输电线路距离保护建模与仿真概要
TCSC对输电线路距离保护影响的仿真分析
TCSC对输电线路距离保护影响的仿真分析发表时间：2018-06-13T09:45:32.653Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：任玉保1 曲娟娟2[导读] 摘要：以PSCAD为平台，采用数字仿真的方法，仿真故障发生时，在无TCSC、TCSC旁路、TCSC在感抗调节模式、容抗调节模式四种情况下距离继电保护所得到的测量阻抗值。
（1.国网技术学院山东济南 250061 2山东电力工程咨询院山东济南 250013;）摘要：以PSCAD为平台，采用数字仿真的方法，仿真故障发生时，在无TCSC、TCSC旁路、TCSC在感抗调节模式、容抗调节模式四种情况下距离继电保护所得到的测量阻抗值。
分析TCSC对输电线路距离保护的影响。
并讨论了减少TCSC对距离保护影响的一些措施。
关键词：TCSC、距离保护、测量阻抗引言TCSC直接串入输电线，阻抗可快速、连续地平滑调节，从而可连续改变传输线路阻抗，在潮流控制、提高系统稳定性方面发挥着重要作用。
但是在串补系统中,由于串补电容的投入改变了输电线路阻抗沿线分布的均匀性,从而会对距离继电器产生一些影响。
深入研究TCSC 对输电线路距离保护的影响对于保证含TCSC的电力系统的安全稳定具有重要的意义。
一、TCSC的动态基频阻抗安装TCSC后,从本侧保护测得的线路阻抗为Zl+ZTCSC，当被保护线路上发生接地短路时，由于ZTCSC的存在，继电器的测量阻抗不再和母线与短路点间的距离成正比，这样易导致电压反向、电流反向、继电保护装置拒动、误动、超越动作等一些列问题，可见，TCSC的动态基频阻抗是影响输电线路继电保护性能的关键因素。
文献[1]指出，在选定滤波器的条件下,TCSC对故障的应对方式是影响动态基频阻抗变化规律的最重要因素。
故障条件下,如果TCSC旁路,其动态基频阻抗的幅值和阻抗角均较快地进入稳态,受短路条件的影响不大。
若故障后TCSC不旁路,其动态基频阻抗幅值随时间变化先减小,然后逐渐上升,当达到最大值后开始衰减并趋于一个稳定值,呈现出一个超调过程。
武汉大学继电保护数字仿真实验报告
继电保护数字仿真实验报告班级：姓名：学号：继电保护数字仿真实验一．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，双击文件界面的module ’dist_relay1’（图1，将鼠标置于module上，自动显示名字；或者图2，在workspace中找到该模块定义，双击进入模块），找到接地距离保护和相间距离保护部分；图1图2（4）学习控制元件（开关Two State Switch，拨盘Rotary switch等与control panel 的对应关系），以Rotary switch与control panel 的对应关系为例。
a.找到Rotary switch，图3图3b.找到Control Panel, 图4图4c.将Control Panel 粘贴到文件界面上；d.在Rotary switch ‘Fault Type’上点右键，如图5，选择Add as Control图5e.将鼠标置于Control Panel上，点右键，有图6，选择Paste，有图7（模型中已有）。
这样就可以在Control Panel上面改变Fault Type了，其初始位置在Rotary switch设置中改变。
图6图7（5）认识线路参数。
在断路器B1处配置的距离I段的保护线路由LINE1和LINE2共同构成，之所以分作两段，是便于设置故障点。
将鼠标置于线路模型上面，点右键，有图8。
选择Edit Properties 可读取线路长度等参数。
选择Edit Definition，可读取线路电阻等参数（点击运行后，依据Properties中的参数和Definition界面的物理参数自动算出）。
高压输电线路微机距离保护设计
微机保护发展概况
计算机在继电保护领域里的应用是继电保护发展史上一个重要的里程碑。微机
继 电 保 护 的 研 究 始 于 上 个 世 纪 六 十 年 代 。 1965 年 初 ， 英 国 剑 桥 大 学 的 P.
