继电保护建模与仿真
刍议电力系统中继电保护装置及其仿真实现技术要点
刍议电力系统中继电保护装置及其仿真实现技术要点摘要：电力系统中继电保护仿真系统是应用比较广泛的一种科学有效的培训手段，保护仿真的任务是模拟保护装置的配置原理以及一些保护行为。
现主要根据通用保护模型，分别应用于线路保护、母线保护、变压器保护仿真，并对每一个具体保护进行分析与探讨。
关键词：电力系统；继电保护装置：仿真系统：实现技术要点根据保护通用模型来实现各种保护装置的功能。
设立保护总的故障入口，另外把保护分为4大模块，分别是线路、变压器、母线和发电机，每一种模块中包含了一些具体的保护函数实现各自的功能。
本文通过了解继电保护仿真系统的分类及组成对事故中继电保护装置动作行为和线路保护及其仿真原理进行分析。
1 继电保护系统仿真技术的分类1．1 数模混合仿真技术电网重要的发电机、电动机等旋转设备采用数学模拟方法，重要的变压器、线路元件和直流输电系统采用物理模拟方法，其他电网元件及特性采用全数字实时仿真系统模拟，通过功率连接技术实现全数字实时仿真与物理仿真装置的连接，从而构成兼有物理和数字模拟技术特点，并且能够突破模拟规模限制为特征的实时电力系统数模混合仿真模拟。
该技术是实现大电网关键技术突破的重要依托之一，是实现电网关键仿真模拟功能的重要试验验证手段之一。
1．2 动态模拟仿真技术具有多年的动态模拟仿真技术研究经验，可以实现l000 kV及以下交流系统，800 kV直流输电系统及交直流混合输电系统、变压器、并联电抗器、固定及可控串补、数字式电压、电流互感器等的动态模拟。
可开展继电保护和安全自动装置的试验研究；保护控制装置与通道的联合测试；负荷模型、发电机及其励磁系统参数的试验研究：可控电抗器、静止无功补偿、故障限流器等新型设备的性能及对系统影响的试验研究。
1．3 建模技术采用统计综合法、总体辨测法、故障拟合法等技术，开展负荷模型建模研究及SLM 综合负荷模型适应性研究；结合机组励磁及PSS参数实测、调速系统实测技术研究工作，进行大电网发电机控制系统仿真建模及校核技术研究。
电力系统继电保护及仿真说明书
青岛理工大学琴岛学院课程设计说明书青岛理工大学琴岛学院教务处课题名称： 系 部： 专业班级： 学 号： 学 生： 指导老师：电力系统继电保护及仿真机电工程系2017 年11 月20 日电力系统继电保护课程设计评阅书目录1引言 (1)1.1 故障概述 (1)1.2故障类型 (1)2电力系统模型 (2)3电力系统仿真模型的建立与分析 (3)3.1 电力系统仿真模型 (3)3.2仿真参数设置 (4)3.3 仿真结果分析 (4)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)1 引言1.1 故障概述短路是电力系统的严重故障。
所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生系统通路的情况。
电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。
其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。
例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10〜15倍。
大容量电力系统中，短路电流可达数万安。
这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。
供电网络中发生短路时,很大的短路电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏,同时使网络内的电压大大降低,因而破坏了网络内用电设备的正常工作.为了消除或减轻短路的后果,就需要计算短路电流,以正确地选择电器设备、设计继电保护和选用限制短路电流的元件。
1.2 故障类型三相系统中发生的短路有 4 种基本类型：三相短路，两相短路，单相对地短路和两相对地短路。
其中，除三相短路时，三相回路依旧对称，因而又称对称短路外，其余三类均属不对称短路。
在中性点接地的电力网络中，以一相对地的短路故障最多，约占全部故障的90％。
在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。
为了保证电力系统运行的功能和质量，在设计、分析和研究时必须保证系统的静态和动态特性。
现代电力系统是一个超高压、大容量和跨区域的巨大的联合系统，电力系统事故具有突发性强、维持时间短、复杂程度高、破坏力大的特点，因而使得事后对故障原因分析、查找变得尤其困难。
基于ETAP仿真软件的电力系统继电保护仿真分析
前言电力系统中的各种设备，由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作，或由于雷电、外力破坏等影响，可能发生故障和不正常运行情况。
电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除，或者发出各种信号。
电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高，各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。
现有的继电保护设备存在调试方法效率低，调试过程复杂，认为因素影响大，调试生产在同一场地完成设备，这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。
电力系统是一个系统工程，其自动化产品需经组屏使用，对整屏仅仅采用人工对线是不够的，为了提高整屏质量，要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验，相对于原来的调试方式，投资少，体积小，接线方式更改方便，并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要，为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统。
继电保护随着电路系统的发展孕育而生，随着科技的发展，保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置，再到日前广泛应用的微机保护，新技术的应用在其中起到了积极的作用。
而目前电力系统的整定计算，多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线，工作耗时较长，效率较低。
ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件，该模块可有效应用于继电保护整定计算，方便校验，并且可以对任意支路生成时间电流曲线（TCC曲线），可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。
本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真，首先利用ETAP进行建模，然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真，进行短路计算，获取继电保护整定所需要的数据，然后选取合适的保护方案，最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真，校验方案的可行性。
11.电力系统继电保护概述1.1电力系统继电保护的作用输电线路、变压器、供电网络和用电设备组成了供用电系统。
研究电力系统动态仿真中的继电保护建模
研究电力系统动态仿真中的继电保护建模电力系统发展迅速，同时也面临着很多问题。
针对目前电力系统普遍缺少对继电保护模型的系统化建模以及准确描述继电保护器件的动态特征等问题，本文通过分析电力系统动态仿真中继电保护模型的现状，对继电保护模型的建模方法进行综合分析，在虚拟继电器的基础上进而提出继电保护模型的建模方法。
