距离保护PSCAD仿真要点

合集下载

PSCAD实验报告.

PSCAD实验报告学院：水利电力学院班级：姓名：学号：PSCAD实验报告实验一实验名称：简单电力系统短路计算实验目的：掌握用PSCAD进行电力系统短路计算的方法仿真工具：PSCAD/EMTDC实验原理：在电力系统三相短路中，元件的参数用次暂态参数代替，画出电路的等值电路，短路电流的计算即相当于稳态短路电流计算。

单相接地，两相相间，两相接地短路时的短路电流计算中，采用对称分量法将每相电流分解成正序、负序和零序网路，在每个网络中分别计算各序电流，每种短路类型对应了不同的序网连接方式，形成了不同复合序网，再在复合序网中计算短路电流的有名值。

在并且在短路电流计算中，一般只需计算起始次暂态电流的初始值。

实验内容及其步骤：图示电力系统已知：发电机：Sn=60MV A,Xd”=0.16,X2=0.19 ;变压器：Sn=60MV A,Vs%=10.5 ;1)试计算f点三相短路，单相接地，两相相间，两相接地短路时的短路电流有名值。

2)若变压器中性点经30Ω电抗接地，再作1）。

3)数据输入。

4) 方案定义。

5) 数据检查。

6) 作业定义。

7) 执行计算。

8) 输出结果。

模型建立：实验结果与分析：通过PSCAD仿真所得结果为1）、三相短路（有接地电抗）2）、三相短路（无接地电抗）3）、单相接地短路（有接地电抗）4）、单相接地短路（无接地电抗）5）、两相相间短路（有接地电抗）6）、两相相间短路（无接地电抗）：7）、两相接地短路（有接地电抗）：8）、两相接地短路（无接地电抗）：实验二实验名称：电力系统故障分析实验目的：1) 熟悉PSCAD/EMTDC的正确使用；2) 掌握多节点电力系统的建模；3) 掌握元件及不同线路模型参数的设置方法；4) 掌握各种短路故障的建模。

仿真工具：PSCAD/EMTDC一、故障模型建立实验内容及步骤如图1所示系统，利用PSCAD/EMTDC软件完成以下实验内容：（1）新建项目文件；（2）在新项目工作区进行系统建模：将A、B、C、D四个节点分别画在四个模块中，在每段线路中都加入三相故障模块；（3）用500kv 典型参数设置电源和线路的参数（传输线采用Bergeron 模型，每段线路长度分别为AB 段300Km ，BC 段100Km ，AD 段100Km ，DE 段50Km ）；（4）双绕组变压器变比设置为500kv/220kv ，容量为100MVA ，一次测采用星型接法，二次侧采用三角接；设置每个节点的三相电压和电流输出量；（5）设置输出量：将每一节点的三箱电压和电流分别输出显示在两个波形框中。

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_EMTDC自定义模型在继电保护仿真中的应用

图 2 距离保护原理方框图
保护装置的动作过程如下: 正常运行时, 振荡闭锁装置和启动元件都使保护装置处于被闭锁状态。当电力系统发生故障时, 起动元件动作, 振荡闭锁装置立即解除闭锁使距离保护短时投入工作。如果故障点位于第 I 段保护范围内, 则 Z 动作直接起动出

口, 瞬时动作于跳闸; 如果故障点位于第段保护范围内, 则 Z 不动作, 而 Z 动作起动时限元件 t , 待 t 延时动作后起动出口去跳闸; 如果故障点位于段的保护范围以外和第段保护范围以内, 则第段测量元件动作, 以 t 延时起动出口去跳闸。
2. 2 继电保护模型的设计
在各种继电保护模型中距离保护是一种性能较为完善的保护, 在各种复杂条件下, 它可以有选择性的切除故障, 而且具有足够的灵敏性和速动性, 因而在各种结构复杂的电网中都有广泛应用[ 7] 。下面以三段式距离保护为例构建保护模型。距离保护模型包含 4 个主要元件: 启动元件、测量元件、时限元件和出口执行元件, 如图 2 所示。
*收稿日期: 2009-04-14 作者简介: 姚自林( 1984- ) , 男, 湖北武汉人, 硕士研究生, 研究方向为电力系统继电保护原理及应用, ( E-m ail) w hu yzl@ 126. com
第4期
姚自林: P SCA D/ EM T DC 自定义模型在继电保护仿真中的应用
281
SU BROU T INE REL AY F( in, o ut ) INT EGER in, out INT ERF ACE SU BROU T INE REL AY C( in, out ) INT EGER in, out END SU BROU T INE END INT ERFA CE CAL L REL AY C( in, o ut ) EN D 用户只需要在模型定义中添加关于接口函数 REL AY F ( in, out ) 的调用声明, 用户定义模型就可以在仿真中实现用 C 语言编写的功能。