模拟量的采样及模数转换，采样周期设定为 5/3ms.每周期采集 12 个点。
距离保护运行软件主要利用软件程序来实现。主要有初始化和自检循环软件、
采样中断软件、故障处理软件组成。
通过设计，初步实现以下功能：逻辑判断清楚、正确；使得复杂的继电保护原
3
精选p理pt 在实现手段上得以简化，并提高了保护的正确动作率；调试维护方便；在线运行
小，
·
·
·
·
·
AB 两相接地故障时，C 相为特殊相，ΔIMA、ΔIMB、ΔIMC 中，ΔIMA 中，ΔIMC 为最
小，
在发生两相短路接地时，非故障相的故障分量电流为最小，故障两相的故障电流
精选ppt
分量较大，且将出现负零序分量。
16
三相短路故障
三相短路故障的判断方法是：
·
·
IM2=0，IM0=0
M 侧短路电流中的负序和零序分量都为零。
G.McLaren 等提出利用采样技术实现输电线路的距离保护。随后，澳大利亚新南威
尔士大学的 I. F. Morrison 等学者对计算机技术在保护和变电站控制领域的应用
问题进行了探讨，并对相关保护算法进行了理论研究。1969 年前后，美国西屋公司
的 G. D. Rockefeller 等开始进行具体装置的研制，并于 1972 年发表该装置的
某输电线路距离保护设计方案
某输电线路距离保护设计方案1.1输电线路距离保护概述输电线路距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。
因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。
系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护围将缩短，灵敏度降低；而距离保护测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护围稳定，常用于线路保护电力系统稳定运行主要有符合要求电网结构、系统运行方式和电力系统继电保护来保证。
高压及以上等级电网中，继电装置可靠性和速动性有双重主保护来保证，其选择性和灵敏性主要由相间接地故障后被保护延时段来保证。
距离保护是以距离测量元件为基础构成保护装置，称阻抗保护。
系统正常运行时，保护装置安装处的电压为系统的额定电压，电流负载电流，发生短路故障时，电压降低、电流增大。
因此，电压和电流比，正常状态和故障状态有很大变化。
由于线路阻抗和距离成正比，保护安装处的电压与电流之比反映了保护安装处到短路点的阻抗，也反映保护安装处到短路点距离。
所以按照距离远近来确定保护动作时间，这样就能有选择地切除故障。
当前微计算机硬件的更新和网络化发展在计算机控制领域。
单片机与DSP芯片二者技术上的融合，主要体现在运算能力的提高及嵌入式网络通信芯片的出现和应用等方面。
这些发展使硬件设计更加方便。
高性价比使冗余设计成为可能，为实现灵活化、高可靠性和模块化的通用软硬件平台创造了条件。
硬件技术的不断更新和微机保护设计网络化，将为距离保护的设计和发展带来一种全新的理念和创新，它会大大简化硬件设计、增强硬件的可靠性，使装置真正具有了局部或整体升级的可能。
1.2本文研究容本次课程设计的主要是输电线路的距离保护。
计算和分析主要容是计算保护1距离保护Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段整定值和灵敏度，计算灵敏度同时要注意每个保护的动作时间要精确，上述工作完成后接下来对设计提出的系统震荡和短路过渡电阻对系统的影响进行相应的计算分析，并确定距离保护的围，并分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。
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。
基于MATLAB微机距离保护算法的输电线路仿真模型研究
基于MATLAB微机距离保护算法的输电线路仿真模型研究史军;何占宾;苑娇阳【摘要】运用MATLAB 6.5的Simulink仿真工具,建立了电力系统输电线路V、W两相接地短路故障的模型,结合2种微机保护算法编程计算短路阻抗,绘制出仿真波形,比较算法的计算精度和计算速度,认为该模型可以分析微机保护算法的误差来源、滤波性能及各种因素对微机距离保护算法的影响,为距离保护的设计和动作行为的分析提供了一种新的手段.【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2010(029)004【总页数】3页(P29-30,33)【关键词】输电线路;微机保护算法;MATLAB/Simulink;建模仿真【作者】史军;何占宾;苑娇阳【作者单位】保定供电公司,河北,保定,071000;保定电力职业技术学院,河北,保定,071051;保定供电公司,河北,保定,071000【正文语种】中文【中图分类】TM7730 引言微机保护算法是实现微机保护故障测量、分析和判断的基础,而算法运算的基础则是若干个离散数化的数字序列,因此,微机保护的一个基本问题是寻找适当的离散运算方法,使运算结果的精度既能满足工程要求,又要尽可能缩短计算耗时[1]。
