提升其电压稳定性,无法提供较多无功功率,维持高压母线电压处于较高水平。
在安装电压调节器之后可以帮助电厂发电机提高动态无功储备容量,进而可以稳定发电厂的高压母线稳定性,因此有必要深入分析电力系统的电压调节器。
在本研究中,基于当前大电网动态无功储备量逐渐减小,且电网电压受到挑战的情况下,深入分析了电力系统电压调节器的有关性能,并且分析PSVR负调差效果,以某电厂作为研究对象,针对PSVR的具体应用作为研究对象,构建了基于电力系统计算机软件的研究系统仿真模型,包括励磁系统,PSVR,电网负荷模型,能够对该电厂的冲击负荷,电网事故,无功电压波动等多种扰动进行模拟分析,并进一步验证了PSVR在有效提升机组对无功支撑的有效作用。
距离保护PSCAD仿真要点
东南大学成贤学院毕业设计论文第三章距离保护仿真构建3.1一次系统模型本次距离保护模型采用双电源供电的长距离输电线路配备主保护是距离保护,双侧电源均采用R-L-C中性点接地的230kV,50Hz的电源,其内部电阻9.186Ω,电抗是138mH。
通过万用表确定电压电流信号,加断路器B1配置距离保护通过长距离输电线路与另一侧相接,在线路中加上故障。
系统模型加上三相故障数字控制器不同的数字对应不同的故障。
0表示没故障,1表示A相接地故障,2表示B相接地故障,3表示C相接地故障,4表示AB两相接地故障,5表示AC两相接地故障,6表示BC两相接地故障,7表示ABC三相接地故障,8表示AB两相相间短路故障,9表示AC两相相间短路故障,10表示BC两相相间短路故障,11表示ABC三相相间短路故障。
对应的数字转换开关有1-6个数,每个数对应一个故障状态数字3.1.1电源模型这个组件模型一个三相交流电压源,源阻抗可以指定为理想(即无限总线)。
这个源可能是控制通过固定、内部参数或变量的外部信号。
本次模型定义为采用R-L-C中性点接地的230kV,50Hz的首段电源,其内部电阻9.186Ω,电抗是138mH。
双击电源模型选项一:配置选项,可以确定电源名称source1,电源阻抗类型R-L-C,中性点是否接地YES,模型显示单线路。
选项二:信号参数,可以确定是否有外控电压NO,外控频率NO,电压230kV,电压启动时间0.05s,频率50Hz,相移0。
选项三:终端条件可以不用设置。
选项四:电阻设定无。
选项五:阻抗R/R-L设定无。
选项六:阻抗R-L-C设定9.186ohm,138mH,0uF。
选项七:电感设定。
选项八:电容设定。
选项九:检测信号设定。
3.1.2线路模型架空线路的配置组件用于定义的基本性质与导体的传输通道在空气,以及提供访问TLine /电缆配置编辑器。
本次设计架空线路总长100kM,分为90kM和10kM两端,接线形式一直在分界处加故障进行模拟。
PSCAD仿真软件在电力系统分析实习中的应用
PSCAD仿真软件在电力系统分析实习中的应用作者:罗朋杨燕霞来源:《科技资讯》2017年第07期摘要:为增强学生将电力系统理论知识与实际相结合,提高学生实习的学习兴趣,减少企业接受学生实习的压力。
结合该校实验条件的现状,为了保证学生在电力系统实习中的质量,采用PSCAD仿真软件应用于实习中。
该仿真软件不受系统规模和场地限制,可以将抽象的理论通过仿真实验的形式展现出来,有助于激发学生的积极性和主动性,弥补了电力系统校内实习的不足。
关键词:电力系统分析 PSCAD仿真软件校内实习中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)03(a)-0045-03《电力系统分析》是电气工程及其自动化本科类教学的核心课程,做好电力系统分析实习对学生来说至关重要。
电力系统分析课程涉及的知识点较多,理解起来有难度,另外由于该课程为专业限选课,在大三下学期才开课,学生对此学习积极性不高。
由于该校实验室条件的限制,目前仅有1个场地和硬件资源有限的专业实验室,要开展一些涉及高压部分的实验,需要更多的资金和实验室老师去支持,但这些在短期内暂时无法解决。
基于目前的现状,综合了目前常用的PSCAD/EMTDC、BPA、PSASP和Matlab/simulink等常见的电力系统仿真软件的功能和结构特点,将PSCAD仿真软件用于电力系统实习中。
PSCAD仿真软件具有完整的元件库,可针对不同的大小交直流系统建模,丰富的可视化界面,可使复杂的电力系统进行可视化[1]。
PSCAD还可以通过特殊的接口访问和使用与Matlab命令和工具箱功能的能力,与学生常用的Matlab/simulink可以相互联系起来[2]。
采用PSCAD仿真软件可以解决系统规模和复杂性限制、场地条件限制、绝对安全性和接触电力系统中的前沿技术等优点[3],保证学生实习的质量,培养学生学习该课程的积极性,为了以后的学习和工作奠定良好的基础。
1 PSCAD电力系统仿真分析软件PSCAD的概念最初是在1988年被提出,针对Windows系统的PSCAD是在1999年才发布[4]。
基于PSCAD线路距离保护的仿真分析
0 引言
在 现 代 社 会 ,电力系统承载着社会居民的日常生活以
及 各 行各 业 的 生 产 需 要 。缺 少 电 力 的 支 持 ,社会生活将陷
入 瘫 痪 ,因此,电力是日常生产和居民生活中必不可少的