文中系统地介绍了逻辑层次清晰的建模方法，并且有效实现了电力系统中的继电保护模型的动态仿真模拟，以期为相关继电保护领域提供可参考的资料。
【关键】电力系统;动态仿真;继电保护;建模方法1、引言电力系统运行过程的稳定，直接关系到社会经济发展以及居民生活的用电需求，而继电保护装置作为电力系统中最关键的组成之一，其安全稳定运行能够避免发生大规模的电力故障。
继电保护装置，不仅能快速分析排除发生故障的器件，还能维护电力系统的稳定运行。
但是，目前对于继电保护装置的系统化研究缺少相应的分析工具，进而导致无法描述继电保护装置在发生电力系统故障时起到的真实作用以及其动态行为对于电力系统的稳定运行的影响。
因此，建立电力系统动态仿真中的继电保护模型来真实描述其作用，这对于提高电网的稳定性具有非常重要的作用。
本文在虚拟继电器的基础上，研究了电力系统中动态仿真中的继电保护模型，并提出了一种逻辑层次分明、逻辑清晰的建模方法，对继电保护器件进行分层次的建模，有效的降低了继电保护模型的建立的复杂性。
另外，该建模方法还能降电网故障时的动态特征真实系统地反映，对维护电力系统的稳定性研究起到重要的作用。
2、电力系统仿真程序中继电保护模型的发展现状对于动态仿真中的继电保护模型，并未完全应用于电力系统，部分电力系统仍然依据设定的时间来对开关进行控制实现对电网的保护作用，而少部分电力系统仿真程序提供了简单的模型，进而对电力系统进行简单的保护功能。
目前，电力系统仿真程序软件中主要包含PSASP、BPA、PSS/E、NETOMAC以及EUROSTAG等，各仿真软件发展状况不同，具体现状如表1所示。
中低压配网继电保护配置
3.2.3 参数计算及设置
①线路保护 （1）主保护——电流速断保护 按大于最大运行方式下线路末端母线 Bus7 三相短路时电流整定：
������������������������ = ���������������������������������(���3.���)��������������� = 1.3 × 1120 = 1456A
3.1.2 选择理由：
110KV 以下电压等级的电网，主要承担供配电任务，发生单相接地后为保 证继续供电，中性点采用非直接接地方式；为了便于几点保护的整定配合和运 行管理，正常时单侧电源供电的运行方式，其主保护一般由阶段式动作特性的 电流保护担任。
3.1.3 参数计算及设置
①线路保护 （1）电流速断保护 按大于最大运行方式下线路末端母线 Bus3 三相短路时电流整定：
3#变压器 35/10.5 29.5kw 6.75%
3.15MVA
4#变压器 35/10.5 37.29kw 7.47%
5MVA
由公式：
P
3I
2R
S2 U2
R
R
PU S2
2
Uk %=
3IX UN
SN X UN2
100
X Uk %U N 2 100SN
归算到高压侧：
R1
=1.79Ω，
X 1
=
������������������������ ������������������ ������������������
������������.������������������
=
1.2 × 1.5 0.85
×
35.4
=
基于OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真
基于OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真摘要：智能变电站结合网络技术高度应用效果进行系统监控综合控制下的继电保护，包括内部的数据源与传输方式的修正，实现了较大规模的变化，内部有机性能按照一定可靠性规律进行必要的信息接通，保证智能变电站在各报文通信机制的支配下进行OPNET仿真层级IED设备的建模，实现关于继电保护的数据采集整理以及保护算法、出口的全过程仿真演示。
在实际应用过程中，需要验证内部程序的可行性和有效性，保证必要的定量分析处理机能下研究工具应用价值的拓展程度，实现整体继电保护建模仿真技术在电力能源的开辟以及应用水平的提升。
关键词：OPNET仿真；智能变电站；继电保护；建模与仿真在标准数字化处理模式结构的严格规范下，具体的变电站关于智能处理功能方面的特征得到了有机的控制，其中涉及的变换式以太网与光缆组成的通信系统替代功能伴随着二次连接的电缆回路系统进行自我约束，实现通信网络环境下各个设备的连接效果和功能展现。
其中，关于过程分析的具体采样值报文以及跳闸指令的传输安排，需要高度衡量实际设备的敏感程度和可靠性质，然后合理估计不同变电站的类型和主接线方式进行实时的层级网络维护，确保在OPNET 仿真技术的支持下，关于必要的实时信息监控与研究能够深入，实现整个变电系统的单个间隔过程网络的仿真模拟操作，保证宽带延时流量的节点控制功能的实现，促进局域网操作在整个变电结构的保护作用。
1 OPNET仿真技术在通信网络不断延伸改进的阶段下，面对不同变电设备在具体的设计层面的展现形式以及开发研究领域的深入效果，需要根据对象的实际建模方法进行系统的开发，包括面对对象的图形化编辑操作处理程序，需要保证在必要的网络技术设备的引导下进行可视化原型设计的拓展，关于设计编辑工具的提供往往可以实现内部网络建模在仿真运行的高度效果，结合不同节点下的进程编辑处理手段实现高层次的管理节能水准。
而网络模型在进行拓扑结构的描述环节中往往会自行结合互连模块构成的模式进行过程的深入研究，确保不同语言状态描述下的命令仿真处理。
基于DIgSILENT的继电保护建模仿真分析
第３５卷第７期２０１９年７月电力科学与工程ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ ３５ꎬＮｏ ７Ｊｕｌ.ꎬ２０１９收稿日期:２０１９－０３－０６基金项目:河南省科技攻关项目(１８２１０２２１０３３５)作者简介:阿旺多杰(１９９１ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向为分布式发电技术ꎻ熊军华(１９７３ )ꎬ女ꎬ教授ꎬ主要研究方向为电力系统规划与安全运行ꎻ姜耀鹏(１９９４ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向为分布式发电技术ꎻ史宏杰(１９９５ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向为电力系统运行ꎮｄｏｉ:１０ ３９６９/ｊ ＩＳＳＮ １６７２－０７９２ ２０１９ ０７ ０１２基于ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ的继电保护建模仿真分析阿旺多杰１ꎬ２ꎬ熊军华１ꎬ姜耀鹏１ꎬ史宏杰１(１.华北水利水电大学电力学院ꎬ河南郑州４５００４５ꎻ２.西藏职业技术学院ꎬ西藏拉萨８５０００)摘㊀要:ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ(ＤｉｇｉｔａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ)是一款专门用于电力系统的集成分析软件ꎬ继电保护仿真功能是该软件众多功能中的一项辅助功能ꎮ电力系统故障仿真可有效预判大面积的停电事故ꎬ能够最大程度的降低风险ꎬ提高电力系统运行的可靠性和安全性ꎮ以过流保护㊁双电源保护和距离保护为例ꎬ介绍了ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ平台下继电保护建模原理和具体过程ꎬ并通过仿真验证了该平台上进行继电保护仿真的有效性ꎮ关键词:ＤＩｇＳＩＬＥＮＴꎻ继电保护ꎻ过流保护ꎻ距离保护ꎻ双电源保护ꎻ仿真模型中图分类号:ＴＭ７４３ꎻＧ４３４ꎻ㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７２－０７９２(２０１９)０７－００７４－０５ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＤＩｇＳＩＬＥＮＴＡＷＡＮＧＤｕｏ￣ｊｉｅ１ꎬ２ꎬＸＩＯＮＧＪｕｎｈｕａ１ꎬＪＩＡＮＧＹａｏｐｅｎｇ１ꎬＳＨＩＨｏｎｇｊｉｅ１(１.ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒꎬＺｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００４５ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＴｉｂｅｔＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅꎬＬｈａｓａ㊀４５００４５ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＤＩＧＳＩＬＥＮＴ(ＤｉｇｉｔａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ)ｉｓａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｆｏｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｉｎｗｈｉｃｈＲｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓａｎａｕｘｉｌｉａｒｙｆｕｎｃｔｉｏｎ.Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｆａｕｌｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｄｉｃｔｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｐｏｗｅｒｏｕｔａｇｅａｃｃｉｄｅｎｔｓꎬａｎｄｔｈｕｓｍｉｎｉｍｉｚｅｒｉｓｋｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬｄｕａｌｐｏｗｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｔａｋｅｎａｓｅｘａｍｐｌｅｓ.ＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｕｎｄｅｒＤＩｇＳＩＬＥＮＴｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＤＩｇＳＩＬＥＮＴꎻｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎻｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎻｄｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎻｄｕａｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎻｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ㊀第７期㊀阿旺多杰ꎬ等:基于ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ的继电保护建模仿真分析㊀０㊀引言㊀㊀随着电力系统中新技术的不断应用以及可再生能源渗透率不断提高ꎬ其运行方式日益复杂ꎬ使继电保护运行分析格外困难[１]ꎮ在这种情况下ꎬ仿真分析是最为经济有效的方式ꎮ现有的继电保护仿真研究主要以ＰＳＣＡＤ平台为主ꎬ文献[２]提出了一种配电网继电保护一㊁二次侧联合数字仿真系统ꎬ利用ＰＳＣＡＤ自定义接口模块和ＶＣ＋＋平台建立其仿真模型ꎮ文献[３]利用ＭＡＴＬＡＢ/ＳＩＭＵＬＩＮＫ平台ꎬ建立反时限过电流继电器的模型ꎬ并对不同类型的故障进行了测试ꎮ文献[４]利用ＰＳＣＡＤ软件ꎬ仿真分析了光伏电源接入时ꎬ对继电保护动作和重合闸的影响ꎬ并提出整定建议ꎮ文献[５]提出了一种１０ｋＶ配电网中接入大量ＤＧ时的继电保护综合改进方案ꎬ并通过仿真验证了该方案的有效性ꎮＤＩｇＳＩＬＥＮＴ软件因其全新的数据管理理念㊁高度图形化的操作界面以及海量的电气元器件模型ꎬ使建模和仿真相较于其他类似功能软件更加简便ꎬ并且运行速度极快ꎬ尤其在含有新能源电力系统仿真中该软件得到了大量应用[６－９]ꎮ此外ꎬ该软件还可以通过和ＭＡＴＬＡＢ联合仿真ꎬ结合了ＭＡＴＬＡＢ在控制系统的建模优势ꎮ１㊀仿真流程㊀㊀在ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ平台建立继电保护仿真模型的一般流程如图１所示ꎮ图１㊀继电保护仿真流程为进行继电保护仿真ꎬ首先对已构建的网络拓扑进行潮流计算ꎬ通过观察结果框㊁线路和母线等的颜色ꎬ确定网络参数是否合理ꎮ然后根据保护类型从库中添加不同的继电器ꎬ按照继电器的插槽要求ꎬ添加电压或电流互感器ꎮ在整定继电器参数时ꎬ可利用ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ短路计算工具ꎬ计算母线或线路上任一点的不同类型㊁不同运行方式以及不同标准下的短路电流ꎮ其计算结果可用于确定继电器㊁熔断器等参数的整定ꎮ详细的继电器架构介绍ꎬ可参考ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ帮助手册ꎮ最后ꎬ在不同的位置设置短路事件ꎬ利用ＲＭＳ仿真工具ꎬ验证保护能否满足三性要求ꎮ２㊀三段式电流保护[１０]㊀㊀在ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ上建立如图２所示的１０ｋＶ配电网拓扑ꎬ节点Ｂ１至Ｂ４的距离分别为２ｋｍ㊁５ｋｍ㊁１ｋｍꎬ负荷分别为０ １ＭＷ㊁０ １ＭＷ㊁０ ０５ＭＷ㊁０ ０８ＭＷꎬ线路采用ＩＥＣ标准电缆１０ｋＶ/Ａｌ/ＰＥ/ＮＡ２ＹＳＹ/１ˑ１２０ｒｍꎬ其额定电流为０ ３１ｋＡ㊁正序阻抗为０ ２８ø２３ ７ʎΩ/ｋｍꎮ１０ＭＶＡ的变压器将１０ｋＶ降为０ ４ｋＶ供给负荷４ꎮ电流互感器变比为１２０Ａ/１Ａꎮ继电器模型选择通用正序过电流继电器ＰｈａｓｅＩ>/Ｉꎬ如图３所示ꎬ该模型包含测量模块㊁过电流模块㊁延时模块和逻辑判断模块ꎮ图２㊀三段式电流保护图３㊀过流继电器架构(１)电流Ⅰ段利用短路计算工具ꎬ分别计算节点Ｂ２㊁Ｂ３㊁Ｂ４处的短路电流ꎬ可根据式(１)得出二次侧的电流Ⅰ段整定值ꎮ５７㊀㊀电力科学与工程㊀２０１９年Ｉｓｅｔ.ＱＦ>ＩｋＢ.ｍａｘ＝ＥＺｓｍｉｎ＋ＺＢ１－Ｂ２Ｉｓｅｔ.ＱＦ＝ＫｒｅｌＩｋＢ.ｍａｘＫｒｅｌ＝１ １~１ ２Ｉｏｐ＝ＩｓｅｔｎＴＡＫｃｏｎìîíïïïïïï(１)式中ꎬＺｓｍｉｎ为系统的最小阻抗ꎻＺＢ为线路的阻抗ꎻＩｓｅｔ.ＱＦ为一次侧断路器开断电流ꎻＩｋＢ.ｍａｘ为本条线路末端最大运行方式下的短路电流ꎻＩｏｐ为启动电流ꎻＫｃｏｎ为接线系数ꎻ二次侧星型连接时为１ꎻ二次三角形连接时为根号三倍ꎻｎＴＡ为互感器变比ꎮ(２)电流Ⅱ段电流Ⅱ段的保护范围包含下一条线路的一部分ꎬ为满足选择性ꎬ从线路的最远端开始ꎬ根据式(２)推算出一次侧的开断电流和延时时间ꎮＩⅡｓｅｔ.ＱＦ１＝ＫｒｅｌＩⅠｓｅｔ.ＱＦ２Ｋｒｅｌ＝１ １~１ ２ｔⅡｓｅｔ.ＱＦ１＝ｔⅡｓｅｔ.ＱＦ２＋ｔｔ＝０ ３~０ ６ｓ{(２)式中ꎬＩｓｅｔ.ＱＦ１为本条线路的电流Ⅱ段断路器动作电流ꎻＩＩｓｅｔ.ＱＦ２为下一条线路的电流Ⅰ段断路器动作电流ꎻＫｒｅｌ为可靠系数ꎻｔⅡｓｅｔ.ＱＦ为延时时间ꎮ(３)电流Ⅲ段电流Ⅲ段的保护范围应包括线路的全长ꎬ从线路最远端开始整定ꎬ根据式(３)计算电流Ⅲ段一次侧断路器开断电流ꎮＩｓｅｔ.ＱＦ１＝ＫｒｅｌＫＭｓＫｒｅＩＬ.ｍａｘＫｒｅ＝ＩｒｅＩｏｐ<１ꎬＫｒｅｌ＝１ １５~１ ２５ｔｓｅｔ.