为深入研究继电保护算法，仿真软件及仿真系统得到广泛应用。
加强继电微机保护算法的仿真研究，对于进一步提高微机保护选择性、速动性、灵敏性和可靠性，满足电网安全稳定运行的要求具有现实指导意义[2-3]。
1 仿真模型的建立为了研究电力系统在发生短路故障时电气量的特点，利用MATLAB的电力系统工具箱(PSB)，在Simulink环境中针对一条超高压线路搭建了仿真模型，并给出了1个具体算例。
图1所示为一条两端电源的高压线路，将高压线路两端系统简化为无穷大容量的三相电压源，线路采用分布参数。
线路电压等级为500 kV，线路长度为300 km。
图1 仿真用500 kV输电线路图2为利用MATLAB6.5建立的对应于图1所示线路的故障仿真模型，模型中用到了三相等值系统模块、三相分布参数线路模块、三相故障模块、三相电压电流故障模块等。
输电线路故障测距研究及仿真
目录摘要 (I)Abstracts (II)1 绪论 (1)1.1 输电线路故障测距的背景和意义 (1)1.2 输电线路故障测距的发展和研究现状 (2)1.3 本文的主要内容 (3)2 输电线路故障测距方法 (3)2.1 阻抗法 (4)2.2 行波法 (4)2.3 故障分析法 (5)2.4 各种故障测距方法的比较 (6)2.5 本章小结 (6)3 线路信号提取及模型建立技术 (6)3.1 基于实际情况的输电线数学模型 (7)3.2 数字滤波算法 (10)3.3 本章小结 (14)4 单回线双端电气量故障测距算法 (14)4.1 双端电气量故障测距算法 (15)4.2 相模变换 (16)4.3 正序故障分量的提取 (16)4.4 本章小结 (16)5 基于MATLAB的双端电气量故障测距数字仿真 (16)5.1 线路模型 (16)5.2 仿真算法流程 (17)5.3 MATLAB模型及参数 (18)5.4 故障下的仿真计算和故障分析 (18)5.5 本章小结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)ContentsAbstract ........................................................................................................................... I I 1 Introduction . (1)1.1 Background and significance of fault location for transmission line (1)1.2 Development and research status of transmission line fault location (2)1.3 The main content of this paper (3)2 Transmission line fault location method (3)2.1 Impedance method (4)2.2 Traveling wave method (4)2.3 Fault analysis (5)2.4 Comparison of various fault location methods (6)2.5 Summary of this chapter (6)3 Line signal extraction and its model establishment technology (6)3.1 Mathematical model of transmission line based on actual conditions (7)3.2 Digital filtering algorithm (10)3.3 Summary of this chapter (14)4 Single circuit double terminal electrical fault location algorithm (14)4.1 Double terminal electrical fault location algorithm (15)4.2 Phase mode transformation (16)4.3 Extraction of the positive sequence fault components (16)4.4 Summary of