PSCAD建模与仿真

PSCAD模型与仿真指南（1）设置仿真时间和步长新建的仿真工程，先应对“工程”的仿真时间、步长进行设置（也可在建好模型仿真开始前完成）。

在“工程”模型窗口空白处鼠标右击，选择Project Setting，出现设置窗口，如图3－1所示，在这里可对本“工程”的仿真时间、计算步长、PSCAD绘图步长等进行设定。

一般仿真时间“Duration of run ”设为0.3~ 0.5s，计算步长“EMTDC time step ( us ) ”设为0.1, 绘图步长“PSCAD plot step ( us ) ”设为10。

如果计算步长大，则仿真进展快，但是，过电压变小（可能会漏掉峰值）！图3－1 设置仿真时间、步长（2）建立仿真模型以交流电源串联R-L-C电路为例，先建立新工程，命名为：test1，从主界面右侧或库中选择需要的元件，放在工程上。

点击该元件使其变为闪烁，按L或R 键，向左或右转90度，直到合适位置。

再选择“导线”，点击导线，两端会出现小端点，用鼠标左压并拖动，可调节导线长度。

调节方法：点击一段导线，它的两端就会出现两个绿色的方块，此时点住某个方块对导线进行拉长或者缩短，直到想要的长度。

用适当长度的导线将各个元件按照原电路的拓扑结构连接起来。

注意：导线与导线，或导线与元件的一端连接时，当两条导线或导线与元件接近时，会自动连接上；导线与导线交叉时，相互绝缘，如果要两导线在交叉点连接，需要从主界面右边常用元件中选择“Pin ”并放置在交叉点。

建立的仿真模型如下图3－2所示，其中E1为测对地电压的测量元件，E2为测“0.3电阻”的端电压，I1为测电流。

图3－2 工程中的元件、导线和电路模型建立电路模型时应该注意：（1）模型中的元件，特别是同类元件的名字绝对不得重复。

（2）模型图上若有任何无关的东西，例如：一条悬空线、点，或者参数设置不对，例如：负荷及其变压器的容量大于电源变压器的容量，则运行时就会出错。

现代距离保护技术的最新发展——高阻接地故障保护

电力系统输电线路故障 ,过渡电阻主要是电阻性的 ,包括电弧电阻和对树枝放电的电阻。因此故障点电压和故障分支电流相角总是相等的。甚至对于金属性故障也是满足的 ,因为故障点电压为零时 ,相角©Βιβλιοθήκη 3 6电力设备
第 9卷第 12期
是任意的。实际的电弧电压和电弧电流如图 2所示。
Iφ2 = Re ( Iφ2 ) + jIm ( Iφ2 )
( 8)
将式 (7 )和式 (8)带入式 (5 ) ,得
图 2 实际的电弧电压 va ( t)和电流 i( t)波形
电弧的非线性使得电弧电压畸变近似为一方波 [6 ] 。显然 ,故障点电压和故障分支电流基频分量相角总是相等的。进一步假设从故障点看去的故障环路负序、零序电流分布系数 C2 和 C0 都为实数。后面将研究这一假设所带来的误差和影响。图 3 和图 4 中 ,可得到单相接地故障点的下列方程 :
k = ( z0 - z1 ) /3 z1 为零序电流补偿系数 , x为保护安装处距故障点的距离 ,有待确定。
Uf 和 Iφ2可以表示成如下所示的实部和虚部。 U f =R e[ Uφ - xZ1 ( Iφ + 3kI0 ) ] + jIm [ Uφ - xZ1 ( Iφ + 3 kI0 ) ]
( 7)
传统距离继电器测量故障环路的阻抗 (Loop impedance) ,测量值包括了保护安装处到故障点之间的线路阻抗和过渡电阻。在有负荷的情况下 ,过渡电阻部分会由于对侧电源的助增作用而转换成为感抗或容抗 ,导致距离保护超越或者保护范围缩短 [ 2] ,大的过渡电阻也会造成距离保护范围缩短。当经过大的过渡电阻接地 ,重负荷时故障电流可能小于负荷电流。测量阻抗实际上由负荷电流和过渡电阻决定。如本文所研究的 ,距离 Ⅰ段高阻接地时 ,传统距离保护的测量阻抗远远超过距离 Ⅲ段的保护范围。