ＱＦ１>ｔｓｅｔ.ＱＦ２>ｔｓｅｔ.ＱＦ３ìîíïïïïïï(３)式中ꎬＫＭｓ㊁Ｋｒｅｌ㊁Ｋｒｅ分别为电动机自启动系数㊁可靠系数以及继电器返回系数ꎬＩＬ.ｍａｘ为负荷最大电流ꎬＩｓｅｔ.ＱＦ１为本条线路断路器动作电流ꎬｔｓｅｔ.ＱＦ为断路器动作延时时间ꎮ根据以上公式ꎬ计算出每个继电器动作电流ꎬ并在１ｓ时刻ꎬ不同位置设置短路事件ꎬ得到图４所示的仿真效果ꎬ其中图ｃ)为Ｂ２处发生短路时ꎬ由于不在电流Ⅰ段的保护范围内ꎬ因此延时０ ９ｓ后电流Ⅱ段保护动作后的输出信息ꎮ３㊀双电源保护[１０]㊀㊀图５为１０ｋＶ双电源保护仿真拓扑ꎬ节点Ｂ１至Ｂ３的距离分别为２ｋｍ㊁３ｋｍꎬ负荷为０ ０６ＭＷ㊁０ ２ＭＷ㊁０ ２ＭＷꎮ如图６所示ꎬ继电器模型图４㊀过流保护仿真效果选择通用方向继电器Ｒｅｌ￣Ｉｏｃ￣Ｄｉｒｅｘｔｓｔꎬ该模型包含测量模块㊁过流模块㊁功率方向判断模块和逻辑判断模块ꎬ其动作条件为式(４)ꎮ－９０ʎ<ａｒｇＵｋＩｋ<９０ʎ(４)图５㊀双电源保护图６㊀方向继电器运行扇区和架构㊀㊀网络中除了电源测的断路器ＱＦ１和ＱＦ３处之外ꎬ其余均要装设功率方向继电器ꎮ整定时将网６７㊀第７期㊀阿旺多杰ꎬ等:基于ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ的继电保护建模仿真分析㊀络看成两个单电源辐射网络ꎬ从右侧电源开始整定继电器１/２/４ꎬ再从左侧电源开始整定继电器３/５/６ꎮ此外ꎬ当线路１上发生短路时ꎬ由于ＱＦ１和ＱＦ１２短路电流几乎相同ꎬ因此ＱＦ１应增加一个延时时间ꎬ即ｔＱＦ１＝ｔＱＦ１２＋Δｔꎮ同理ꎬＱＦ３也应增加一个延时时间ꎬ即ｔＱＦ３＝ｔＱＦ３２＋Δｔꎮ设置３ｓ时刻发生短路时ꎬ断路器的动作信息ＱＦ３延时０ ３ｓ后动作ꎮ４㊀距离保护㊀㊀距离保护[１０]相比过电流保护ꎬ不受系统运行方式的影响ꎬ且灵敏度高ꎬ广泛应用在输电网ꎮ在ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ平台上建立图７所示的１１０ｋＶ输电网络拓扑ꎬ其中节点Ｂ１至Ｂ４的距离分别为４０ｋｍ㊁３０ｋｍ㊁２０ｋｍꎮ图７㊀距离保护线路采用ＩＥＣ标准电缆１１０ｋＶ/Ｃｕ/ＶＰＥ/Ｎ２ＸＳ(ＦＬ)２Ｙ１ｘ１０００ＲＭ/５０ꎬ其额定电流为０ ９６３ｋＡꎬ正序阻抗为０ １２ø８０ʎΩ/ｋｍꎮ电压互感器变比为１００Ｖ/１Ｖꎬ电流互感器变比为１０００Ａ/１Ａꎮ如图８所示ꎬ继电器采用通用圆特性阻抗继电器ＧＥＤｉｓｔａｎｃｅꎬ该模型包括测量模块㊁三块距离模块㊁两块延时模块㊁逻辑判断模块ꎬ可完成三段式距离保护ꎮ图８㊀阻抗继电器架构(１)距离Ⅰ段距离Ⅰ段为无延时速断段ꎬ保护范围应包括线路全长的８０％ꎬＤＩｇＳＩＬＥＮＴ上能够自动计算本条线路的阻抗值ꎬ利用该值可根据式(５)整定阻抗继电器的参数ꎮＺｓｅｔ＝ＫｒｅｌＺＢꎬＫｒｅｌ＝０ ８~０ ８５(５)式中:Ｚｓｅｔ为距离Ⅰ段整定阻抗ꎻＺＢ为本条线路总阻抗ꎻＫｒｅｌ为可靠系数ꎮ(２)距离Ⅱ段为了满足选择性ꎬ距离Ⅱ段为带延时速断保护ꎬ保护范围应覆盖下一条线路ꎬ式(６)为距离Ⅱ段整定方法ꎮＺｓｅｔ.１＝Ｋｒｅｌ(ＺＢ＋Ｚｓｅｔ.２)Ｋｒｅｌ＝０ ８ｔ１＝ｔ２＋ΔｔꎬΔｔ＝０ ３~０ ６ｓ{(６)式中:Ｚｓｅｔ.１为本条线路距离Ⅱ段整定阻抗ꎻＺｓｅｔ.２为下一条线路的距离Ⅰ段整定阻抗ꎻｔ１为本条线路距离Ⅱ段动作时间ꎻｔ２下一条线路距离Ⅱ段动作时间ꎮ(３)距离Ⅲ段距离Ⅲ段保护ꎬ按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定ꎬ可利用式(７)整定ꎬ其保护范围应包括本条线路全长以及下一条线路的２０％ꎮＺＬ.ｍｉｎ＝ＵｍｉｎＩＬ.ｍａｘＺｓｅｔ＝ＫｒｅｌＺＬ.ｍｉｎｃｏｓφｓｅｎ－φＬ()ｔ１＝ｔ２＋Δｔìîíïïïïïï(７)式中:φｓｅｎ为方向继电器灵敏角ꎻφＬ为负荷阻抗角ꎮ根据上述整定方法ꎬ设置重复阻抗及达到乘数ꎬ即设置保护安装点到本条线路末端阻抗和保护范围ꎮ图９为１ｓ时刻设置短路事件ꎬ得到的仿真结果ꎮ７７㊀㊀电力科学与工程㊀２０１９年图９㊀距离保护仿真５㊀结论㊀㊀本文通过３个算例ꎬ介绍了ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ平台上进行继电保护仿真的一般过程和原理ꎮ尽管继电保护仿真是该软件的一项辅助功能ꎬ但ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ提供了过流㊁方向㊁距离㊁零序㊁欠压和欠频保护等众多模型ꎮ其高度图形化的操作界面㊁海量的精细化模型以及可自定义模型的功能ꎬ可以更好的模拟电力系统故障时候的运行状态ꎬ为继电保护研究㊁教学㊁电力系统运行及规划等方面带来了极大的便利ꎮ参考文献:[１]ＺＨＡＮＧＢＡＯＨＵＩꎬＨＡＯＺＨＩＧＵＯꎬＢＯＺＨＩＱＩＡＮ.Ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｓｍａｒｔｇｒｉｄ[Ｊ].ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭｏｄｅｒｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓꎬ２０１６ꎬ１(１):１２１－１２７.[２]ＹＡＬＩＬꎬＹＵＮＺꎬＳＨＡＯＲＯＮＧＷ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｉｍａｒｙａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｏｍｂｉｎｅｄｄｉｇｉｔａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１７ꎬ４５(１３):１２４－１２９.[３]ＨＵＳＳＩＮＮＨꎬＩＤＲＩＳＨꎬＡＭＩＲＲＵＤＤＩＮＭꎬｅｔａｌ.Ｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｖｅｒｓｅｔｉｍｅｏｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔｒｅｌａｙｕｓｉｎｇｍａｔｌａｂ/Ｓｉｍｕｌｉｎｋ[Ｃ]//２０１６ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳｙｓｔｅｍｓ(Ｉ２ＣＡＣＩＳ).ＩＥＥＥꎬ２０１７.[４]郭楠ꎬ白丽娜.光伏电源接入对继电保护及重合闸的影响与建议[Ｊ].电力系统及其自动化学报ꎬ２０１６(Ｓ１):１３８－１４０.[５]黄大为ꎬ潘波.考虑ＤＧ接入位置和容量的配电网保护综合改进方案[Ｊ].电力系统保护与控制ꎬ２０１６ꎬ４４(１７):６４－７０.[６]张晓平ꎬ郑文杰ꎬ陈辉ꎬ等.基于ＤＩｇＳＩＬＥＮＴ的风电储能系统建模与仿真[Ｊ].可再生能源ꎬ２０１５(１):６３－６７.[７]ＫＹＥＳＳＷＡＭꎬＨÜＳＥＹＩＮＫ.ÇＡＫＭＡＫꎬＵＷＥＫÜＨＮＡＰＦＥＬꎬｅｔａｌ.Ｐｏｓｔｅｒａｂｓｔｒａｃｔ:ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｎｅｘｔｅｎｄｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｕｂｓｙｓｔｅｍｉｎｏｐｅｎｍｏｄｅｌｉｃａａｎｄｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗｉｔｈＤＩｇＳＩＬＥＮＴｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｙ[Ｊ].ＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ￣ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔꎬ２０１７(１):１－３.[８]ＲＡＳＯＬＪＭꎬＡＬＩＲＥＺＡＳꎬＭＥＨＤＩＳꎬｅｔａｌ.