this chapter (16)5 Digital simulation on the dual terminal electrical quantity of MATLAB (16)5.1 Line model (16)5.2 Simulation algorithm flow (17)5.3 MATLAB model and parameters (18)5.4 Simulation and fault analysis of fault (18)5.5 Summary of this chapter (21)Reference (22)Acknowledgement (23)输电线路故障测距研究及仿真摘要：能够在高压和超高压的输电线路中，及时、准确的找出故障的位置，既能最快的修复输电线路，找出输电隐患和确定输电的可靠性，还能对确定整个电力系统稳定的运行和经济运行都至关重要。
电力系统继电保护技术-第4章 输电线路距离保护
4.1 距离保护概述
1、距离保护的作用
原因：电流保护区随系统运行方式而变化，有时 电流速断保护或限时电流速断保护的保护范围将 变得很小，甚至没有保护区。
对长距离、重负荷线路，线路的最大负荷电 流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微， 采用过电流保护，其灵敏性也常常不能满足要求。
特点：1）正向保护区外短路时，工作电压大于0。
4.1 距离保护概述
2）正向保护区内短路时，工作电压小于0。
3）反向短路，工作电压大于0。
结论：检测工作电压的相位变化，不仅能测量出 阻抗的大小，而且还能检测出短路故障的方向。
1、极化电压 设极化电压 U pol 与测量电压 Um 同相位，以极化 电压作为参考相量。
U1
U in
U2
Uop
U2
U op
U in
U1
区内短路，U1 大于 U 2 。
区外短路，U1 小于 U 2 。
插入电压一般与测量电压同相。
4.1 距离保护概述
3、距离保护时限特性
距离保护的动作时限与保护安装处到短路点间距 离的关系，即 top f (Zm ) 的关系称为时限特性。与 三段式电流保护类似，具有阶梯时限特性的距离 保护获得了广泛的应用。
4.1 距离保护概述
故障点总是由离故障点近的保护首先动作切除， 从而保证了在任何形状的电网中，故障线路都能 有选择性的被切除。 距离保护核心元件：阻抗继电器。
阻抗继电器：测量故障点至保护安装处的距离。
方向阻抗继电器不仅能测量阻抗的大小，而且还应 能测量出故障点的方向。
4.1 距离保护概述
原理：测量故障点至保护安装处的阻抗，实际上 是测量故障点至保护安装处的线路距离。
基于MATLAB状态流的距离保护仿真建模与分析_原宗辉
障发生后波动较小，而序分量比相选相元件故障后 波动很大，要经过一个半工频周期才能正确选相。 振荡闭锁元件在故障后能迅速开放保护，使保护能 正确做出判断，保护Ⅰ段迅速正确动作，保护Ⅱ 段、Ⅲ段可靠不动作。
（2） 线路发生相间故障的动态仿真 在图 4 所示双端电力系统负荷电流为零的情况 下，在 0.1 s 线路 900 km 处发生 AB 相接地短路， AB 两相电流突变到 700 A，而 C 相电流保持不变， 电流不平衡。 由图 6 可知，启动元件在故障发生后能快速正 确动作，模分量选相元件和序分量比相选相元件均 能正确动作；但是模分量选相元件比较稳定，故障 发生后波动较小，而序分量比相选相元件故障后波 动很大，要经过一个半工频周期才能正确选相。振 荡闭锁元件在故障后能迅速开放保护，使保护能正 确做出判断，保护Ⅱ段经过 0.5 s 延时后正确动作， 保护Ⅰ段、Ⅲ段可靠不动作。 （3） 系统发生震荡时仿真 利用图 4 所示的双端电力系统很难模拟系统振 荡，设计如图 7 所示的模型模拟系统振荡得到测量 阻抗。 由图 8 可知，系统振荡时，振荡闭锁元件输出 为 0，将保护的Ⅰ段Ⅱ段闭锁，防止保护的误动作。
0.5
参考文献：
输出
0.0
0.5
0
1
2
t/s
图 系统振荡时振荡闭锁元件的动作状态
3 结论
模型中设计了两种不同原理的选相元件。由仿 真结果可知：模分量选相元件受影响较小，可以迅 速做出判断。序分量比相选相元件受暂态过程影响 很大，因为序分量比相选相元件需要比较短路稳定 状态时正序分量和负序分量的相位，当处于暂态过
摘要：为了分析距离保护在线路正常情况下和各种故障情况下的动作行为，以及观察距离保护动态的变化 过程，并分析各种因素对距离保护的影响，对距离保护进行了仿真，设计了基于 MATLAB 状态流的距离 保护动态仿真系统。 关键词：距离保护；MATLAB 状态流；建模；仿真；动作状态 中图分类号：TM732 文献标识码：A
距离保护PSCAD仿真要点