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ＰＳＣＡＤ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ＰＳＣＡＤ仿真过渡电阻
中图分类号
ＴＭ７７３
安装处的距离。故障发生时，
０引言
在３５ｋＶ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，Ｉｋ》
因此《ＺＩ，可反
映出故障的远近。距离保护一般分为Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ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ＩＩ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ＰＳＣＡＤ仿真一次和二

正序电压极化阻抗继电器的保护失效边界模型

正序电压极化阻抗继电器的保护失效边界模型姜爱华;薛晨【摘要】提出一组以故障距离和过渡电阻大小为核心因子的保护失效边界模型,用以评估阻抗继电器的耐受过渡电阻能力,同时用于探讨阻抗继电器因过渡电阻而拒动和误动的真实原因.重点分析正序电压极化的阻抗继电器,其具有保护区稳定、耐受过渡电阻能力强等优点.定义了能够使继电器正确动作的最大耐受过渡电阻值为保护失效边界电阻.根据保护失效边界模型计算出保护失效边界电阻值和相应的故障距离,用以绘制保护失效边界电阻曲线,再引入保护失效系数的概念,以此评估该继电器的耐受过渡电阻能力以及抗风险能力.PSCAD仿真结果表明,该模型可准确计算出继电器能承受的最大过渡电阻数值.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2015(035)007【总页数】7页(P43-49)【关键词】继电保护;保护失效;故障定位;过渡电阻;正序电压;阻抗继电器;模型【作者】姜爱华;薛晨【作者单位】广西大学电气工程学院,广西南宁530004;国网四川省电力公司检修公司,四川成都610000【正文语种】中文【中图分类】TM7730 引言影响距离保护的因素有频率变化、过渡电阻以及电力系统的振荡等。

其中，涉及到电力系统动态运行的是频率变化和系统振荡。

过渡电阻大小是随机的，它是导致距离继电器误动和拒动的原因之一[1-3]。

文献[4-8]提出了多种自适应距离保护的方法来解决这个问题，但是由于过渡电阻的大小未知，这些方法所定义的特性仅仅是针对过渡电阻的变化，并没有说明在正常运行情况下的误动。

圆特性距离继电器是一种被广泛采用的距离继电器[9]，其动作特性是以在保护安装处系统侧的正序阻抗为直径的圆。

由于过渡电阻的大小是随机的，导致在测量阻抗中出现的阻抗附加分量可能呈容性，也可能呈感性，这是该继电器能否正确动作的风险性所在[9-10]。

目前的研究尚未能够精确计算出继电器所能够承受的最大过渡电阻的数值，因而不知道继电器拒动和误动的原因。

基于MATLAB的距离保护仿真

基于MATLAB的距离保护仿真摘要：本文阐述了如何利用Matlab中的Simulink及SPS工具箱建立线路的距离保护仿真模型，并用S函数编制相间距离保护和接地距离保护算法程序，构建相应的保护模块，实现了三段式距离保护。

