双侧电源电力系统的方向电流保护的建模与仿真
电力系统建模与仿真分析
电力系统建模与仿真分析电力系统是现代社会中不可或缺的设施，它在我们的日常生活和工业生产中起着至关重要的作用。
电力系统建模与仿真分析是电力领域一项重要的技术手段，在电力系统设计、维护和优化等方面具有重要的价值。
一、电力系统概述电力系统是由电厂、输电网、配电网以及用户组成的。
其中，电厂是电力系统的源头，输电网承担电力长距离传输，配电网则用于将电力供应到用户。
电力系统中的各个环节都有很多因素需要考虑，如供电负载、电力损耗、电网稳定性等，这些因素都会直接影响电力系统的稳定性。
二、电力系统建模方法电力系统建模是研究电力系统工作原理和运行规律的基础。
电力系统建模一般采用等效电路模型，将电力系统中的各种元器件抽象为电路元件，然后连接起来，形成一个可以描述电力系统运行规律的电路模型。
电力系统建模方法包括等效电路法、节点法、母线潮流法和解耦潮流法等。
1. 等效电路法等效电路法是最早提出的电力系统建模方法。
这种方法的基本思想是将电力系统中的元件抽象成一个等效电路，其中元件的参数可以根据实测值进行估算。
2. 节点法节点法是一种较为常用的电力系统建模方法，它将电力系统中各个节点视为一种电压源，电力系统中各个分支视为一种电阻，然后通过节点间电流-电压关系求解电路中各个节点的电压和电流。
3. 母线潮流法在电力系统中，母线是电力系统的重要环节，它通过母线进行各个电气元件的连接。
母线潮流法是一种基于母线建模的电力系统建模方法，它适用于电力系统中的大型母线。
4. 解耦潮流法解耦潮流法是一种高效的电力系统建模方法，它可以快速地对电力系统进行建模和仿真分析，有利于快速有效地进行电力系统分析和设计。
该方法通过对电力系统中各个元件的解耦，从而得到一个高效的电力系统仿真模型。
三、电力系统仿真分析电力系统仿真分析是电力系统建模的重要应用方向，它可以有效评估电力系统的性能和稳定性。
电力系统仿真分析通过对电力系统进行动态仿真，模拟电力系统的运行状态，评估电力系统的性能和稳定性。
电力系统继电保护双侧电源相间短路的方向性电流保护90接线
2.功率方向继电器的动作方程
以正方向三相短路时A相的功率方向继电器为例：
M
N
k1 P
1
UC
23
4
UA
k 60 Ik1A Ir
30
UBC Ur
UB
P UrIr cosr 0 cosr 0 90 r 90
①四个角度：
（一）构成：
DKB
R1
UA
*
Ir
N2
K IIr
5
*
N1
* R2
N3
KIIr UB
6
R3 R4
N4
45°60°
+ BZ1
UA
-
R5
C2 ia
R6 9
*
J ib C3
10
YB
* K UUr
C1 7
*
* K UUr
IU
Ur
8
KuUr KIIr KuUr KIIr
BZ2
UUBB
UA K UUr K IIr UB K UUr K IIr
当 Ir =常数时， Uop f(r ) 的关系曲线。
2. 伏安特性：
伏安特性是当 r =常数时(一般取 r sen α )，
Uop f(I r ) 的关系曲线。
1. 角度特性： 当 Ir =常数时， Uop f (r ) 的关系曲线。
U r (U op )
120
U op. min
30 0
EA UA
30°30°
UAB
EBC
d
UdC UdB
EB UB
IB
Ⅲ.在正方向故障时B、C相继电器的动作条件 综合以上两种极限情况可以得出，在正方向任何地点两
电力系统建模与仿真
电力系统建模与仿真电力系统是现代社会不可或缺的能源系统，其对于国家经济和社会的稳定运行有着重要的作用。
建立电力系统模型并进行仿真，可以有效地对电力系统的运行进行分析和优化，帮助提高电网的可靠性和稳定性。
本文将对电力系统的建模与仿真进行讨论。
一、电力系统的建模在电力系统建模中，主要涉及以下几个方面：1.电路方程电力系统中包括各种电路和设备，理论上每个电路和设备都需要建立对应的电路方程。
电路方程是描述电路中各元件关系的数学等式或方程。
例如，在直流电路中，一条电缆的电路方程可以表示为：U=R*I，其中U为电压，R为电阻，I为电流。
通过电路方程可以计算出电路中的电流、电压等参数。
2.传输线模型传输线是电力系统中常见的电路，其特性与传输距离、频率等有关。
传输线模型是通过对传输线电路及其特性建立数学模型，进行仿真和分析的方法。
传输线模型可以分为短线模型和长线模型。
短线模型以电感和电容为基本元件，适用于短距离的传输线仿真。
长线模型则基于传输线的特性参数进行建模，可以对长距离传输线的性能进行仿真。
3.发电机和负载模型发电机是电力系统的能量源，而负载则是能量的消耗者。
发电机和负载模型的建立涉及多个参数，如电压、电流等。
发电机模型通常使用S型模型或者PQ模型进行建模，可用于对发电机的电磁特性进行仿真。
负载模型分为仿真负载和实际负载两种模型。
二、电力系统的仿真电力系统仿真是指通过建立电力系统模型并运用计算机仿真软件，对电力系统进行模拟和分析，以提高电力系统的运行效率和可靠性。
电力系统仿真可以有多种方法，常用的划分为三种：时域仿真、频域仿真和蒙特卡罗方法。
1.时域仿真时域仿真是指对电力系统运行的实际情况进行综合计算，并以时间为变量进行仿真。
这种仿真方式能够全面反映系统的运行情况，例如电流、电压的波动，可以用于对事故、故障等异常情况进行分析。
2.频域仿真频域仿真是指根据电力系统的频率响应进行仿真。
在这种方法中，可以分析系统的频率和阻抗等性能参数。
