电力系统MATLAB仿真实训说明书——输电线路双端故障测距仿真

电力系统MATLAB仿真实训说明书——输电线路双端故障测距仿真

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燕山大学

课程设计说明书题目：输电线路双端故障测距仿真

学院（系）：

年级专业：

学号：

学生姓名：

指导教师：

教师职称：

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：电气工程学院基层教学单位：电力工程系学号学生姓名专业（班级）

设计题目输电线路双端故障测距仿真

设计技术参数

测距方法大致分3大类：行波法、阻抗法和故障分析法，其中建立在工频电气量基础之一的阻抗算法目前得到了广泛的工程应用。在掌握双端测距基本原理的基础上，搭建输电线路MATLAB故障测距仿真模型，分析不同的故障、故障距离、两侧电源相位差和接地过渡电阻对测距结果的影响。具体参数见参考资料。

设计要求1．搭建输电线路MATLAB故障测距仿真模型，分析不同的故障、故障距离、两侧电源相位差和接地过渡电阻对测距结果的影响；

2．遵守实训期间的纪律要求，独立完成实训任务，；

3．撰写实训总结报告一份（不少于五千字），要求有理论分析和仿真结果，文字符号符合国家现行标准。

工作量1．学会使用MATLAB/SIMULINK电力系统仿真工具箱；2．独立完成仿真电路设计、连接与调试；

3．参加答辩并完成实训报告。

工作计划1．学习使用MATLAB/SIMULINK电力系统仿真工具箱，下发任务书；2．完成实训内容的原理分析与电路设计；

3．在MA TLAB仿真平台上进行电路连接、调试并验收。

4．参加答辩并撰写实训报告。

参考资料1．吴天明. MA TLAB电力系统设计与分析. 国防工业出版社

2．毕潇, 李学农, 陈延枫, 等. 一各双端故障测距算法的仿真及现场实例分析.

高电压技术, 2006, 32(3):105-107

3．自查资料

指导教师签字基层教学单位主任签字

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日燕山大学课程设计评审意见表

指导教师评语：

成绩：

指导教师：

年月日答辩小组评语：

成绩：

组长：

年月日课程设计总成绩：

答辩小组成员签字：

年月日

目录示例

目录

第1章摘要 (1)

第2章引言 (2)

第3章基本原理 (3)

第4章参数设计及运算 (5)

4.1 结构设计 (5)

4.2 电容设计与计算 (8)

4.3 其他参数的计算 (10)

4.4 测量电路的设计 (12)

第5章误差分析 (14)

第6章结论 (16)

心得体

会 (17)

参考文

献 (18)

此示例仅供参考，各专业可根据本专业设计内容自行调整

参考文献示例

参考文献

1 强锡富. 传感器. 机械工业出版社，2001年

2 李科杰. 新编传感器技术手册. 国防工业出版社，2002年

3 贾伯年. 传感器技术. 东南大学出版社，1992年

4 杨宝清.孙宝元. 传感器及其应用手册. 2004年

5 单成祥. 传感器的理论与设计基础及其应用. 国防工业出版社. 1999年基本原理

2输电线路故障测距方法

按采用的线路模型，定位原理，测量设备的不同，高压输电线故障定位原理和方法可大致分为阻抗法、故障分析法和行波法[7]。

2.1阻抗法

阻抗法与阻抗继电器的基本工作原理相同，都是根据故障时测量的电压量、电流量来计算故障回路的阻抗。前提是忽略线路的分布电容和漏电导。假设输电线路为均匀线路，在不同的故障类型下计算出的故障回路阻抗或电抗，与测量点到故障点的距离成正比，如此便可以求出故障距离。

目前阻抗法有相当广泛的应用，早期的相关设备是由机电式或静态电子器件构成，测距的精度较差，微处理机的出现为测距技术的发展提供了新的机会，使得测距的可靠性和准确性有所提高。

阻抗法本身的优点就是比较简单可靠，但是大多数阻抗法都存在着精度问题。它们的误差主要源于算法本身的假设，测距精度受到故障点过渡电阻的影响，所以只有当故障点过渡电阻为0时，故障点的距离才能够比较准确地计算出来。而且由于实际系统中的线路是不完全对称的，还有测量端对侧系统阻抗值的不可知因素影响，使得测距误差会远大于某些故障测距产品在理想条件下给出的误差标准。

为此中外学者做了许多研究工作，在提高阻抗法的精度方面进行了不懈的努力，先后提出了解微分方程法和一些基于工频基波量的测距算法，如零序电流相位修正法、零序电流迭代法和解二次方程法等[8]。但迭代法有时候可能会出现收敛于伪根或难于收敛、甚至于不收敛的情况[8]；解二次方程法则可能会有伪根问题，所以阻抗法测距的主要问题仍然是测距精度。

摘要

输电线路是电力系统的重要组成部分，是电力系统的命脉，精确的输电线路故障测距对保证电力系统的安全稳定和经济运行有着十分重要的作用。然而，电力系统本身是一个复杂的动态系统，基于经济因素考虑，长距离、

重负荷的输电系统常常运行在临界稳定的状态下，当系统发生扰动、故障等情况时会不可避免地存在各种复杂多样的动态过程。

文章首先介绍了各种测距方法的基本原理，并将现有的各种测距方法分为行波测距、单端测距和双端测距三类，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件进行了分析、对比和讨论。然后主要针对一种单回线双端电气量测距算法进行研究，相比于传统的算法该算法提出了实部相等的解决办法，再利用故障分量进行测距计算，这样一来可以消除负荷电流的影响，并且测距精度也几乎不受过渡电阻、故障类型等因素的影响。

最后通过MTLAB仿真，对全波傅氏算法和全波差分傅氏算法进行了比较，最后得出全波差分傅氏算法滤波效果更好，测距结果更精确。而对应于不同的过渡电阻，实际测量到的故障距离相差不大，说明过渡电阻对于测距影响不大

引言

高压输电线路是电力系统的命脉它担负着传递电能的重任，同时，它又是系统中发生故障最多的地方，并且极难查找。因此，在线路故障后迅速准确地把故障点找到，不仅对及时修复线路和保证可靠供电，而且对电力系统安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。