仿真结果表明，所建立的三段式距离保护模型能够正确反应在保护区内的不同类型的短路故障并发出动作信号使断路器跳闸实现输电线路的保护功能。

关键词：Matlab；S函数；仿真；距离保护Distance protection simulation based on MatlabABSTRACT:This paper established a distance protection simulation model of transmission line by using Simulink and SimPowerSystem toolbox in Matlab. We programed the distance protection of phase faults and earth faults by using S-Fuction and created relevant protection models to build distance protection. The simulation results show that the three-stage distance protection model we created can response to all kinds of faults within protection zones correctly and send correct signal to the breaker of the line.KEY WORDS：Matlab; S-Function; Simulink; distance protection0 引言Matlab软件中的SimPowerSystem工具箱是基于Simulink发展起来的电力系统仿真工具箱，里面有许多可用于电力系统仿真的元件模块库，这些模块以图形的形式表示电力系统设备的数学模型。

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。

继保实验报告

实验一线路距离保护I段数字仿真实验一、实验记录与分析（1）保护范围内A相接地故障（a）记录B1处距离保护的三相测量电压（Vs）、电流（Is）变化波形（关注故障瞬间及断路器断开瞬间的）；由电压电流波形分析A相接地故障的特征；断路器是否断开故障线路？由实验结果图分析可得，A相接地故障时测量电流增大为短路电流，测量电压为保护安装处的残余电压，故障相电压减小，非故障相的相电压和相电流几乎不变。

故障切除后电流为0，电压恢复为电源电压，断路器成功断开故障线路。

（b）各个接地距离、相间距离保护测量阻抗的变化插入显示测量阻抗变化和整定特性圆的两张XYPlot；从XYPlot分析说明接地距离保护测量阻抗的变化特点，相间距离保护测量阻抗的变化特点：接地距离保护测量阻抗相间距离保护测量阻抗A相接地时，故障A相测量电压减小，测量电流增大，故在A相接地距离保护测量阻抗减小，并落入了动作区内，接地距离保护动作；由于故障环路不包括B、C相，由图可看出B、C相接地距离保护测量阻抗阻抗值较大，不在动作区内。

相间距离保护中Rab、Rca 减小了，但仍然远离动作区，Rbc不受A相接地故障的影响，相间距离保护测量阻抗值较大，落在特性圆外，相间距离保护不动作。

（2）正向保护范围外A相接地故障插入显示测量阻抗变化和整定特性圆的两张XYPlot；从XYPlot分析说明接地距离保护测量阻抗的变化特点，相间距离保护测量阻抗的变化特点：接地距离保护测量阻抗相间距离保护测量阻抗当故障点在保护范围外时，接地距离保护中A相测量阻抗在动作特性圆外，靠近特性圆边界处；B、C相测量阻抗仍然很大，远离动作区。

相间距离保护测量阻抗值较大，落在动作特性圆外。

接地距离保护和相间距离保护都不动作。

（3）保护范围内BC相短路故障（a）记录B1处距离保护的三相测量电压（Vs）、电流（Is）变化波形（关注故障瞬间及断路器断开瞬间的）；由电压电流波形分析BC相短路故障的特征；断路器是否断开故障线路？由实验结果图分析可得，发生BC相间短路故障时，B相C相测量电流增大为短路电流，测量电压幅值近似变为原来的2/3，故障相电压降低，非故障相的相电压和相电流几乎不变。

PSCAD模型与仿真指南

PSCAD模型与仿真指南.PSCAD模型与仿真指南(1)设置仿真时间和步长新建的仿真工程，先应对“工程”的仿真时间、步长进行设置(也可在建好模型仿真开始前完成)。

在“工程”模型窗口空白处鼠标右击，选择Project Setting，,1所示，在这里可对本“工程”的仿真时间、计算步长、出现设置窗口，如图3PSCAD绘图步长等进行设定。

一般仿真时间“Duration of run ” 设为0.3~ 0.5s，计算步长“ EMTDC time step ( us ) ”设为0.1, 绘图步长“ PSCAD plot step( us ) ”设为10。

如果计算步长大，则仿真进展快，但是，过电压变小( 可能会漏掉峰值 )～图3,1 设置仿真时间、步长(2)建立仿真模型以交流电源串联R-L-C电路为例，先建立新工程，命名为:test1，从主界面右侧或库中选择需要的元件，放在工程上。