东南大学成贤学院毕业设计论文第三章距离保护仿真构建3.1一次系统模型本次距离保护模型采用双电源供电的长距离输电线路配备主保护是距离保护，双侧电源均采用R-L-C中性点接地的230kV，50Hz的电源，其内部电阻9.186Ω，电抗是138mH。
通过万用表确定电压电流信号，加断路器B1配置距离保护通过长距离输电线路与另一侧相接，在线路中加上故障。
系统模型加上三相故障数字控制器不同的数字对应不同的故障。
0表示没故障，1表示A相接地故障，2表示B相接地故障,3表示C相接地故障，4表示AB两相接地故障，5表示AC两相接地故障，6表示BC两相接地故障,7表示ABC三相接地故障，8表示AB两相相间短路故障，9表示AC两相相间短路故障,10表示BC两相相间短路故障,11表示ABC三相相间短路故障。
对应的数字转换开关有1-6个数，每个数对应一个故障状态数字3.1.1电源模型这个组件模型一个三相交流电压源,源阻抗可以指定为理想(即无限总线)。
这个源可能是控制通过固定、内部参数或变量的外部信号。
本次模型定义为采用R-L-C中性点接地的230kV，50Hz的首段电源，其内部电阻9.186Ω，电抗是138mH。
双击电源模型选项一：配置选项，可以确定电源名称source1，电源阻抗类型R-L-C，中性点是否接地YES，模型显示单线路。
选项二：信号参数，可以确定是否有外控电压NO，外控频率NO，电压230kV，电压启动时间0.05s，频率50Hz，相移0。
选项三：终端条件可以不用设置。
选项四：电阻设定无。
选项五：阻抗R/R-L设定无。
选项六：阻抗R-L-C设定9.186ohm，138mH，0uF。
选项七：电感设定。
选项八：电容设定。
选项九：检测信号设定。
3.1.2线路模型架空线路的配置组件用于定义的基本性质与导体的传输通道在空气,以及提供访问TLine /电缆配置编辑器。
本次设计架空线路总长100kM，分为90kM和10kM两端，接线形式一直在分界处加故障进行模拟。
输电线路故障测距研究及仿真
目录摘要 (I)Abstracts (II)1 绪论 (1)1.1 输电线路故障测距的背景和意义 (1)1.2 输电线路故障测距的发展和研究现状 (2)1.3 本文的主要内容 (3)2 输电线路故障测距方法 (3)2.1 阻抗法 (4)2.2 行波法 (4)2.3 故障分析法 (5)2.4 各种故障测距方法的比较 (6)2.5 本章小结 (6)3 线路信号提取及模型建立技术 (6)3.1 基于实际情况的输电线数学模型 (7)3.2 数字滤波算法 (10)3.3 本章小结 (14)4 单回线双端电气量故障测距算法 (14)4.1 双端电气量故障测距算法 (15)4.2 相模变换 (16)4.3 正序故障分量的提取 (16)4.4 本章小结 (16)5 基于MATLAB的双端电气量故障测距数字仿真 (16)5.1 线路模型 (16)5.2 仿真算法流程 (17)5.3 MATLAB模型及参数 (18)5.4 故障下的仿真计算和故障分析 (18)5.5 本章小结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)ContentsAbstract ........................................................................................................................... I I 1 Introduction . (1)1.1 Background and significance of fault location for transmission line (1)1.2 Development and research status of transmission line fault location (2)1.3 The main content of this paper (3)2 Transmission line fault location method (3)2.1 Impedance method (4)2.2 Traveling wave method (4)2.3 Fault analysis (5)2.4 Comparison of various fault location methods (6)2.5 Summary of this chapter (6)3 Line signal extraction and its model establishment technology (6)3.1 Mathematical model of transmission line based on actual conditions (7)3.2 Digital filtering algorithm (10)3.3 Summary of this chapter (14)4 Single circuit double terminal electrical fault location algorithm (14)4.1 Double terminal electrical fault location algorithm (15)4.2 Phase mode transformation (16)4.3 Extraction of the positive sequence fault components (16)4.4 Summary of this chapter (16)5 Digital simulation on the dual terminal electrical quantity of MATLAB (16)5.1 Line model (16)5.2 Simulation algorithm flow (17)5.3 MATLAB model and parameters (18)5.4 Simulation and fault analysis of fault (18)5.5 Summary of this chapter (21)Reference (22)Acknowledgement (23)输电线路故障测距研究及仿真摘要：能够在高压和超高压的输电线路中，及时、准确的找出故障的位置，既能最快的修复输电线路，找出输电隐患和确定输电的可靠性，还能对确定整个电力系统稳定的运行和经济运行都至关重要。
距离保护在110kV输电线路中的应用仿真研究
距离保护在110kV输电线路中的应用仿真研究作者：周桂珍曹菊英来源：《电子技术与软件工程》2016年第15期摘要距离保护受电力系统运行方式和结构变化的影响较小，保护范围相对较长并且稳定，具备一定的受过渡电阻影响的能力等优点适用于远距离、重负荷的高压线路。
作为电力系统重要组成部分的110kV输电线路的继电保护方法中应用最广泛的也是距离保护。
本文分析了输电线路距离保护的基本原理，利用MATLAB/SIMULINK对110kV输电线路的距离保护建立仿真模型。
仿真结果表明：距离保护能准确的发现短路故障并发出信号让断路器跳闸来实现保护。
【关键词】距离保护 110kV输电线路继电保护跳闸1 引言110kV输电线路是电力系统的重要组成部分，其安全运行对整个网络的可靠运行和电能质量起着至关重要的作用。
因此对110kV输电线路进行保护就显得十分必要。
在高压输电线路继电保护中，距离保护无疑占有非常重要的地位。
它的优点是：受电力系统运行方式和结构变化的影响较小，保护范围相对较长并且稳定，具备受过渡电阻影响的能力等适用于远距离、重负荷的高压线路。
距离保护一直是在复杂电网中的高压输电线路非常重要、非常广泛的保护方法之一。
本文采用距离保护作为110kV输电线路的主要保护方法。
2 距离保护的工作原理距离保护是反应故障点到保护安装点之间的距离（阻抗），并依靠距离远近来选定动作时间的一种保护。
其核心元件是阻抗继电器，通过测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定值进行比较，以确定保护是否应该动作。
图1分析三段式距离保护的整定计算。
2.1 距离保护第I段整定对保护2而言，其I段保护阻抗整定值按躲开下一条线路出口处短路时所测量的阻抗ZAB，即（1）同理，保护1第I段阻抗整定值应为（2）Krel：I段可靠系数，取0.8～0.9；Z：线路单位长度阻抗；LAB：LBC线路AB、BC的长度。
由（1）、（2）可知，距离I段保护范围是本线路总长的80%～90%，并不能保护总长，是瞬时动作的，tI=0。
基于PSCAD线路距离保护的仿真分析
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
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 。
220kV输电线路距离保护设计(3)
辽宁工业大学电力系统继电保护课程设计（论文）题目：220kV输电线路距离保护设计（3）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语续表注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要线路的电流电压保护构成简单、可靠性好，用于中、低压电网一般能够满足对保护性能的要求。
但是，由于电流电压保护的灵敏度收系统运行方式的影响，有时保护范围很小，甚至保护范围为0，对长距离重负荷线路，即使是定时限过电流保护也不一定满足灵敏度要求。
另外，该保护的整定计算也比较麻烦等。