资 源 ,采 用 科 学 的 方 法 对 电 力 系 统 进 行 维 护 至 关 重 要 。 而
相-相阻抗计算模块接线见图7;相-地阻抗计算元件 见 图 8。
第三部分: 逻辑处理模块见图9。 断路器控制,故障选择模块见图10 。 该部分的工作原理如下: B 1 :选 择 Relay相当于输入数字信号“0 ”
选 择 Closed相当于输入数字信号“1 ” B2 :选 择 Open相当于输入数字信号“0 ”
图 1 距离保护原理图 0 ;而保护外或反方向短路故障,工作电压大于0。
正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗
力 系 统 继 电 保 护 的 主 要 内 容 是 :在 电 力系 统 出 现 故障 的 情 况 下 ,快 速 、精 确 且 有 选 择 性 的 切 断 故 障 电 路 ,以避免其波 及 其 它 正 常 运 行 的 线 路 或 元 件 ,保 证 故障点以外的线路和 电 力 元 件 正 常 工 作 ;对 异 常 工 作 状 态 ,基 于 现 场 运行 维护
电压为Um=Uk,测量电流为故障电流Zm= l = i =Zk,这时 Im Ik
的 测 量 阻 抗 为 保 护 安 装 处 到 短 路 点 的 短 路 阻 抗 Zk,当短路 点在保护范围以外时,即 |Zm卜|Zs,t I时继电器不动。 当短 路点在保护范围内,即 |Zm |<|ZS(1 |时继电器动作。
在 被 保 护 线 路 任 一 点 发 生 故 障 时 ,保 护安 装 处 的测 量
基于PSCAD的电力系统稳态分析课程设计
基于PSCAD的电力系统稳态分析课程设计摘要随着科技的发展,电力已经和人们的生活密切相关,而建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配,减少总装机容量,节省动力设施投资,且有利于地区能源资源的合理开发利用,更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。
电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
电力系统稳态分析包括潮流分析和静态安全分析。
潮流计算针对电力系统稳定的运行方式,而静态安全分析则要研究各种运行方式下个别系统元件退出运行后系统的状况。
牛顿-拉夫逊法是数学中解决非线性方程式的典型方法,有较好的收敛性。
解决电力系统潮流计算问题是以导纳矩阵为基础的,因此,只要在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性,就可以大大提高牛顿法潮流程序的放率。
本设计采用电力系统仿真软件pscad,可以直观地看出电力系统运行时的潮流分布,从而完成课程设计的要求。
关键词:潮流计算;稳态分析;pscad目录摘要.......................................................................................I 1 课题内容要求及目的...............................................................1 1.1课题要求.................................................................................1 1.2课题内容.................................................................................1 1.3 课题目的.................................................................................2 2 牛顿拉夫逊法简介.....................................................................2 2.1牛顿拉夫逊法原理..................................................................2 2.2潮流计算流程图.....................................................................3 3方案设计....................................................................................4 3.1方案概述.................................................................................4 3.2课题设计图........................................................................4 4系统调试与仿真........................................................................5 