Ｏｐｔｉｍａｌｐｌａｃｅｍｅｎｔꎬｓｉｚｉｎｇꎬａｎｄｄａｉｌｙｃｈａｒｇｅ/ｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｆｂａｔｔｅｒｙｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｉｎｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｈｉｇｈｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＥｎｅｒｇｙꎬ２０１８ꎬ２２６:９５７－９６６.[９]ＰＥÑＡＬＢＡＭＡꎬＧＯＭＩＳ￣ＢＥＬＬＭＵＮＴＯꎬＭＡＲＴＩＮＳＭ.Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒａｎｏｆｆｓｈｏｒｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｐｌａｎｔｔｏｐｒｏｖｉｄｅｆａｕｌｔｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｃａｐａｂｉｌｉｔｙ[Ｊ].ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＥｎｅｒｇｙꎬ２０１７ꎬ５(４):１２５３－１２６１.[１０]贺家李.电力系统继电保护原理与实用技术[Ｍ].北京:中国电力出版社ꎬ２００９.８７。
水电站继电保护仿真研究
系统ｆ Ｊ １ ． 四川电力技术 ， ２ ０ ０ ３ ， （ ２ ） ： ４ ３ — ４ ６ ． ［ ２ ］ 冯 小玲 ， 郭袅 ， 谭建 成． 继 电保 护仿真系统 的现状及其应
用【 Ｊ ｊ ． 广 西 电力 ， ２ ０ ０ ４ ， （ ６ ） ： ５ ０ — ５ ６ ．
［ ３ ］ 胡青 ， 倪琼 ． 水 电站继 电保护 系统仿真建模研 究 ｌ Ｊ １ ． 电网 与清洁能源 ， ２ ０ ０ ９ ， ２ ５ （ ７ ） ： ６ ５ — ６ ９ ． ［ ４ ］ 杨晓军 ， 沈勇环 ， 郭征 ， 等． 开放式的继电保护动态特性仿 真系统ｌ Ｊ １ ． 电力 系统及其 自动化学报 ， ２ ０ ０ ３ ， １ ５ （ ６ ） ： １ — ４ ．
， ． 】 ≥ ｌ ＋ Ｋ（ ， ｒ — Ｉ ｒ ） Ｌ ＞ Ｌ
压器两侧电流迅速上升为短路电流 ，由于不满足差
动保护判据 ， 保护不动作。 南图４ 可以看出， 区内故障时， 变压器两侧 电流 急剧增加 ， 满足差动保护判据条件 ， 保护马上动作 ． 使变 压器 隔离 ， 故 障电流几 乎为０
过分析其相应的仿真波形研究接地电阻对系统故障
的影 响
２ 变 压 器 差 动保 护 仿 真
微机变压器差动保护 的差动元件采用分相差 动， 其动作具有 比率制定特性。 比率差动元件动作方 程 为Ｉ “ １ ：
≥ ≤ Ⅲ ｍ
图３ 变压器区外故障时高低 压侧 电流波形及跳闸信 号
由图３ 可以看 出，在０ ． １ ｓ ｉ ｌ ｔ 变压器区外故障 ， 变
以两相 接地 短 路 为例 ，将 故 障模 块设 置 为Ａ、 Ｂ 相 接
单相接地 、 两相短路 、 两相接地短路 、 ■相短路等故 障。对仿真模型分别设置了变压器区外和区内两相 短路故障， 所建立的保护模块可靠地动作于区内 ， 在 区外故障时可靠不动作 ， 其电压 、 电流和跳 闸信号 ， 如 图３ 所 示 和图４ 所 示
基于ETAP仿真软件的电力系统继电保护仿真分析
前言电力系统中的各种设备，由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作，或由于雷电、外力破坏等影响，可能发生故障和不正常运行情况。
电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除，或者发出各种信号。
电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高，各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。
现有的继电保护设备存在调试方法效率低，调试过程复杂，认为因素影响大，调试生产在同一场地完成设备，这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。
电力系统是一个系统工程，其自动化产品需经组屏使用，对整屏仅仅采用人工对线是不够的，为了提高整屏质量，要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验，相对于原来的调试方式，投资少，体积小，接线方式更改方便，并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要，为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统。
继电保护随着电路系统的发展孕育而生，随着科技的发展，保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置，再到日前广泛应用的微机保护，新技术的应用在其中起到了积极的作用。
而目前电力系统的整定计算，多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线，工作耗时较长，效率较低。
ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件，该模块可有效应用于继电保护整定计算，方便校验，并且可以对任意支路生成时间电流曲线（TCC曲线），可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。
本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真，首先利用ETAP进行建模，然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真，进行短路计算，获取继电保护整定所需要的数据，然后选取合适的保护方案，最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真，校验方案的可行性。
1.电力系统继电保护概述1.1电力系统继电保护的作用输电线路、变压器、供电网络和用电设备组成了供用电系统。
继电保护建模与仿真设计
线路继电保护整定计算和仿真，我们使用了Matlab 和Simulink ，它们常用于电力系统各个方面的仿真。
在输电线路研究中，有利用Matlab 对输电线路进行故障定位数字仿真的研究。
MATLAB主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言我的设计主要针对三段式电流保护中I 段保护的整定进行建模和仿真，还有关于方向性元件的建模的研究。
利用Matlab 和线路继电保护的内容，使用SimuLink 搭建了一个线路整定计算和方向性元件的模型，并且进行了相应的仿真，最后对仿真结果进行具体的分析，从而完成整个设计。
关键词：Matlab 、Simulink 、继电保护目录1 绪论 (1)2 输电线路电流保护I 段的整定计算 (2)2.1 电流速断保护 (2)2.2 电流保护I 段整定计算 (2)3 输电线路电流保护I 段的建模························ 3·3.1 Matlab 中Simulink 介绍 (3)3.2 输电线路电流保护I 段的建模 (4)4 方向性元件建模 (6)4.1 方向性元件建模 (6)4.2. 输电线路电流保护1.2 的构成·····················8·5 方向性电流保护进行仿真··························8·5.1 三相短路 (8)5.2 两相短路 (9)5.3 两相短路接地1·35.4 单相短路接地1·5 6 结论1·4 参考文献·151 绪论这次课程设计是关于电网方向性电流保护的建模与仿真，其中包括对输电线路电流保护进行I 段的整定和对电网的方向性电流保护进行建模与仿真。
