继电保护建模与仿真

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B

E 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 =⨯=Ω

0.450.3320.13BC 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