基于PSCADX4双电源距离保护的仿真分析
基于PSCADX4双电源距离保护的仿真分析燕林滋;李静;马金燕;白少峰【摘要】本文主要就电力线路距离保护的基本原理、整定计算做了具体介绍,着重使用PSCADX4软件对单相短路接地、两项短路、三相短路故障进行仿真分析,以期更容易找到可靠性高、经济性好、便于实施的距离保护.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P46-48,50)【关键词】PSCADX4;距离保护;单相接地故障;三项接地故障;仿真【作者】燕林滋;李静;马金燕;白少峰【作者单位】银川能源学院,银川 750105;银川能源学院,银川 750105;银川能源学院,银川 750105;银川能源学院,银川 750105【正文语种】中文在现代电力系统中，容量大、电压高、距离长、负荷重和结构复杂的网络成为主流。
这时，简单的电流、电压保护就难以满足电网对保护的要求。
例如，高压长距离、重负荷线路，由于负荷电流大，线路末端短路时短路电流值与负荷电流相差不大，故电流保护往往不能满足灵敏度的要求。
对于电流速断保护，其保护范围受电网运行方式的变化而变化，保护范围不稳定，某些情况下甚至无保护区。
所以，有些情况下不能采用电流速断保护。
对于多电源复杂网络，方向过电流保护的动作时限往往不能按选择性的要求整定，且动作时限长，难以满足电力系统对保护快速性动作的要求。
因此，在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，而距离保护就是其中一种。
距离保护是反应保护安装处至故障点的距离保护，主要用于输电线路的保护。
PSCADX4是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件。
它使电力系统复杂部分可视化，且可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统，可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压，可对包含复杂非线性元件（如直流输电设备）的大型电力系统进行全三相的精确模拟。
同时，它的输入、输出界面非常直观、方便。
电气工程中的电力系统仿真与建模
电气工程中的电力系统仿真与建模在当今高度依赖电力的社会中，电气工程领域的电力系统仿真与建模技术发挥着至关重要的作用。
电力系统作为一个复杂而庞大的体系，其运行的稳定性、可靠性和经济性直接关系到社会的正常运转和人们的生活质量。
为了更好地理解、设计和优化电力系统，仿真与建模成为了不可或缺的工具。
电力系统仿真，简单来说，就是在计算机上模拟电力系统的运行状态和行为。
通过建立数学模型和算法，输入各种参数和条件，如电源的出力、负荷的需求、线路的参数等，来预测系统在不同情况下的性能和响应。
这就好比在虚拟的世界中搭建一个电力系统，然后观察它如何工作，从而为实际的电力系统运行和规划提供参考。
电力系统建模则是仿真的基础。
建模过程需要对电力系统的各个组成部分，如发电机、变压器、输电线路、负荷等，进行精确的数学描述。
这些模型不仅要考虑电气特性，还要考虑机械、热力等方面的影响。
例如，发电机模型需要考虑其电磁暂态过程、机械转动惯量等因素；输电线路模型则要考虑电阻、电感、电容等参数的分布特性。
在建模过程中，准确性和简化性之间需要找到一个平衡。
过于复杂的模型可能导致计算量过大，难以在实际应用中快速得到结果；而过于简化的模型则可能无法准确反映系统的真实特性。
因此，建模者需要根据具体的研究目的和应用场景，选择合适的模型复杂度。
电力系统仿真与建模在电力系统的规划和设计中发挥着重要作用。
在规划新的电力网络时，可以通过仿真来评估不同的线路布局、变电站位置和容量选择等方案的效果。
例如，通过模拟不同负荷增长情况下的系统运行，确定最佳的电网扩展方案，以满足未来的电力需求，同时避免过度投资和资源浪费。
在电力系统的运行和控制方面，仿真与建模同样不可或缺。
实时的仿真可以帮助调度人员预测系统的动态变化，提前采取措施来应对可能出现的故障和异常情况。
例如，当电网中出现短路故障时，通过仿真可以快速评估故障对系统的影响，从而指导继电保护装置的动作，确保系统的安全稳定运行。
双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护原理电子教材(精)
项目五：电网相间短路的方向电流保护任务1方向电流保护的工作原理一、方向电流保护的工作原理1.电流保护用于双电源线路时的问题为了提高电力系统供电可靠性，大量采用两侧供电的辐射形电网或环形电网，如图 l所示。
在双电源线路上，为切除故障元件，应在线路两侧装设断路器和保护装置。
线路发生故障时线路两侧的保护均应动作，跳开两侧的断路器，这样才能切除故障线路，保证非故障设备继续运行。
在这种电网中，如果还采用一般过电流保护作为相间短路保护时，主保护灵敏度可能下降，后备保护无法满足选择性要求。
图 1 双侧电源供电网络示意图（1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降以保护P3Ⅰ段为例，整定电流应躲过本线路末端短路时的最大短路电流，关键是除了躲过P母线处短路时A侧电源提供的短路电流，还必须躲过N母线短路时B侧电源提供的短路电流，见图 2。
当两侧电源相差较大且B侧电源强于A侧电源时，可能使整定电流增大，缩短Ⅰ段保护的保护区，严重时可以导致Ⅰ段保护丧失保护区。