4.1pscad简介..............................................................................5 4.2仿真调试.................................................................................6 5总结..........................................................................................7 参考文献....................................................................................8 附录 (9)1课题内容要求及目的1.1 课题要求(1)熟悉PSCAD软件;(2)编写潮流计算流程图;(3)建立系统接线图的仿真过程;(4)得出仿真结果。
基于PSCAD软件平台的电力继电保护实验_肖仕武
行的继电保护实验能实现各种类型故障的切除,无 论是区内单相接地故障还是两相接地故障,保护均 在发生故障后约 20ms 时刻发出跳闸信号,实现了 差动保护的速动性和选择性。
3. 1 纵联电路差动保护简介 随着光纤通信技术在电力系统的广泛应用,纵
联电流 差 动 保 护 在 电 力 系 统 得 到 日 益 广 泛 的 应 用[4]。线路纵联差动保护装置动作速度快,不受单 侧电源运行方式和电力系统振荡的影响。迄今为 止,输电线纵联保护的原理主要有比较线路两端功 率方向的方向纵联保护、比较线路两端电流相位的 相位差动纵联保护和比较两端全电流的电流差动纵 联保护。 3. 2 单相接地的纵联电流差动保护
要有一个良好的保护实验平台支持。
1 基于分析软件的继电保护实验
PSCAD / EMTDC 是当前国际上普遍流行的一种 电磁暂态分析软件包,广泛应用于世界各国的电力 系统仿真,可对包含复杂非线性元件的大型电力系 统进行全三相的精确模拟。其核心是内置的元件模 型库,该元件模型库几乎涵盖了电力系统输配变电 的所有元件,并包含有大量测量、控制用模型元件。
[4] 李炜. 电容电流对线路纵联差动保护整定计算的影响[J]. 长 沙,湖南电力,2005,25( 1) : 19 - 21
继电保护是电力系统二次部分的核心。继电 保护实验课程能使学生掌握继电保护设备的工作原 理,熟悉设备各环节的特性和调试以及整定方法,帮 助学生把学到的继电保护知识应用于实际。
目前高校开 设 的“电 力 系 统 继 电 保 护 原 理 ”课 程实验普遍存在一些问题。主要是传统的电流继电 器和电压继电器等现已基本被微机继电保护所代 替,而当前微机保护实验虽然向学生介绍了微机保 护装置各插件,对微机保护装置进行外特性实验,却 没有让学生参与微机保护软件的编程与验证实验, 他们不能很好地理解微机保护装置内部的动作逻辑 过程。因此开展模拟真实故障行为保护动作的实 验,让学生参与到微机保护软件的编写与验证中,需
基于PSCAD的STATCOM对电力系统短路故障影响仿真分析
目录绪论 (1)1.本文研究的主要目的及意义 (1)1.1论文研究背景和研究的意义 (1)1.2本文研究的主要内容 (2)2 STATCOM的工作原理及数学模型 (2)2.1 STATCOM的基本电路结构 (2)2.2 STATCOM的工作原理 (3)2.3 STATCOM的数学模型的建立 (6)3 无功功率检测方法和STATCOM的控制策略 (9)3.1 无功功率检测方法 (9)3.1.1 d-q矢量变换理论 (10)3.1.2 三相对称系统的瞬时无功功率 (12)3.2 STATCOM装置的控制方法 (13)3.2.1 直接电流控制 (13)3.2.2 间接电流控制 (14)3.2.3 电流间接与直接控制的特点 (15)4 STATCOM的仿真 (15)4.1仿真的主接线图 (15)4.2 仿真的主控制电路图 (16)4.3 仿真的调制电路图 (18)4.4 各仿真的波形图 (19)4.5 本章小结 (20)5 总结与展望 (20)5.1结论 (20)5.2展望 (20)参考文献: (22)致谢.................................................................................. 错误!未定义书签。
