继电保护教学中的数字仿真技术运用

继电保护教学中的数字仿真技术运用

摘要:本文以Matlab仿真软件示范介绍了继电保护教学中数字仿真技术的应用领域,Matlab仿真软件是一个功能极为强大的软件,它所特定的编程环境能很好的凸显出继电保护教学中需要详细讲解的关键知识点,无论是中性点等相关系统障碍,还是系统震荡等相关仿真都能通过借助matlab来实现。想要了解电力系统中各个部分以及继电保护的动态特性就必须借助数字仿真技术,它能详细生动将整个过程呈现出来,所以在继电保护的教学中借助数字仿真技术能有效的帮助教学进行,提高的教学质量,同时加强学生在操作与实验环节的能力,加深他们对继电保护知识的理解。

关键词:数字仿真技术继电保护教学Matlab

一个电力系统的运行状态是否安全稳定,很大程度上是由继电保护这一组成部位来决定的。继电保护的作用极为重要和强大,它能及时保证电力系统的稳定运行,若是在运行的过程某些部位出现了故障,继电保护会第一时间分辨出出现故障的元件,并将该元件进行隔离处理,确保该处故障不会对其他部位的设备造成影响,同时保证地电力系统的正常运行,这种保护性能能最大限度减少相关故障给整个电力系统造成的损失。继电保护教学是一门综合性比较强的基础学科,它包容了很多电力知识以及电子技术的基础,其中还设计到计算机技术和通信技术。随着计算机技术的不断发展,各种仿真技术不断被完善,特别是仿真技术在继电保护教学中应用,这对提高继电保护教学的教学

质量有着非常重大的意义。本文以Matlab这一仿真软件,探讨了相关继电保护教学的教改方面以及关键点几点教法。

1 Matlab仿真软件的简介

Matlab是一种功能极为强大的计算机软件,它主要用于科学以及工程等方面,尤其是在电力工程中,它的运用极为广泛。Matlab其独特的编程环境赋予了极为强大的分析和计算功能,同时其显示出的图形极具可视性等特点,这种特点使得该软件具有很强的程序设计功能。在继电保护教学中,教师常常会借助相关的程序设计能力和计算分析能力,快速仿真相关部位的运作规律,将运作特点以及其中的缺点快速呈现出来。

Matlab提供了Simulink这一集成环境,这种环境能将高度实现动态系统的仿真和建模,通过生动形象的图形截面,可以非常方面设计用户实现模型的创建以及调试和相关仿真工作。

2 仿真软件在继电保护教学中的应用

2.1 分析单相小电流接地系统故障

我国的低压配电网使用最为广泛的运行系统就是小电流接地系

统,由于该系统又称中性点间接接地系统,所以该类系统在出现故障时,很容易因为其中电压以及电流的变化规律完全与中性点直接地系统相异而导致学生混淆其中的知识点,尤其是单相故障中,由于两者知识点相差比较大,很容易造成学生产生疑问。

通过Matlab中的Simulingk建立一个模型系统,其中性点不接地,电压为10kV,利用这样的模型系统就可以实际的模拟该系统发生单向故障时其电压以及电流的实际变化,这种现实版的仿真能清晰的展示整个过程,有利于帮助学生理解其中的差异点,对整个过程进行清晰的分析。图1就是利用Simulink建立的仿真模型。

利用Matlab建立直观的模型系统,能很好的帮助学生理解其中相关知识点,吃透其中的变化规律,这样的教学方式不仅体现出一定的实践性,同时也能原本抽象化的知识现实化,让学生掌握知识的同时对仿真软件熟练,为将后的实际操作以及实验环节打下深厚的基础。

2.2 在振荡荡情况下电气量的分析

电力系统有两种稳态:一种是静稳,另外一种是动稳,这两种温带对电力系统的正常运行有着非常大的影响,一旦稳态遭到破坏或者非同期重合闸都对电力系统造成一定程度的振荡,而振荡对继电保护设备正常操作和运行有着非常大的影响,这是继电保护教学中的重难点,而许多教师在讲解该处知识都有一种无处下手的感觉,因为电力系统出现的振荡以及相关过程过于抽象,给学生的理解上造成一定困难,同

时教材上只给出理论知识和部分电力结构的分析,整个完成过程并未完全给出,这给学生的自学以及教师的教学也造成了很大的困惑。然而,通过利用matlab中的Simulink建立相关的系统模型,不仅能仿真出中性点直接接地系统给整个电力系统造成的振荡以及其他故障,同时也能给学生一个直观的思考对象,而Matlab的强大计算和分析能力,能将整个过程呈现出来,这样学生结合相关理论知识,就能清晰的理解整个过程。图2就是利用Matlab建立的仿真模型。

设Em的频率以及En的恒频率分别为52Hz和50Hz,这样既可仿真整个电力系统的振荡状况。M侧所测出电流以及零序电流、电压等相关实际情况我们得出了相关数据,通过对数据的分析,可以发现系统发生振荡是:无论是电流的变化,还是电压的变化均在包络线的范围之内,电源所在的两侧其频率之差即为包络线的频率,而在振荡情况下三相电流以及三相电压的相位和幅值均在发生变化,最小电流时刻与最大电压时刻正好相互对应,而无故障时,自然没有零序电流的产生,这些相关振荡过程中的知识都能帮助学生了解整个振荡过程以及电气量的变化规律。

3 结语

数字仿真技术能良好的辅助继电保护中的教学,提高教学质量,帮助学生理解整个电力系统变化的过程,同时其生动直接的仿真表现以及强大的分析能力,能形象的反映出电力系统中各种器件的工作状态和继电保护状态,这能加深学生对继电保护课程的理解和熟练。因此,

开发更多合适的继电保护仿真软件,在教学中多使用仿真模型能良好的辅助继电保护教学的顺利进行,帮助学生理解其中的理论知识,拥有一定的实践能力。

参考文献

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