整定电流保护Ⅱ段时也有类似的问题，除了与保护P5的Ⅰ段配合，还必须与保护P2的Ⅰ段配合，可能导致灵敏度下降。
M N P图 2 保护P3主保护整定示意图（2）无法保证Ⅲ段动作选择性Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，距电源最远处为起点，动作时限最短。
现在有两个电源，无法确定动作时限起点。
图 3中保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、 t3，当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3动作，即要求t3<t2；而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3>t2，显然无法同时满足两种情况下后备保护的选择性。
MNk1故障时流过保护P3的短路电流图 3保护P3后备保护整定示意图2．方向性保护的概念我们再深入分析一下，造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障”。
以图4中保护P3为例，阴影中发生故障时B 侧电源提供的短路电流流过保护P3，而如果仅存在电源A，阴影部分发生故障时则没有短路电流流过保护P3，不需要考虑。
电力系统的建模与仿真分析
电力系统的建模与仿真分析电力系统是现代社会的重要组成部分，为人们的生产和生活提供不可或缺的能源保障。
但是，电力系统的复杂性和敏感性导致其在运行过程中会出现各种问题，如电力稳定性、电力质量、能源效率等方面的问题。
因此，电力系统的建模与仿真分析非常重要，可以帮助提高电力系统的效率，保证电力系统的稳定性和安全性。
一、电力系统的建模电力系统的建模是指将电力系统的各个部分进行拆解和抽象，使得这些部分能够通过一定的数学建模方式相互联系。
电力系统的建模通常是从以下几个方面出发：1. 发电机模型发电机是电力系统的核心组成部分，其输出功率和电动势对整个电力系统的运行稳定性和电能质量有着非常重要的影响。
因此，发电机模型对电力系统的建模非常重要。
通常，发电机模型可以分为几类，如同步发电机模型、感应发电机模型等。
2. 变压器模型变压器是电力系统中运输能量的主要方式之一，其在电力系统的输电和配电环节中发挥着非常重要的作用。
变压器模型通常包括变流器、变压器核等组成部分。
3. 电力负载模型电力系统的负载对于电能的稳定输出和电能质量的保证有着非常重要的作用。
如何对电力负载模型进行建模也是电力系统建模的一个重要方面。
通常，电力负载模型可以分为不同的类型，如电阻性负载模型、电感性负载模型、电容性负载模型等。
4. 电力网络模型电力系统中的电力网络是连接各个组成部分的核心部分，如何对电力网络进行建模也是电力系统建模的重要方面。
通常，电力网络模型可以表示为复杂的网络图，其中每个节点代表一个组成部分，每条边代表两个节点之间的连接。
二、电力系统的仿真分析电力系统的仿真分析是采用电力系统建模的方式，通过一定的仿真分析方法，对电力系统的运行模拟与分析。
一般来说，电力系统的仿真分析可以从以下几个方面出发:1. 種種电力系统参数的仿真分析电力系统中的参数涉及到功率、电压、潮流、短路电流等多个方面。
在电力系统的仿真分析中，电力系统参数的仿真分析可以提供电力系统运行状态的实时监测和分析，发现潜在问题并进行预测和解决。
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护在电力系统中，双侧电源输电线路是非常常见的一种拓扑结构。
然而，在运行过程中，由于各种原因，可能会出现相间短路故障。
为了保护电力系统的正常运行，需要对这种故障进行准确的判断，并及时采取措施保护系统。
双侧电源输电线路相间短路故障是指两个电源之间的相线发生短路。
当这种故障发生时，电流会沿着线路的各个分支流动，同时流向短路点，形成环流。
由于环流的存在，会对电力系统带来很大的危害，如引发设备的过电流、电压波动等问题，对系统的稳定性和安全性构成威胁。
为了解决这个问题，需要在电源侧进行方向电流保护。
方向电流保护是指通过检测电流方向，判断故障点的位置，并采取保护措施，以限制短路故障的影响范围。
方向电流保护的基本原理是通过检测电流的相位差来确定故障的位置。
当相间短路发生时，电流的相位差会随着故障点的位置而改变。
通过测量电流的相位差，就可以判断故障点是在哪一侧，并采取相应的保护措施。
常用的方法包括差动保护和方向元件保护。
差动保护是利用差动电流进行方向电流保护。
差动电流是指同一线路两端电流的差值，通过比较差动电流的幅值和相位差，可以判断故障点的位置。
如果差动电流的幅值超过设定值，并且相位差在某个范围内，就说明故障点在保护的覆盖范围内，此时保护动作。
差动保护具有快速、精确的特点，广泛应用于电力系统。
另一种常用的方向电流保护方法是采用方向元件。
方向元件是指能够根据电流方向进行判断的装置，常见的方向元件有方向比较器、方向继电器等。
这些装置通过检测电流的相位差，判断故障点的位置，并根据判断结果发出保护信号，实现保护动作。
除了差动保护和方向元件保护之外，还可以利用数字保护装置进行方向电流保护。
数字保护装置具有运算速度快、精度高的特点，可以通过相间短路电流的特征进行方向电流保护。
数字保护装置通过采样和计算电流波形，判断故障点的位置，并根据判断结果进行保护动作。