DirectoryIntroduction (1)1 The main purpose and significance of this study (1)1.1Research background and significance of the research (1)1.2The main contents of this paper (2)2 The working principle and mathematical model of STATCOM (2)2.1 STATCOM basic circuit structure (2)2.2 Working principle of STATCOM (3)2.3 The establishment of STATCOM model (6)3 Reactive power detection and STATCOM control strategy (9)3.1 Reactive power detection method (9)3.1.1 D-q vector transformation theory (10)3.1.2 Instantaneous reactive power for three-phase symmetric systems 123.2 STATCOM control method (13)3.2.1 Direct current control (13)3.2.2 Indirect current control (14)3.2.3 The characteristics of indirect current and direct control (15)4 STATCOM simulation (15)4.1 Main wiring diagram of simulation (15)4.2 Master control circuit diagram of simulation (16)4.3 Simulation modulated circuit diagram (18)4.4 Simulation waveform chart (19)4.5 Summary of this chapter (20)5 Summary and Prospect (20)5.1 Conclusion (20)5.2 Outlook (20)Reference: (22)Thanks .................................................................................. 错误!未定义书签。
基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析
基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析摘要:简要地介绍了PSCAD4.2软件及其工具箱,分析了输电线路距离保护的基本原理,并利用软件提供的工具箱搭建了距离保护仿真模型,设置了输电线路可能发生的接地故障和相间故障,最终得出了不同故障类型下输电线路的电压、电流以及其他量的变化规律的波形,从而实现了三段式距离保护的作用。
仿真波形结果表明:利用该软件建立的模型是能够准确反应距离保护的作用机理,即距离保护装置能够快速响应故障信号并动作于断路器,实现输电线路的保护。
关键词: PSCAD4.2;距离保护;接地故障;仿真Analysis of power system distance protectionsimulation based on PSCAD4.2Abstract: Briefly introducing PSCAD4.2 software and its toolbox ,then analyzing the basic principle of the transmission line distance protection , and use the toolboxthat the software provides to build a protection simulation model and set a groundfault and phase transmission line failures the system may occur, at last obtain thevoltage, current and waveform variation of other different types of transmission linefailures , enabling three- distances protection. Simulation waveform results showedthat: using the model of the software is accurately able to establish the reactionmechanism of the distance protection , distance protection device can quickly respondto the circuit breaker failure signal and act on it to achieve protection of transmissionlines .Key words: PSCAD4.2;Distance Protection;Ground Fault;Simulation0 引言电力系统保护中,输电线路的保护主要是距离保护,其不受运行方式的影响,继电保护性能得到提高,因而获得广泛的应用[1]。