点击该元件使其变为闪烁，按L或R键，向左或右转90度，直到合适位置。

再选择“导线”，点击导线，两端会出现小端点，用鼠标左压并拖动，可调节导线长度。

调节方法:点击一段导线，它的两端就会出现两个绿色的方块，此时点住某个方块对导线进行拉长或者缩短，直到想要的长度。

用适当长度的导线将各个元件按照原电路的拓扑结构连接起来。

注意:导线与导线，或导线与元件的一端连接时，当两条导线或导线与元件接近时，会自动连接上;导线与导线交叉时，相互绝缘，如果要两导线在交叉点连接，需要从主界面右边常用元件中选择“ Pin ”并放置在交叉点。

建立的仿真模型如下图3,2所示，其中E1为测对地电压的测量元件，E2为测“0.3电阻”的端电压，I1为测电流。

..图3,2 工程中的元件、导线和电路模型建立电路模型时应该注意:(1)模型中的元件，特别是同类元件的名字绝对不得重复。

(2)模型图上若有任何无关的东西，例如:一条悬空线、点，或者参数设置不对，例如:负荷及其变压器的容量大于电源变压器的容量，则运行时就会出错。

PSCAD中保护元件的介绍

1.Current Transformer (CT) - JA Model（CT－JA模型）本组件基于Jiles-Aherton的铁磁磁滞理论模拟了电流互感器（CT）。

基于磁性材料的物理特性，给出了饱和效应以及磁滞剩磁和最小磁滞回线等信息。

被测量电流作为输入（kA），输出是继电设备所用的二次电流（Amps）。

2.Current Transformer - Lucas Model（CT－Lucas模型）本组件模拟了其负载（继电设备）为感性的电流互感器。

被测量电流作为输入（kA），输出是继电设备所用的二次电流（Amps）。

3.Two CT Differential Configuration - JA Model（双CT差分结构—JA模型）本组件模拟了差动保护中并联运行的两只电流互感器。

模型基于Jiles-Aherton的铁磁磁滞理论。

基于磁性材料的物理特性，给出了饱和效应以及磁滞剩磁和最小磁滞回线等信息。

被测量的一次侧线电流作为输入（kA），模型计算出流过CT线圈的二次侧电流（Amps）。

流经继电设备的电流是其内部输出变量。

4.Coupled Capacitor Voltage Transformer (CCVT)（带耦合电容的电压互感器）CCVT本组件模拟了相互作用的耦合式电压互感器（VT）。

模型的输入是电容两端的电压，Vp（测量自系统的电压）、C1和C2。

输出是变换后的电压VS（Volts）。

CCVT电路模型的结构如下所示：5.Potential Transformer (PT/VT)（PT—Lucas模型）本组件模拟了相互作用的耦合式电压互感器。

输入是测量的系统电压Vp（kV）。

输出是变换后的电压Vs（Volts）。

PT/VT的电路结构如下所示：6. Block Average Phase Comparator Relay （块均值比相继电器）本组件计算如下值：()V I Z V -如果由V 和I 所描述的阻抗在保护区外，则此值为负。

基于实时计算光伏系统等效阻抗的自适应距离保护

基于实时计算光伏系统等效阻抗的自适应距离保护周步祥;杨常【摘要】由于过渡电阻倾斜角θ的大小取决于光伏电站等效阻抗的值,传统保护中针对光伏等效阻抗XN的求解存在较大误差,导致距离保护整定结果存在着一定的误差.基于此,在光伏并网的系统中发生故障时,文中通过分析负荷阻抗与光伏系统输出的故障电流之间的关系,利用协方差方法推导出光伏系统实时等效阻抗值,从而可以得到更准确的故障距离,提高了保护性能.文中利用PSCAD/EMTDC搭建了光伏并网模型,并用MATLAB计算出光伏系统的等效阻抗和故障距离,结果表明文中所提出的自适应距离保护方法极大地提高了测量阻抗的准确性.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2019(056)005【总页数】5页(P89-93)【关键词】光伏系统;等效阻抗;协方差;自适应距离保护【作者】周步祥;杨常【作者单位】四川大学电气信息学院,成都610065;四川大学电气信息学院,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TM6150 引言光伏电站并网后，系统供电模式发生改变。