继电保护-双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
ϕK − 90 = −30 ~ −15
90
ϕK − 120 = −60 ~ −45
ϕK − 60 = 0 ~ +15
0 角平分线 → − 60 + 15 = −22.5
2
兼顾上述各种相间短路情况，以便保证各种故障 的正方向都能动作，于是，通常将最大灵敏角（电
压超前电流的角度）设计为： ϕsen = −30
27/43
90º接线方式的优点 （1）对各种两相短路都没有死区
——因为引入了非故障相电压。 （或者说：包含了不为0的非故障相电压） （2）适当选择灵敏角之后，对各种相间故障都能
保证方向性。 另外，出口三相短路时，没有电压，会出现“电 压死区”（Um =0），故采用短路前的“记忆电压” 进行比较。
28/43
证各保护之间动作的选择性。 存在的问题：
1）接线复杂(非微机时，可靠性降低)、投资增 加；
2）保护安装处正方向出口发生三相短路，存在 动作“死区”（II段、III段有延时，无记忆作 用）。
30/43
为此，方向元件的配置应该按照 “少而精” 的原则。 1）电流整定值能保证选择性时，不加方向元
件； 2）在线路一端加方向元件后满足选择性要求
因为 1个电气量无法进行比较（称为出现死区）， 所以， 2个电气量都需要设定一个最小的门槛。
此门槛要求：在电流保护第III段末端发生短路时， 保护安装处的测量电流、电压要大于这个门槛值，即 末端短路时，方向元件应当可靠动作，否则，会影响 保护灵敏度。
17/43
四、方向元件的接线方式 接线方式 —— 引入什么电压与电流？
(Z
很大)
K
IC
U A
U CA U C
ϕK
电力系统仿真与建模
电力系统仿真与建模电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为各行各业提供了稳定可靠的电力供应。
然而，电力系统的设计与运行并非易事，需要借助电力系统仿真与建模技术来进行分析、优化和预测。
本文将探讨电力系统仿真与建模的重要性、方法和应用。
一、电力系统仿真与建模的重要性电力系统仿真与建模是电力系统工程师的重要工具之一。
通过对电力系统进行仿真与建模，可以更好地理解和分析电力系统的运行特性、稳定性和可靠性。
此外，仿真与建模还可以帮助工程师进行电力系统的规划、设计和运营管理，提高电力系统的效率和可持续性。
二、电力系统仿真与建模的方法1. 模型建立：电力系统仿真与建模的第一步是建立系统模型。
模型可以从整体到局部进行建立，包括发电机、变压器、输电线路、配电网等各个组成部分。
模型的建立需要考虑电力系统的各种运行条件和参数，如电压、电流、功率等。
2. 参数估计：在建立模型的过程中，需要对电力系统的各种参数进行估计。
这些参数包括电阻、电感、电容等，它们对电力系统的运行特性和稳定性有着重要影响。
参数估计需要借助实测数据和统计分析方法，确保模型的准确性和可靠性。
3. 仿真分析：建立完成的电力系统模型可以进行仿真分析。
仿真分析可以模拟电力系统在不同工况下的运行情况，如负载变化、故障发生等。
通过仿真分析，可以评估电力系统的稳定性、可靠性和经济性，并找出潜在问题和改进方案。
4. 优化设计：仿真分析的结果可以为电力系统的优化设计提供参考。
优化设计包括电力系统的规模、结构和运行策略等方面的优化，旨在提高电力系统的效率和可持续性。
通过仿真与建模，可以评估不同设计方案的性能，并选择最优方案进行实施。
三、电力系统仿真与建模的应用1. 电力系统规划：电力系统仿真与建模可以为电力系统的规划提供支持。
通过仿真与建模，可以评估电力系统的承载能力、供电可靠性和经济性，为电力系统的规模和结构确定提供参考。
2. 电力系统运行管理：仿真与建模可以帮助电力系统运行管理人员进行运行状态监测和故障诊断。
电气工程中的电力系统仿真和模拟
电气工程中的电力系统仿真和模拟在电气工程领域中，电力系统仿真和模拟是一项重要的技术手段，用于对电力系统的运行、稳定性和安全性进行分析和优化。
通过电力系统仿真和模拟，工程师可以预测各种电力系统的运行状态，并进行系统级别的优化。
本文将介绍电力系统仿真和模拟的原理、方法和应用。
一、电力系统仿真的原理和方法在电力系统仿真中，工程师可以通过建立电力系统的数学模型，在计算机上进行系统运行的模拟和分析。
电力系统的数学模型通常由节点电压、相角、电流等参数组成，可以利用潮流计算方法、电压稳定性分析方法和暂态稳定性分析方法等进行仿真。
1. 潮流计算方法潮流计算是电力系统仿真中最基本的方法，用于计算电力系统中各节点的电压、相角和电流等参数。
通过潮流计算，可以确定系统中各节点的电气量的分布和变化情况，为电力系统的调度和运行提供依据。
2. 电压稳定性分析方法电压稳定性分析是评估电力系统稳定运行状况的关键手段之一。
通过对电力系统中各节点的电压稳定性进行分析，可以判断系统是否存在电压崩溃、电压振荡等问题。
在电压稳定性分析中，常用的方法包括动态等效方法、定常稳定电压方程等。
3. 暂态稳定性分析方法暂态稳定性分析用于研究电力系统在系统扰动或故障发生后的暂态响应。
通过对电力系统进行暂态稳定性分析，可以评估系统对扰动和故障的响应能力，为电力系统的保护和控制提供依据。
常用的暂态稳定性分析方法包括直接暂态稳定性分析和间接暂态稳定性分析。
二、电力系统仿真的应用电力系统仿真在电气工程中有着广泛的应用，涉及电力系统规划、运行、控制等各个方面。
1. 电力系统规划电力系统规划需要对不同电力系统方案进行评估和比较。