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基于PSCAD4.2电力系统距离保护的仿真分析摘要:简要地介绍了PSCAD4.2软件及其工具箱,分析了输电线路距离保护的基本原理,并利用软件提供的工具箱搭建了距离保护仿真模型,设置了输电线路可能发生的接地故障和相间故障,最终得出了不同故障类型下输电线路的电压、电流以及其他量的变化规律的波形,从而实现了三段式距离保护的作用。
仿真波形结果表明:利用该软件建立的模型是能够准确反应距离保护的作用机理,即距离保护装置能够快速响应故障信号并动作于断路器,实现输电线路的保护。
关键词: PSCAD4.2;距离保护;接地故障;仿真Analysis of power system distance protectionsimulation based on PSCAD4.2Abstract: Briefly introducing PSCAD4.2 software and its toolbox ,then analyzing the basic principle of the transmission line distance protection , and use the toolbox thatthe software provides to build a protection simulation model and set a groundfault and phase transmission line failures the system may occur, at last obtain thevoltage, current and waveform variation of other different types of transmissionline failures , enabling three- distances protection. Simulation waveform resultsshowed that: using the model of the software is accurately able to establish thereaction mechanism of the distance protection , distance protection device canquickly respond to the circuit breaker failure signal and act on it to achieveprotection of transmission lines .Key words: PSCAD4.2;Distance Protection;Ground Fault;Simulation0 引言电力系统保护中,输电线路的保护主要是距离保护,其不受运行方式的影响,继电保护性能得到提高,因而获得广泛的应用[1]。
文献[2]过对继电器模块的搭建来得到对电力系统的继电保护,但如果保护原理发生变化则相应的继电器模块也会发生变化,保护模块的移植性不强。
目前,虽然电力系统的保护已经进入微机自动化时[3],但距离保护体系并不十分完善,其中接地电阻对距离保护的影响表现突出,文献[4-6] 详述了采用自适应的方法来消除接地电阻对距离保护的影响。
PSCAD4.2是一种电力系统电磁暂态仿真软件,尤其在控制系统、无功补偿系统、高压直流输电以及继电保护系统等领域较为活跃,该软件主要对电力系统时域和频率等变量进行仿真分析,其结果一般以简单易懂的图形界面输出,使得仿真过程清晰、准确而灵活[7-8]。
1 电力系统距离保护的原理在电力系统继电保护中,距离保护扮演着重要的角色。
它满足电力系统的选择性、灵敏性、可靠性以及能够快速切除故障,从而快速恢复电网的正常稳定运行。
距离保护是反应于保护安装地点到故障发生处之间的距离(阻抗),以此来根据阻抗的大小而整定动作时间的一种保护装置[9]。
为了满足选择性、速动性和灵敏性的要求,现在广泛采用的是三段式距离保护,其网络接线如图1。
s U AB C图1 距离保护网络接线图第1段距离保护理想情况是线路AB 的全长,即Z AB ,但实际是不可能的,如果BC 出口处发生故障,则保护2第1段不应该动作,所以其应该躲过这种情况而整定,于是保护2段的1段整定值为1set.2rel AB Z K Z = (其中rel K 为继电保护中的可靠系数,一般取为0.80.9)同理,对保护1的第1段为:1set.1rel BC Z K Z =第2段距离保护与限时电流速断相似。
当保护1的第1段末端发生故障时,对于保护2的测量阻抗就变为:12set.1+Z Z Z =AB则保护2的2段动作阻抗为:21set.2rel set.1(+)Z K Z Z =AB为了增加距离保护的可靠性,应该加设距离3段保护,可以作为距离1段 与2段的后备保护,对距离3段整定值,其启动阻抗要躲开电力系统正常运行时的最小负荷阻抗来确定。
距离保护由于保护装置测量阻抗的计算不同,可以分为接地距离保护和相间距离保护[10]。
接地距离保护通过测量相电压,同时测量电流为带有零序电流补偿的相电流来进行保护的。
其可以保护单相、两相以及三相接地故障,测量阻抗为 A 1A 03U Z I K I =+ B 2B 03U Z I K I =+ C 303U Z I K I =+C上式中 K 为零序补偿系数,一般近似认为其为一个实数。