分析OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真
分析OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真摘要：随着计算机技术的飞速崛起和中坚科技力量的更新换代，传统变电站已经开始逐步退出历史舞台，取而代之的是在计算机技术的基础上建立的智能变电站，开始在电力系统中得到广泛的应用。
通过对OPNET仿真技术在智能变电站中继电保护功能的应用，使得报文信息在对继电保护建模与仿真的过程中得以运用，通过OPNET仿真技术对继电保护器的模拟，实现数据收取、研究、计算到输出的模拟仿真，为智能变电站继电保护器的稳定运行提供保障。
本文通过对OPNET仿真技术的研究，分析探讨了该项技术在智能变电站继电保护中的应用。
关键词：OPNET仿真技术；智能变电站；继电保护；建模；仿真前言智能电网逐步成为了电力系统网络运行的重要节点，其中智能变电站通过将计算机技术和普通变电站相结合，节约了大量用地，符合智能电网发展的要求，在电网中的地位日益突显。
智能变电站的研究与应用之所以取得重要成果的关键在于对人工智能的应用。
人工智能所具有的搜集、储存和计算数据的功能，为网络仿真技术提供了技术支持和基础。
OPNET仿真技术通过利用互联网和大数据的作用，将变电站系统的功能设计和运行状态进行模拟仿真，并对其中的缺陷和不足进行分析改进，完善继电保护系统的性能。
其运用原理是把变电站中的各项元件和继电保护器用光纤联结在一起，通过局域网将数据转换为信息传输出去，不仅为报文信息的传输提供网络渠道，对变电站继电保护的稳定运行也提供了保障。
1.OPNET仿真技术1.1三层建模机制由节点域、过程域、网络域等三个层次所构建的OPNET模型就是三层建模机制。
节点域建模方法是基于节点的模块，节点模块中的每个节点执行的行为的一个特定方面，诸如数据生成、数据存储、数据处理或选取和数据传输等。
多种功效的组合节点模块完成相关节点。
利用有线抑或统计线进行连接，通过利用联合运用的模块，且当paeketstreams与统计导线两模块间的相关数据实际包流时，各用户能够模仿此处节点的举动。
基于ETAP仿真软件的电力系统继电保护仿真分析毕业设计论文
基于ETAP仿真软件的电力系统继电保护仿真分析前言电力系统中的各种设备，由于内部绝缘的老化、损坏或遇有操作人员的无操作，或由于雷电、外力破坏等影响，可能发生故障和不正常运行情况。
电力系统继电保护的任务就是自动、迅速、有选择性的将系统中的故障切除，或者发出各种信号。
电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高，各种科研单位和制造厂商在科研上的投入也越来越多。
现有的继电保护设备存在调试方法效率低，调试过程复杂，认为因素影响大，调试生产在同一场地完成设备，这造成了继电保护设备难于批量生产、调试。
电力系统是一个系统工程，其自动化产品需经组屏使用，对整屏仅仅采用人工对线是不够的，为了提高整屏质量，要求所有整屏在出厂前完成在运行环境下的各种实验，相对于原来的调试方式，投资少，体积小，接线方式更改方便，并能方便操作的实用化仿真系统显得非常重要，为此目的而使用继电保护仿真技术组成的系统称谓继电保护仿真测试系统。
继电保护随着电路系统的发展孕育而生，随着科技的发展，保护装置从最初的熔断器发展到晶体管继电保护装置，再到日前广泛应用的微机保护，新技术的应用在其中起到了积极的作用。
而目前电力系统的整定计算，多数设计及校验人员仍然完全靠手工计算及整定并手工绘制TCC曲线，工作耗时较长，效率较低。
ETAP软件]1[的继电保护配合模块是国际主流的继电保护配合仿真软件，该模块可有效应用于继电保护整定计算，方便校验，并且可以对任意支路生成时间电流曲线（TCC曲线），可以仿真任意点故障时继电器的动作顺序和动作时间。
本文利用ETAP软件对电力系统的继电保护设备配合进行仿真，首先利用ETAP进行建模，然后利用ETAP实现电力系统输电线路的故障仿真，进行短路计算，获取继电保护整定所需要的数据，然后选取合适的保护方案，最后利用ETAP 软件进行继电保护仿真，校验方案的可行性。
11.电力系统继电保护概述1.1电力系统继电保护的作用输电线路、变压器、供电网络和用电设备组成了供用电系统。
基于DIgSILENT的继电保护建模仿真研究
基于DIgSILENT的继电保护建模仿真研究张君宇;林睿;陶维青【摘要】DIgSILENT PowerFactory, a simulating software, is exclusively devised for electric power system analysis and control. Equipped with a rich electric component model, it has brought great convenience for research and study on power system with distributed generation. This paper introduces the modeling principle, general framework, and various functional modules in the simulation of relay protection based on DIgSILENT. By illustrating overcurrent protection and distance protection simulation, this paper presents the process of the application of DIgSILENT in relay protection simulation. And the effectiveness and correctness of relay protection simulation by using DIgSILENT is proved, demonstrating the advancement of the software in this field.%DIgSILENT PowerFactory软件是一款专门用于电力系统分析和控制的仿真软件,其附带的丰富电气元器件模型为含有分布式电源的电力系统研究和学习带来了极大的便利.介绍了基于该软件进行继电保护仿真的建模原理、一般建模架构及各种功能模块.并以过电流保护和距离保护为例,展示了利用该软件进行继电保护仿真的过程.通过仿真验证了利用DIgSILENT进行继电保护仿真的有效性和正确性,展示了软件在该应用领域的先进性.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2018(046)011【总页数】6页(P62-67)【关键词】DIgSILENT;继电保护;建模仿真【作者】张君宇;林睿;陶维青【作者单位】合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文电力系统的运行方式越来越复杂，给继电保护的运行分析带来很大困难[1]。
继电保护整定计算及定值仿真系统
继电保护整定计算及定值仿真系统摘要：继电保护整定计算及定值仿真系统的开发涵盖了继电保护整定计算与定值管理的全过程，有效解决了保护定值计算中过程繁杂、管理困难问题。
定值模拟功能能提前判断定值是否正确合理，还可模拟电网实际故障等。
关键词：继电保护；整定计算；定值仿真继电保护整定计算及定值模拟系统的开发应用，使整定计算人员从繁重的手工劳动中解放出来，从而提高了电网继电保护整定值的可靠性，方便优化保护定值。