当系统发生故障时，光伏电源向故障点输出故障电流，系统的保护性能将受到不同程度的影响。

文献[1]分析了大规模光伏发电并网对电力系统的影响，分析了光伏系统的稳态模型和暂态模型以及光伏系统并网对保护装置及系统重合闸的影响。

文献[2]针对光伏并网所在馈线提出了两种保护方案。

文献[3-7]分析了系统阻抗对并网光伏系统稳定性的影响，并提出了对应策略。

文献[8-9]研究了光伏电站并网对系统电压稳定性的影响，并得出提高并网点的功率因数可以提高系统电压稳定性的结论。

目前关于光伏电站并网对保护影响的研究，主要集中在对电流保护的影响和应对措施方面[10]，对距离保护的影响研究还相对较少。

文献[11]根据系统故障前的电压和负荷电流的相位关系来估计对侧电源等效阻抗，并提出了一种自适应距离保护方案。

文献[12]通过求解系统故障时由过渡电阻所引起的附加阻抗角，进而提出一种自适应距离保护判据，但是该附加阻抗角的求解方法仅适用于强电源系统，在弱电源系统中可能存在较大误差。

基于PSCAD线路距离保护的仿真分析

关键词：PSCAD;距离保护；单相接地短路;三相短路;仿真
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

输电线路距离保护建模与仿真概要

摘要当电力系统运行的时候，时常会发生各种故障使得系统不能够正常运作，其中短路故障就是最危险也是最普通的的故障。

在出现故障时，电力系统必须快速并有选择地去切除出现故障的元件，这时就需要在电器元件上安装继电保护装置来保护，距离保护是一种在继电保护中定位故障点的有效方法。

本文依据输电线路距离保护的基本原理和组成，对距离保护系统中的方向阻抗继电器进行建模，并使用MATLAB/SIMULINK对线路的距离保护建立仿真模型，使距离保护成功仿真。

仿真结果表明：对距离保护建立的仿真模型能够被正确运行，且可以正确地表示不一样类型的短路故障并根据所给不一样的故障发出动作信号让断路器跳闸以实现对线路的保护。

关键词距离保护；方向阻抗继电器；建模；仿真AbstractWhen the power system runs, there are often all kinds of fault leading to that the system can’t run correctly. Of all the faults, the most dangerous and most common fault is the short circuit fault. In case of faults, the power system must be fast and selective to remove the component of fault, then you need to install protection devices to protect the electrical components. Distance protection is an effective method to locate the point of fault in the relay.According to the basic principle and structure of distance protection of transmission line, this paper makes a mathematical model of directional impedance relay in the distance protection and uses SIMULINK to establish a distance protection simulation model of transmission line in MATLAB. It makes the three-stage distance protection emulation realize. Simulation results show that: the three-stage distance protection simulation model can run correctly, and correctly represent different kinds of short circuit fault . According to the different kinds of fault, it can also send the correct signal to make the breaker disconnect so that it can protect the transmission line.Keywords Distance protection Directional Impedance Relay Modeling SIMULINK目录1 绪论 (1)1.1 本课题的背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 本文的主要内容 (3)2 距离保护 (4)2.1距离保护的基本原理和构成 (4)2.2 阻抗继电器 (5)2.3 距离保护的整定原则 (6)3 输电线路距离保护建模 (8)3.1 方向阻抗继电器的数学模型 (8)3.2 方向阻抗继电器的仿真模型 (9)3.3 方向阻抗继电器的仿真结果 (15)4 输电线路距离保护仿真 (17)4.1 MATLAB、SIMULINK简介 (17)4.2 距离保护仿真模型的建立 (18)4.3 距离保护模块的构建 (24)4.4 距离保护仿真结果 (29)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)1 绪论1.1 本课题的背景和意义当电力系统运行的时候，时常会出现各种使得系统不能够正常运作的故障，各种类型的短路故障就是最危险也是最普通的故障。

基于PSCAD.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 poweｒｓysteｍdistａｎce protectioｎsimulatｉｏn bａｓed ｏｎPSCAD４。