通过仿真模拟，可以对电力系统的扩容、变压器的选型、输电线路的规划等进行优化和论证，为电力系统的规划提供科学依据。
2. 电力系统运行在电力系统的日常运行中，仿真可以帮助工程师了解系统的运行状态和性能，并进行故障分析和在线监测。
通过仿真分析，可以及时发现潜在问题，并采取相应的措施，保证电力系统的安全和稳定运行。
方向电流保护仿真实验的编程及测试综述
方向电流保护仿真实验的编程及测试1.前言我国目前正处在经济发展的重要时期，各行各业对电力的需求日益增加，因此，预防用电事故就成为迫切需要解决的问题。
电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。
在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一[1]。
为了维持系统稳定运行，切除故障的时间常常要求小到百分之几秒。
实践证明只有在每个电气元件上装设保护装置后才有可能满足这个要求。
这种保护装置被称为继电保护装置，即能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本任务是：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。
动作于跳闸的继电保护在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性、和可靠性[2、3]。
由于现在电力系统的复杂性，需要不断的对各种保护进行改进，以满足继电保护的基本要求。
方向性电流保护主要就是在原有保护的基础上增加了一个短路功率方向的判别元件，以便在反方向故障时保证保护不致误动作[1、3]。
现今主要应用的是定时限和反时限方向过电流保护[3、4]。
传统的继电保护以“事先整定、实时动作、定期检验”为特征，系统整定值离线计算，而且在运行过程中很少改变。
随着电力系统规模日益扩大，供电网络结构日益复杂，传统的保护方式已越来越不能满足电力系统的要求。
自适应保护的出现为解决这些问题提供了一条路径。
它针对电力系统中拓扑结构变化频繁、运行状态不稳定的特点，能够自动改变保护特性，使其更好的适应系统的变化，达到保护的最佳性能[8]。
自适应在传统继电保护中也有体现，目前计算机在电力系统保护和控制中的应用以及相关技术的发展，为自适应继电保护的发展提供了前所未有的良机[11]。
双侧电源相间短路的方向性电流保护-90接线
相间短路通常会导致大电流和电 压下降，对电力系统的稳定性和 设备安全造成严重影响。
发生的原因和影响
原因
相间短路可能由多种原因引起，如设 备故障、自然灾害、人为错误等。
影响
相间短路可能导致设备损坏、系统稳 定性丧失、停电等后果，甚至可能引 发火灾等安全事故。
03 方向性电流保护
定义与原理
定义
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
由于停电时间有限，可能会面临工期紧张的挑战。解决方案是优化施工 计划，合理安排人员和时间，确保在规定时间内完成施工。
03
安全风险
在施工过程中可能存在安全风险，如触电、高空坠落等。解决方案是加
强安全培训和现场监管，确保工作人员遵守安全规程。
实施效果评估
保护动作的准确率
经济效益
通过模拟各种短路故障，检查方向性 电流保护装置的动作准确率，确保其 能够正确判断故障方向并切除故障线 路。
方向性电流保护是一种基于故障电流方向的继电保护装置，用于快速定位和隔 离故障线路。
原理
通过检测线路中电流的方向，判断故障是否发生在保护线路的内部或外部，从 而确定是否需要切断故障线路。
优点与局限性
快速定位故障
方向性电流保护能够快速准确地定位故障线路，减少停电范 围和故障影响。
可靠性高
基于电流方向的判断，可以有效避免误动作和拒动作，提高 保护的可靠性。
提高供电可靠性。
设备保护
该接线方式能够有效地保护电气 设备，避免设备在短路故障中受 到损坏，延长设备的使用寿命。
经济性
双侧电源相间短路的方向性电流 保护-90接线能够减少因故障造 成的经济损失，降低维护和维修 成本，提高电力系统的经济性。
电力系统继电保护双侧电源相间短路的方向性电流保护90接线
r 为加入继电器的电压和电流的夹角即
k
r
为短路阻抗角；
arg
Ur Ir
sen 为最大灵敏角；
sen k 90
：继电器内角； sen，取30°或45°
A相功率方向继电器分析
E1 k2 Ur 1
Ir
Ur UA, Ir IA
r
arg
Ur Ir
正方向（k1点）短路故障：
rA k 60
反方向（k2点）短路故障：
90o
P UrIrcosk1 0
Ur UN
k1
Ir Ik1
1.工作原理
M
k2
N Ir
P
180o
1
arg
Ur Ir
Ik 22 3 270o
4
Ur UN
k 2
Ik 2
P UrIrcos(180o k2) 0
Ir Ik 2
180o k2
1.工作原理
利用判别短路功率的方向或电流 与电压之间的相位关系，就可以判别 发生故障的方向。
功率方向继电器的动作方程
相位动作区：
(sen 90 ) r (sen 90 ) ，r sen 是最大灵敏角，有 sen k
arg
Ur Ir
动作相位区间：sen 90（以适应在 k 在0°～90°范围内的变化）
动作方程（2种形式）：
sen＋ 90
arg Ur Ir
sen－90
90 arg Ure jsen －90 （相角形式） Ir