基于此，本文重点论述了继电保护整定计算及定值仿真系统。
一、继电保护下整定计算具备的特点随着时代发展步伐，继电保护在理论和实践上都有了不小进步，同时，组成继电保护配置的零件、原料等都有了很大变化。
继电保护装置不再是先前那些笨拙、费事的样式，而是已慢慢向智能化、自动化、电子化、各种环节一体化方向发展。
继电保护有如此大的进步，因此整定计算工作也需配合继电保护的变化，努力寻求不一样方式，解决配合中出现的新问题。
如何才能更好地完成配合呢?很大程度上取决于整定计算工作人员，为保证工作正常完成，应对工作人员加强职业教育，增强他们的责任感，更为重要的是加强对电力系统知识的学习，确保全方位掌握继电保护相关知识。
继电保护构建下的整定计算会变化，这是由于所有保护装置习惯电力系统工作变化能力不是无限的。
电力系统运作时不是固定的，有时会不可避免地逾越原先的范围，这时就要适当改变整定计算。
为得到最合适的解决方案，要平衡继电保护各方面性能，这样看来，对继电保护的整定计算需结合多方面配置。
二、继电保护整定计算要求由于继电保护整定计算工作不能独立于继电保护工作，所以整定计算工作也必须满足“四性”要求。
即“可靠性”、“选择性”、“快速性”和“灵敏性”。
这“四性”既相辅相成、相互统一，又相互制约、互相矛盾。
继电保护整定计算在完成“四性”要求时，必须统筹考虑，不能片面强调一项而忽视另一项，以致“顾此失彼”。
三、软件的核心功能1、图形建模功能。
继电保护仿真系统的现状及其应用
继电保护仿真系统的现状及其应用The status-quo and applications ofsimulation system of relay protection冯小玲，郭袅，谭建成FENG Xiao-ling, GUO Niao，TAN Jian-cheng（广西大学电气工程学院，南宁530004）(Electrical Engineering Department OF Guangxi Univercity，Nanning530004，Guangxi)摘要：保证继电设备在出厂前都能在其运行环境下进行检验和试验已经成为了一个非常重要的问题。
文中综述了各种继电保护仿真技术及国内外应用状况，评述了这些技术的优缺点及国内外的解决方案。
关键词：仿真系统；模拟仿真；数字仿真系统；RTDSAbstract：It is important to checkout and test relay devices under the condition of system operation before outside of factory．This paper summarizes kinds of relay protection simulation technologies and their current application at home and abroad , introduces their advantages and disadvantages and their relevant solutions at home and abroad．Keywords：Simulation system；Analog simulator；Digital simulation system；RTDS1引言电力系统对继电保护设备的技术指标和产品质量的要求已越来越高，各科研单位和制造厂家在科研上的投入也越来越多。
继电保护数字仿真实验 (修复的) (修复的)
（5）使控制角为90度运行
由电压表的测量可知，Va的峰值为28.55V，因此设定Va=28.55V，此时控制角为90度，如下图所示：
①控制角为90度时变压器三相励磁电流的变化：
②控制角为90度时变压器两相励磁电流差的变化：
③控制角为90度时变压器三相磁通的变化：
三相测量电流的变化
③三相接地短路
三相测量电压的变化
三相测量电流的变化
④两相短路
三相测量电压的变化
三相测量电流的变化
⑤三相短路
三相电压的变化
三相电流的变化
（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。
（6）增大断路器断开时间（参见（3）b.），我们再次设置断开时间为0.25S，使断路器重新合上时的剩磁约为0，然后运行。
①消除剩磁后变压器三相励磁电流的变化（控制角为90度）：
②消除剩磁后变压器两相励磁电流差的变化（控制角为90度）：
②消除剩磁后变压器三相磁通的变化（控制角为90度）：
4.实验分析
（1）由图形简单分析单相励磁涌流的特点；
教材上图6.12及图6.14的间断角小于180度是因为讨论的是正向饱和的情况。若 ，则会发生反向饱和，情况与正向饱和类似，只是 时饱和最严重，励磁涌流达到最大；而在计算 时，式（6.46）的 前应加‘-’号，而 则取-0.7， 的单位为 < <2 。因此，试验中角度可以大于180°。
三．变压器纵差动保护
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）。
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摘要线路继电保护整定计算和仿真，我们使用了Matlab和Simulink，它们常用于电力系统各个方面的仿真。
在输电线路研究中，有利用Matlab对输电线路进行故障定位数字仿真的研究。
MATLAB主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言我的设计主要针对三段式电流保护中I段保护的整定进行建模和仿真，还有关于方向性元件的建模的研究。
利用Matlab和线路继电保护的容，使用SimuLink搭建了一个线路整定计算和方向性元件的模型，并且进行了相应的仿真，最后对仿真结果进行具体的分析，从而完成整个设计。
关键词：Matlab、Simulink、继电保护目录1 绪论 (1)2 输电线路电流保护I段的整定计算 (2)2.1 电流速断保护 (2)2.2 电流保护I段整定计算 (2)3 输电线路电流保护I段的建模 (3)3.1 Matlab中Simulink介绍 (3)3.2输电线路电流保护I段的建模 (3)4 方向性元件建模 (6)4.1 方向性元件建模 (6)4.2. 输电线路电流保护1.2的构成 (7)5 方向性电流保护进行仿真 (8)5.1 三相短路 (8)5.2 两相短路 (9)5.3 两相短路接地 (11)5.4 单相短路接地 (12)6 结论 (14)参考文献 (15)1 绪论这次课程设计是关于电网方向性电流保护的建模与仿真，其中包括对输电线路电流保护进行I段的整定和对电网的方向性电流保护进行建模与仿真。
输电线路在电力系统中是非常重要的。
不同地区，不同类型的发电和配电设备都是通过它连接起来的，构成电力系统网络。
它的安全运行直接关系到电力系统发电，供电和配电的稳定运行。
随着现代电力系统继电保护的日益发展，采用计算机仿真的方法来分析研究电力系统继电保护是解决此类工程问题的一种有效手段。
MATLAB具有模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性，我们可以利用 MATLAB中的元件模型，结合点办理系统的基本原理，搭建输电线路的基本模型，从而设置各种电力系统故障进行分析和调试，为电力系统线路故障仿真提供有力依据。
线路继电保护整定计算仿真，我使用了Simulink工具箱，它常用于电力系统各个方面的仿真。
在输电线路研究中，有利用Matlab对输电线路进行故障定位数字仿真的研究。
本设计主要针对线路的继电保护，即三段式电流保护中I段保护的整定进行建模和仿真，还有关于方向性元件的建模的研究。
利用Matlab和线路继电保护的容，使用SimuLink 和SimPowerSystems工具箱，搭建了一个线路整定计算和方向性元件的模型，并且进行了相应的仿真，最后对仿真结果进行具体的分析，从而完成这个设计。