对于相间保护测量的是相与相之间的电压和电流,它能够反映相间故障,比如两相故障和三相短路等,其测量阻抗为 A B 1A B U U Z I I -=- B C 2B C U U Z I I -=- C A 3C A U U Z I I -=-由于电力系统存在以上的接地和相间距离保护,所以在仿真模块中应加设这两种保护以保证电力系统距离保护的可靠性可稳定性。
2 距离保护模型的建立2.1电力系统距离保护的主电路模型的建立距离保护模型采用的是两级线路的单端电源输电线路系统,即系统发电、变电、输电、配电以及用户用电。
如图2所示。
距离保护安装在线路1与变压器之间的断路器B1处以此来作为本线路1的主保护同时也作为下一级线路2的后备保护。
当线路1与线路2之间发生接地故障或是相间故障时将电压电流所反应出的测量阻抗与控制系统的整定值比较,从而得出逻辑控制信号来使得B1动作,做到保护输电线路的目的。
图2 距离保护的主电路模型以上主电路中主要的元件模型参数如下。
三相电源:额定电压为230kV,频率50Hz,采用单线视图,其余默认。
三相断路器:采用单线视图和高压模式,以便更好的观察断路器对于故障时的动作,其余默认。
负荷:每相的有功和无功分别是100MW和25MVar,频率50Hz。
三相故障源:采用故障部控制方式,中性点接地,其中可以设置接地故障和相间故障模式。
2.2电力系统距离保护的控制电路模型的建立控制系统的作用是对故障发生时,通过对输电系统电压电流的测量并对其进行FFT转化变成各相和各序值,并利用线对地阻抗、相间阻抗以及阻抗圆模块来获得逻辑值,最终来控制断路器的保护动作。
利用FFT组件进行快速傅里叶变换,从而来得到基频的幅值和相角以及直流分量。
线对地阻抗可以将采集来的电压电流幅值和相角以及序电流进行处理以得到直角坐标形式(即R和X)的输出阻抗,将其输入到阻抗圆组件中来得到逻辑值,它模拟了接地阻抗继电器,其原理接线如图3所示。
同时由于电力系统也存在相间短路故障,比如AB两相,ABC 三相等等,因此可以利用相间阻抗模块对输入电压电流的幅值和相角进行输电系统的保护,其原理如图4所示。
图3 线对地阻抗图4 相间阻抗测量3仿真波形分析3.1接地故障的分析在接地故障中,单相接地影响很大,下面主要对A相接地故障进行分析研究。
仿真模型中故障源的故障发生时间受外部组件控制,本系统将其设置成0.2(S)发生故障持续时间也是0.2(S)。
电力系统发生A相接地短路之前,电压电流是三相对称的正弦波,且电源提供的有功功率和无功功率基本是保持不变的,负荷所消耗的功率是由电源所供给的。
如果不计输电线路和变压器的损耗等,则有功功率和无功功率的波形在故障前分别稳定在100 (MW)和25 (MVar)。
发生A相接地短路期间,即0.2(S)到0.4(S)。
电压和电流发生明显的故障振荡,表现为电压下降以及电流突然急剧增加,但随之由于控制系统给出逻辑“1”电平(故障信号)使得断路器立马动作来保护电力系统,所以电压恢复故障之前的三相对称状态,而电流因为输电线路断开从而趋于0,另一方面,由于输电线路与负荷断开使得电源发出的功率也逐步为0。
其仿真波形如图5所示。
图5 A相接地故障时各电气量变化规律在上述波形中:横坐标单位为(S),选取时间围是0(S)到0.5(S);纵坐标各变量单位为Vs(kV)、Is(kA)、Ps(MW)、Qs(MVar);三相电压和电流中蓝色表示A相,绿色表示B相,红色表示C相。
在控制系统中,最后一个或门所输出的逻辑电平TS和控制断路器的两开关的逻辑状态输出B1如图6所示。
在故障未发生之前,断路器是闭合的故而是低电平,同时控制系统的逻辑输出也是低电平,但是故障发生后,由于测量阻抗在阻抗圆,故而控制系统输出高电平,即B1为1,使得两输入选择器选择A端与常数相连接变为1,这一信号传给断路器,最终使得断路器在短路瞬间保护动作而断开。
图6 控制触发信号上述两个波形是重合的,其中TS表示或门所输出的逻辑电平,B1表示两开关的逻辑状态,在0.2(S)以前输出逻辑“0”,之后为“1”。
对三相电压和电流的幅值相角进行仿真分析,由波形可知其幅值开始是平稳的,但是在故障发生后就突然发生很大的波动,故障消失后,由于断路器的保护断开使得电流幅值也趋于0,而电压基本不受影响,使用FFT组件进行快速傅里叶变换来得到三相电压基频的幅值和相角如图7所示,此外图中也给出了控制故障源发生故障的时序控制flt的波形,在0.2(S)发生故障,为高电平,其持续时间也是0.2(S)。
图7 A相接地故障时电压的幅值和相角变化曲线在上图中,横轴单位为秒(S),vm表示三相电压的幅值(kV),vp表示三相电压的相角(rad),fit的纵轴表示故障的逻辑选通“0”表示关断故障,而“1”表示出现故障,蓝色表示A相,绿色表示B相,红色表示C相。
3.2相间故障的分析将模型中的三相故障源的故障类型设置成AB相间短路,其他参数不变。
仿真得到如图8所示的电压电流、波形以及功率波形,其变化规律与单相接地大致相同,主要是故障期间波形的不太一样,因为未发生故障时两者的负荷以及输电系统结构没有发生改变,但是故障期间由于短路时等效接地电阻等因素不同而使得短路电流有所不同。