随电压和电流之间的相角变化。
Pr Ur Ir cosr随着r的大小变化而变化。
为了在最常见正方向短路情况下使继电器动作最灵敏，即让
输出动作量最大，A相功率方向继电器应接成最大灵敏角se。n
双侧电源电力系统的方向电流保护的建模与仿真
辽宁工程技术大学电力系统继电保护综合训练一设计题目方向性电流保护的建模与仿真指导教师刘健辰院（系、部）电气与控制工程学院专业班级电网13—1班学号1305080116姓名苏小平日期2017/01/05智能电网系综合训练标准评分模板电力系统继电保护析综合训练一 任务书本次综合训练目的在于通过对双侧电源电力系统的方向电流保护的建模与仿真，巩固和运用所学到的方向电流保护理论知识，掌握Matlab 仿真软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
双侧电源电力系统结构图如下：系统基本参数如下，线路长度和短路点位置见后面的班级数据表。
电源：o 11510kV M E =∠ ,o 1050kV N E =∠ ,o ,,0.22673.13s M s N Z Z ==∠Ω 线路：LGJ-240/40型架空线，单位正序阻抗o 10.45173.13/km z =∠Ω。
设计要求：利用Matlab/Simulink 建立仿真模型，完成仿真计算，分析仿真结果。
设计说明书内容：1、 任务书2、 电网相间短路的方向电流保护原理3、 利用Matlab/Simulink 建立仿真模型4、 设置故障，完成仿真计算5、 分析仿真结果6、重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响说明：1）1~7组每组3人；第8组4人。
2）将自己姓名填入表中目录一、综合训练目的 (1)二、电网相间短路的方向电流保护原理 (1)三、中性点不接地系统故障特征 (1)四、仿真 (1)（1）、仿真模型 (2)（2）、设置故障、观察故障特征 (2)五、结果分析 (3)六、重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响 (3)参考文献 (4)一、综合训练目的本次综合训练的目的在于通过对双侧电源电力系统电网相间短路的方向电流保护的保护原理的了解，通过MATLAB 进行建模与仿真，巩固和运用所学到的方向电流保护理论知识，掌握MATLAB 仿真软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
电网方向性电流保护的建模与仿真
电网方向性电流保护的建模与仿真1 电网方向性电流保护的建模与仿真1 绪论微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。
微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等.该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。
微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。
微机保护装置的数字核心一般由 CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog 等组成。
目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机;输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT 所测量的量转换成更低的适合内部 A/D 转换的电压量，± 2.5V、± 或± 5V 10V）、低通滤波器及采样、A/D 转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。
微机保护一般有进线保护、出线保护、母联分段保护、进线或母联备自投保护、厂用变压器保护、高压电动机保护、高压电容器保护、高压电抗器保护,差动保护,后备保护,PT 测控装置等。
它的保护功能有定时限/反时限保护、后加速保护、过负荷保护、负序电流保护、零序电流保护、单相接地选线保护、过电压保护、低电压保护、失压保护、负序电压保护、风冷控制保护、零序电压保护、低周减载保护、低压解列保护、重合闸保护、备自投保护、过热保护、过流保护、逆功率保护、差动保护、启动时间过长保护、非电量保护等。
微机保护可靠性高，灵活性大，动作迅速，易于获得附加功能，维护调试方便，有利于实现电力自动化。
12 电网方向性电流保护的建模与仿真2 输电线路电流保护 I 段的整定计算电网发生短路时电流增加、电压降低，继电保护装置就是主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量的变化，构成继电保护动作的原理的，也有其他的物理量，继电保护装置一般都包括测量部分(和定值调整部分)、逻辑部分、执行部分利用故障点的电流增加、电压降低可构成电流电压保护，电流保护主要包括：无时限电流速断保护，限时电流速断保护和定时限过流保护（三段式电流保护）。
电力系统建模与仿真技术的研究与应用
电力系统建模与仿真技术的研究与应用一、引言近几年来，随着电力供需形势的变化，电力系统建模与仿真技术越来越受到关注。
电力系统建模与仿真是电力系统研究中的重要环节，是现代电力系统技术发展的基石。
本文将介绍电力系统建模与仿真技术的研究与应用，包括其基本原理、建模方法、仿真技术和应用案例等。