2 输电线路电流保护I 段的整定计算2.1 电流速断保护电流速断保护（电流保护I 段）：根据继电器保护速动性的要求，保护装置动作切除故障的时间，必须满足稳定和保证重要用户供电的可靠性，原则上总是越快越好，因此力求装设快速动作的继电保护，电流速断保护就是这样的保护不可能保护线路的全长。
2.2 电流保护I 段整定计算原始数据参数：电源：|A E | = |B E | = 110 kV ，电源A E 和BE 的相位差δ = 60︒，X GA = 18，X GB = 13；线路：线路阻抗Z AB = 0.4Ω/km ，线路长度L AB = (60 ⨯ (1 + 7/27))km ；故障点位置：距A 母线(20 ⨯ (1 + 7/27))km 处； 故障类型：三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。
解： 设短路点为C 点，由题意得；[60(17/27)]75.5AB L km =⨯+=[20(17/27)]25.2AC L km =⨯+=75.525.250.33BC L km =-=0.475.530.2AB Z =⨯=Ω 0.425.510.2AC Z =⨯=Ω0.450.3320.13BC Z =⨯=Ω.1/1151.3 1.791830.2A set rel GA AB E I K X Z I I ==⨯=KA ++.2/115/1.3 1.991330.2B set rel GB AB E I K X Z I I ==⨯=KA ++ 所以，对于保护1来说，I 段整定值为1.79KA,对于保护2来说，I 段整定值为1.99KA 。
3 输电线路电流保护I 段的建模3.1 Matlab 中Simulink 介绍Simulink 是以工具库的形式挂接在Matlab 上的，不能独立运行，只能在Matlab 环境中运行。
Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散或两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样速率的多速率系统。
Simulink 是由模块库、模型构造及指令分析、演示程序等几部分组成。
Simulink 提供了用方框图进行建模的图形接口。
模块框图是动态系统的图形显示，由一组称为模块的图标组成，模块之间采用连线联接。
每个模块代表了动态系统的某个单元，并且产生一定的输出。
模块之间的连线表明模块的输入端口与输出端口之间的信号连结。
模块的类型决定了模块输出与输入、状态和时间之间的关系。
一个模块框图可以根据需要包含任何类型的模块。
模块代表了动态系统的某个功能单元，每个模块一般包括一组输入、状态和一组输出等几个部分。
Simulink 模块的基本特点是参数化的，许多模块都具有独立的属性对话框，在对话框中用户可以定义模块的各种参数。
Simulink 包含Sinks （输出方式）、Source （输入源）、Continuous （连续环节）、Nonlinear （非线性）、Discrete （离散环节）、Signals & System （信号与系统）、Math （数学模块）和Functions& Tables （函数和查询表）等子模型库。
SIMULINK 在诸如Communication Toolbox ，Nonlinear Control Design Blockset ，Power System Blockset 等工具箱的配合下，还可以完成对诸如通行系统、非线性控制系统、电力系统的建模、分析和仿真。
3.2输电线路电流保护I 段的建模电力系统是由发电厂、变电所、输配线路直到用户等在电气上相互连接的一个整体，包括了从发电到输电、配电直到用户的全过程，整个电力系统组成了一个庞大且错综复杂的网络结构。
本课题选择110kV 双端电源供电系统作为仿真模型，原理图如图3-1，图3-1 110kV 双端电源供电模型图图3-2为电力系统仿真模型，电源采用“Three-phase soure ”模型，电源A E 和电源B E 电势相差 60。
图3-2电力系统Simulink 仿真模型根据原理图在Matlab/Simulink 中搭建仿真模型，为了后续的微机保护算法的仿真实现线路保护，运用傅里叶级数法，傅里叶级数算法的基本思路来自傅里叶级数，算法本身具有滤波作用。
它假定被采样的模拟信号是一个周期性的时间函数，除基波外还含有不衰减的直流分量和各次谐波，可表示为：11100()sin()[(sin )cos (sin )sin ]n n n n n n n n x t X n t X n t X n t ωααωαω∞∞===+=+∑∑110[cos sin ]n n n b n t a n t ωω∞==+∑ (0,1,2....)n =式中n a 、n b 分别为直流、基波和各次谐波的正弦项和余弦相得振幅，其中sin n n n b X α=、cos n n n a X α=。
由于各次谐波的相位可能是任意值的，所以，把它们分解成有任意振幅的正弦项和余弦项之和。
1a 、1b 分别为基波分量的正、余弦项的振幅，0b 为直流分量的值。
根据傅氏级数的原理，可以求出1a 、1b 分别为：1102()sin()T a x t t dt T ω=⎰ 1102()cos()Tb x t t dt T ω=⎰ 傅里叶级数算法只需要求出求出1a 、1b 就可以求出基波电流的有效值，在MATLAB/Simulink 中有单独的快速傅里叶变换模块，进行参数设置可以求出输入信号基波的有效值和相角，采样频率为仿真步长时间，因此在傅里叶级数算法仿真模型（如图3-3所示）。
图3-3：傅里叶计数法电流保护I 段的模型对于电流保护Ⅰ段，该子系统主要功能是：当线路在Ⅰ段围发生故障时，保护立即启动并切除故障，它只能保护本线路的一部分。
它是将经过傅立叶模块变换的电流与预先设置的继电器电流相比较，若大于预置值则输出1，反之输出0，这个信号再经过延迟模块，因电流Ⅰ段是速断保护，所以这个延迟时间很小（0.001），然后经过保护出口将最终的信号输出给断路器的外部控制端。
保护出口部分主要由非门(NOT)、加法器(SUM)和常数(constant)、使能子系统模块(Enable Subsystem)构成，其主要功能是将保护模块的动作行为保持。
4 方向性元件建模4.1 方向性元件建模在如图3-1所示的双端电源系统中，系统的三段电流保护还应该加上功率方向继电器来判断功率的方向，以保证断路器在正方向故障时能够可靠动作，而反方向故障时不动作。
功率方向判断一般采用90°接线法，即要对某一相进行功率方向的判断时，应采用该相的相电流和另外两相间的线电压进行比相，在此，比相的方法采用瞬时采样正弦型比相判据算法，并在MATLAB/Simulink中建立仿真模型，如断路器的a、b、c三相的功率方向判断模块如图4-1所示，其中功率方向判断结果于0表示正方向故障，可以动作，小于等于0表示反方向故障，断路器应该不动作。
线路三段式电流保护必须与断路器的功率方向判断一起使用，只有当两个条件即方向、电流都满足的情况时断路器才能动作。
图4-1方向性元件建模原理图4.2. 输电线路电流保护1.2的构成如图4-2为线路中保护1的构成线路中保护1的构成如图4-3为线路中保护2的构成线路中保护2的构成5 方向性电流保护进行仿真5.1 三相短路图5-1-1 A.B.C三相短路5-1-2三相短路电流5-1-3三相短路电压5.2 两相短路5-2-1A.C两相短路5-2-2A.C两相短路电流5-2-3A.C两相短路电压5.3 两相短路接地5-3-1A C两相短路接地5-3-2A.C两相短路接地电流5-3-3A.C两相短路接地电压5.4 单相短路接地5-4-1B相短路接地5-4-2B相短路接地电流5-4-3B相短路接地电压6 结论继电保护被称作电力系统的卫士,是保证安全稳定运行不可缺少的部分。