继电保护仿真实验报告1

电气工程学院

《数字继电保护仿真实验》报告

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2015年 6 月25 日

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。

4.实验记录

（1）的包括故障瞬间及断路器断开瞬间的三相测量电压、电流；

继电保护装置使AG故障时A相断路器自动跳闸

继电保护装置使B-C故障时B、C相断路器自动跳闸继电保护装置使ABC三相故障时ABC相断路器自动跳闸

继电保护装置使BC两相接地故障时BC相断路器自动跳闸

继电保护装置使ABC三相接地故障时ABC相断路器自动跳闸

（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。

单相测量阻抗相间测量阻抗

5.实验分析

（1）dist_protection所设是何故障，由何种距离保护动作；

（2）示例中整定阻抗是否与教材所授一致，整定阻抗的阻抗角是否为线路阻抗角;

阻抗圆绘制代码

{R=32cos(60∙2πx+φ)+5.5

X=32sin(60∙2πx+φ)+31.5

即阻抗圆方程为（R−5.5）2

+（X−31.5）2=322

Line1线路阻抗参数Line2 线路参数故整定阻抗不是线路短路阻抗，整定阻抗角也不是线路阻抗角。

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；

（2）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。

图3 重新设置I段整定阻抗示意图

单相距离保护动作特性相间距离保护动作特性）

）

选取单相（A相）接地故障时，更改阻抗圆选取单相（A相）接地故障时相见保护不动

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。

由此可得线路II 段继电保护接线方式为

图4 设置输电线路距离保护二段示意图

左侧为一段保护接线方式，右侧为二段保护接线方式，经过可视化后的动作特性为：（此处设置A 相接地故障，故障点在线路95和5km 分界点处，距离保护I 段不动作，距离保护II 段动作。）

整定计算过程： 由实验指导书可得：

LINE1：Z1=3.217+j45.699 LINE2：Z2=3.574+j50.777 LINE4：Z4=2.502+j35.543

且LINE4上没有支路，没有需要配合的变压器，所以可得

Z set.2I

=K rel I ∙Z4=2.0016+j28.4344ohm 所以由LINE1、LINE2和LINE4配合可得

Z set.1II =K rel II (Z AB +K b.min ∙Z set.2I )=4.46+j63.369ohm

图6 距离保护II段单相测量阻抗变化图

图7 距离保护II段两相测量阻抗变化图

二．变压器的励磁涌流数字仿真实验

1.实验预习

产生励磁涌流的原因，单相变压器与三相变压器励磁涌流的区别联系。

2.实验目的

通过仿真清楚励磁涌流的产生原因，找到影响其形状和大小的因素，进行傅立叶分析分析其构成。

3.实验步骤

（1）将Current_in_rush拷到电脑，进入PSCAD界面;

（2）打开Current_in_rush;

（3）认识各个模块作用，

a.知道怎么通过下面模块中的电压瞬时值设置合闸角(Va为0时合闸角为0

度, Va为峰值时(鼠标置于显示图上峰值时刻任一点时可自动显示)合闸角

为90度)，初始设为0，如图1所示；

图1. 合闸角设置

b.增大下面模块的设置时间从而减小空载合闸时的剩磁（断路器跳开外部

电源后，磁通将随时间衰减），

图2. 变压器与外接电源断开时间设置

（4）按初始条件运行，观察并记录变压器三相励磁电流，两相励磁电流差，三相磁通的变化；

（5）使控制角为90度运行，观察并记录仿真结果；

（6）增大断路器断开时间（参见（3）b.），使断路器重新合上时的剩磁约为0，运行，观察并记录仿真结果。

4.实验记录

各种运行条件下的三相励磁电流，两相励磁电流差，三相磁通的变化。

三相励磁电流：

图8 变压器励磁涌流A相励磁电流

图9 变压器励磁涌流B相励磁电流

图10 变压器励磁涌流C相励磁电流两相励磁电流差：

图11 变压器励磁涌流AB相励磁电流

图12 变压器励磁涌流BC相励磁电流

图13 变压器励磁涌流CA相励磁电流三相磁通的变化：

图14 变压器励磁涌流A相磁通

图15 变压器励磁涌流B相磁通

图16 变压器励磁涌流C相磁通

（注意，将图粘贴在所交实验报告上，要求图形清晰可见，与实验分析结合能说明问题。为此，可取某变量的部分时间段曲线，而不是整个运行期间的。）

5.实验分析

（1）由图形简单分析单相励磁涌流的特点；

答：单相励磁涌流的特点：

A.在变压器空载合闸时，涌流是否产生以及涌流的大小与合闸角有关，合闸角α

=0和α=π时励磁涌流最大。

B.波形完全偏离时间轴一侧，并且出现间断。涌流越大，间断角越小。

C.含有很大成分的非周期分量，间断角越小，非周期分量越大。

D.含有大量的高次谐波成分，而以二次谐波为主。间断角越小，二次谐波也越小。

（2）由图形简单分析两相励磁涌流之差的特点；

答：两相励磁涌流的特点：

A.励磁涌流的波形仍然是尖端的，但间断角显著减小，其中又以对称性涌流的

间断角最小。

B.由于条件原因，某相励磁涌流可能不再偏离时间轴的一侧，变成了对称性涌

流，而另两相仍然为偏离时间轴一侧的非对称性涌流。