二、电力系统建模与仿真技术的基本原理电力系统建模与仿真技术依靠电力系统变量的计算和模拟，通过建立电力系统的模型，对其进行仿真计算。
电力系统建模与仿真技术的基本原理包括系统分析、系统描述、系统建模和仿真计算。
1.系统分析系统分析是电力系统建模与仿真技术的前提，通过对电力系统中各个部分的分析和统计，了解电力系统的基本情况和特征，以便进行系统描述、系统建模和仿真计算。
2.系统描述系统描述是指对电力系统进行形式化描述，建立其数学模型，包括建立电力系统化简模型、电力系统节点模型和拓扑结构模型等。
其中，化简模型主要通过样本分析的数据处理方法，将电力系统抽象为简化的数学模型。
节点模型主要包括电力系统节点的电流和电压的计算方法，以便后续进行系统建模和仿真计算。
拓扑结构模型主要是对电力系统中的各个部分进行拓扑结构分析和关系描述，为电力系统的优化控制提供基础。
3.系统建模系统建模是指根据电力系统的描述模型，建立其模拟计算模型。
在建模过程中，可以采用物理建模方法、数学建模方法以及仪表建模方法等。
其中，物理建模方法主要是利用物理原理对电力系统进行模拟计算，数学建模方法主要是应用数学方法对电力系统进行化简模型拟合和仿真计算，仪表建模方法主要是采用仪表或实验数据对电力系统进行建模。
4.仿真计算仿真计算是指根据电力系统的建模模型，进行仿真计算和模拟分析，以便对电力系统的运行和控制进行分析和评估。
在仿真计算中，可以采用时域仿真、频域仿真、相位角仿真和特征值仿真等。
三、电力系统建模与仿真技术的建模方法电力系统建模与仿真技术的建模方法主要有静态建模和动态建模两种。
电网方向性电流保护与仿真课程设计
辽宁工程技术大学电力系统微机保护课程设计设计题目电网方向性电流保护的建模与仿真指导教师葛群院（系、部）电气与控制工程学院专业班级电力09-3班学号0905040309姓名黄琳琳日期2013年1月18日电气工程系课程设计标准评分模板课程设计成绩评定表学期2012/2013第一学期姓名黄琳琳专业电气工程及其自动化（电力系统及其自动化）班级电力09-3班课程名称电力系统微机保护课程设计设计题目电网方向性电流保护的建模与仿真成绩评分项目优良中及格不及格设计表现1.设计态度非常认真认真较认真一般不认真2.设计纪律严格遵守遵守基本遵守少量违反严重违反3.独立工作能力强较强能独立设计完成基本独立设计完成不能独立设计完成4.上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以上设计说明书5.设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路清晰，结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有些错误设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误6.设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好较规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大7.封面、目录、参考文献完整较完整基本完整缺项较多不完整图纸8.绘图效果很出色较出色一般较差很差9.布局合理、美观较合理基本合理有些混乱布局混乱10.绘图工程标准符合标准较符合标准基本符合标准个别不符合标准完全不符合标准评定说明：不及格标准：设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；优、良、中、及格标准：以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。
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辽宁工程技术大学
电力系统继电保护综合训练一
设计题目方向性电流保护的建模与仿真
指导教师刘健辰
院（系、部）电气与控制工程学院
专业班级电网13—1班
学号1305080116
姓名苏小平
日期2017/01/05
智能电网系综合训练标准评分模板
电力系统继电保护析综合训练一 任务书
本次综合训练目的在于通过对双侧电源电力系统的方向电流保护的建模与仿真，巩固和运用所学到的方向电流保护理论知识，掌握Matlab 仿真软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
双侧电源电力系统结构图如下：
系统基本参数如下，线路长度和短路点位置见后面的班级数据表。
电源：o 11510kV M E =∠ ,o 1050kV N E =∠ ,o ,,0.22673.13s M s N Z Z ==∠Ω 线路：LGJ-240/40型架空线，单位正序阻抗o 10.45173.13/km z =∠Ω。
设计要求：
利用Matlab/Simulink 建立仿真模型，完成仿真计算，分析仿真结果。
设计说明书内容：
1、 任务书
2、 电网相间短路的方向电流保护原理
3、 利用Matlab/Simulink 建立仿真模型
4、 设置故障，完成仿真计算
5、 分析仿真结果
6、
重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响
说明：1）1~7组每组3人；第8组4人。
2）将自己姓名填入表中
目录
一、综合训练目的 (1)