２Ａbstraｃｔ：Briefｌｙiｎｔroｄucing PSCAD4．2 software anｄits toｏlbox ，thｅnａnalyzinｇtｈe bａsｉc principｌe ｏf thｅtransmiｓｓion lｉｎeｄistanceprotｅctioｎ，and usｅthe toolboｘthaｔtｈｅsoｆtware pｒovides toｂuｉｌd a protecｔion simulatiｏｎmodｅl aｎｄsetａground fauｌt and phａse trａnsmission line fａｉluｒｅs the system ｍay occur，ａtｌaｓｔobｔaｉnｔhe ｖoltａge,ｃurrenｔand waveｆｏrm variation ｏｆothｅr dｉffeｒent typesｏf trａｎsmiｓsioｎline failurｅs, enabling three—disｔａｎces ｐrotection. Simulatｉon waveｆorm rｅsulｔs shoｗed thaｔ: usｉngｔhe mｏdeｌof ｔhe ｓoftwａrｅisaccurａtely aｂlｅｔｏｅｓtaｂliｓh ｔhｅreactiｏn ｍｅｃhanism of tｈe ｄiｓtａｎce ｐrotecｔｉon , distaｎce proｔection deviｃｅcan qｕiｃkly respoｎd tothｅｃircuｉｔbreaｋerfailuｒe signal and act on it to aｃhiｅve ｐrotｅctｉon of transmｉssioｎlｉｎes 。

电力仿真软件pscad需注意的问题

简单例子，设模块两输入一输出，输入的名称定义为in1和in2，输出为out!一行的开始的感叹号表示本行为注释!输入输出端口的变量前面需要加一个$符号if($in1>$in2) then$out=$in1elseif($in1<$in2) then$out=$in2else$out=0EndifPscad有2种方法可以保存采样数据。

一是recorder，另外一种是channel save。

第一种方法最为常用，也最方便，平时应用已足够了。

第二种方法则在特定的情况下能发挥奇效。

先说recorder。

重点讲一下其中的几个设置。

1. Recording Time Step：必须是整数，小数位一律没用。

比如说60Hz，64采样点/周波，输入260就行了，输入260.42和输入260是一个效果的。

最大采样时间精度是1微妙，如果需要更小的采样周期，可以使用第二种方法。

2. Output file format：一般选RTP，或COMTRADE99。

其中RTP格式简单，但是一些情况下，某些采样点会以xxxxxx保存，如果发生这种情况，把对应采样channel中的pt or ct ratio 改成一个很大的值，例如10000，重新运行就可以了。

COMTRADE99的格式复杂一些，但是不会出上面的错误。

3. Analog Output Maximum：现在采样要16位吧，2的16次方-1=65535。

缺省的4096是12位采样精度，我感觉4095更对，设计人员少硬件知识：-（。

4. 如果某个channel之前有ct或pt模块，别忘了给相应的channel选择二次测，并填写正确的pt or ct ratio。

5. System Frequency：具体没有什么用处，50，60对数据没影响，只是会在数据文件中保留这个频率。

6. 其他的缺省值就可以了。

需要注意几点：1. 模块外部有采样起始和终止时间的控制。

仿真如果在采样终止时间之前人为终止，则数据文件是.nam的临时文件，不能解读。

继电保护仿真实验报告

继电保护数字仿真实验报告姓名：班级：班学号：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）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；如图一所示：其中蓝、绿、红分别为A、B、C三相电压，单位为kV如图二所示：其中蓝、绿、红分别为A、B、C三相电流，单位为kA（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。

A-G接地距离保护：图三图四5.实验分析（1）dist_protection所设是何故障，由何种距离保护动作；答：由图可知，图三中的a相测量阻抗轨迹线和整定阻抗圆相交，图四中两条测量阻抗轨迹线和整定阻抗圆不相交。

应该是a相接地故障，而且由接地距离保护动作。

（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;答：不一致，由线路参数可得线路阻抗角为85.98。

6.进一步思考（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。

要求上交满足（1）（2）项的仿真示例。

（1）重新设置1段整定阻抗：设为r=50的全阻抗圆，即圆心位于原点处：（2）改变线路故障位置：B1 closed，B2 Relay图七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设置合闸角，初始设为0，如图1所示；b.图1. 合闸角设置c.改变下面模块的设置时间从而改变空载合闸时的剩磁（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。