二、电网相间短路的方向电流保护原理 (1)
三、中性点不接地系统故障特征 (1)
四、仿真 (1)
（1）、仿真模型 (2)
（2）、设置故障、观察故障特征 (2)
五、结果分析 (3)
六、重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响 (3)
参考文献 (4)
一、综合训练目的
本次综合训练的目的在于通过对双侧电源电力系统电网相间短路的方向电流保护的保护原理的了解，通过MATLAB 进行建模与仿真，巩固和运用所学到的方向电流保护理论知识，掌握MATLAB 仿真软件的使用方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、电网相间短路的方向电流保护原理
在双侧电源供电的网络中，利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性。
方向性电流保护利用短时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方向上，是保护应该动作的方向，允许保护动作。
反之，不允许保护动作。
用短时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并且线路两侧的保护只需按照单电源的配合方式整定配合即可满足选择性。
相间短路的三段式电流保护，利用短路故障时电流显著增大的故障特征形成判据构成保护，其中速断保护按照躲开本线路末端最大短路电流整定，保护本线路的一部分，
max 1kB I
rel I act I K I =
限时速断保护按照躲开下级速断保护末端短路整定，保护本线路全长，
11.1111set rel set I K I ⋅=
过电流保护按照躲开最大负荷电流作本线路和相邻线路短路时的后备保护，
re
L ss rel re re set
K I K K K I I
max
.111'111=
= 而方向电流保护，既利用故障时电流幅值变大的特征，又利用电流与电压间相角特征，在短路功率的流动方向正是保护应该动作的方向，并且电流幅值大于整定值时，保护动作跳闸，适用于多端电源网络。
三、中性点不接地系统故障特征 1）故障相接地电压为0。
2）非故障相电压升高为线电压。
3）三相之间线电压基本不变。
四、仿真
（1）、仿真模型
图1 短路故障模型
（2）、设置故障、观察故障特征
经查阅资料，针对中性点不接地系统，发生短路时故障特征。
利用MATLAB/sinmulink 软件建模，分别设置了不同的故障类型，观察故障发生时系统的电压、电流，故障相电压、电流的变化。
仿真结果如下：
以A 相接地短路为例：
图2 A 相接地电压、电流
由图2可知，s t 02.0=时故障发生，故障点处电压变为0，接地电流幅值大概为2800A ，在s t 08.0=时故障切除，接地电流变为0A ，A 相故障点处的电压变为相电压。
A B C
A
B
C
A B C Three-Phase Fault
A B C a b c Vabc Iabc B C a
b c A B C A B C
A B C
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
4
Ub: Three-Phase Fault/Fault A
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
Ib: Three-Phase Fault/Fault A
图3 母线M 三相电压
图4 母线M 三相电流
设置A 相接地短路故障，系统母线A 所测得的三相电压如图3，从图中可看出，故障相A 相电压为0，非故障相电压变为原相电压3倍，母线A 所测得的三相电流如图4，从图中可看出，三相电流基本不变。
五、结果分析
对于中性点非接地系统，当发生A 相接地短路时，故障处电压为0，非故障相电压升为原相电压的3倍，三相电流基本不变，因此三相设备可以在短时间正常运行。
仿真结果与理论分析相吻合。
六、重新设置两侧电源参数，分析对方向电流保护的影响
改变左侧电源参数，设置为KV E M ︒∙
∠=30115,仿真结果如图5，6所示。
图5 母线M 三相电压
图6 母线M 三相电流
方向电流保护既利用了电流的幅值特征，又利用了电压电流的相位关系作为判据。
通过改变左侧电源参数将电源相位由10°变为30°。
通过仿真结果图5、图6与图3、图4进行对比，可以看出电压、电流的相位发生了明显变化。
由此可知，改变电源的相角就可以改变电压、电流的相角。
因此得出如下下结论：
一般的功率方向继电器当输入电压和电流的幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者相位差的大小而改变，为了在最常见的短路情况下使方向元件动作最灵敏。
采用上述接线的功率方向元件应做成最大灵敏角为︒==60k sen ϕϕ。
又为了保证当短路点有过度电阻、线路阻抗角k ϕ在︒︒90~0范围内变化情况下正方向故障时，继电器都能可靠动作。
参考文献
[1] 张保会，尹项根.电力系统继电保护-2版.北京：中国电力出版社，2009.12 [2] 孟祥萍，高嬿.电力系统分析-2版.北京:高等教育出版社，2010.12 [3] 黄家裕，孙德昌.电力系统数字仿真[M].北京：中国电力出版社，2003. [4] 李光琦.电力系统暂态分析[M].2版.北京：中国电力出版社，2003.。