这些使得其在35KV及以上的复杂网络中很难适用，为此，研究出性能更好的保护原理和方案，这就是距离保护。
距离保护可以应用在任何结构复杂、运行方式多变的电力系统中，能有选择性的、较快的切除相间故障。
当线路发生单相接地短路时，距离保护在有些情况下也能动作:当发生两相短路接地故障，它可与零序电流保护同时动作，切除故障。
因此，在电网结构复杂，运行方式多变，采用一般的电流、电压保护不能满足运行要求时，则应考虑采用距离保护装置。
根据系统的接线图，确定保护1距离保护三段的整定值并校验各段的灵敏度，分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。
最后分析动作过程并采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析输出系统正常状态和故障状态下的电流和电压波形，判断系统是否会出现继电器的误动作并分析其动作与否的原因，用实验数据来验证计算的准确性。
关键词：输电线路；距离保护；故障点；整定计算；动作阻抗；MATLAB仿真。
目录第1章绪论 (4)1.1输电线路距离保护概述 (4)1.2本文研究内容 (5)第2章输电线路距离保护整定计算 (6)2.1 距离Ι段整定计算 (6)2.1.1 距离Ι段动作阻抗的整定 (6)2.1.2 灵敏度校验 (6)2.1.3 动作时间的整定 (6)2.2 距离Ⅱ段整定计算 (7)2.3距离Ⅲ段整定计算 (8)2.4系统振荡和短路过渡电阻影响分析 (8)第3章距离保护原理图的绘制与动作过程分析 (10)3.1 保护1各段距离保护的动作过程 (10)3.2 三段式距离保护的原理框图 (11)第4章 MATLAB建模仿真分析 (12)4.1 距离保护MATLAB建模 (12)第5章课程设计总结 (16)参考文献 (17)第1章 绪论1.1输电线路距离保护概述距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
Matlab在输电线路距离保护教学中的应用
Matlab在输电线路距离保护教学中的应用孙浩【摘要】距离保护是继电保护课程教学过程非常重要的内容,提出将Matlab软件引入该理论教学环节中,以距离保护阻抗继电器的动作特性分析为例,在Simulink 仿真平台上搭建系统模型进行仿真,GUI编程完成交互式界面设计.仿真结果表明将Matlab应用于距离保护教学有助于学生对抽象难懂知识点的理解和掌握,激发学生学习兴趣和提高教学效果.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2015(032)006【总页数】4页(P48-51)【关键词】Matlab软件;距离保护;阻抗继电器【作者】孙浩【作者单位】吉林化工学院信息与控制工程学院,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TM773“电力系统继电保护”是电气专业的专业必修课，主要讲解电力系统继电保护的工作原理、实现技术及解决继电保护问题的基本思想方法[1].而距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反映故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值则动作的一种保护，广泛应用于110kV及以上较高电压输电线路中，是教学过程中非常重要的内容且较抽象难懂.为便于学生更好的学习和掌握这部分内容，提出在理论教学环节中引入Matlab仿真软件，以距离保护核心元件阻抗继电器的动作特性分析为例，在Simulink仿真平台建模，完成GUI界面设计，在界面上可修改参数，分析和比较不同参数下的仿真结果，将抽象的理论以可视化的形式展现给学生，有利于激发学生学习兴趣和提高教学效果.比相式方向阻抗继电器数学模型：式中op为工作电压或补偿电压；为参考电压或极化电压.阻抗继电器有接地距离保护接线和相间距离保护接线两种接线方式[2]，相间距离保护接线方式中，测量阻抗能反应两相短路、三相短路和两相短路接地情况下的故障距离，测量电压取为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差，其测量阻抗为：接地距离保护接线方式中，测量阻抗能反应各种接地短路情况下的故障距离，测量电压取为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流，其测量阻抗为：其中补偿系数K=(z0-z1)/3z1.2.1 电力系统仿真模型在Matlab的Simulink仿真平台上搭建双电源单回线系统 [3-5]模型如图1所示.该线路系统电压等级为500kV，总长为300km，具体参数如下:系统阻抗为：ZM=ZN=5.74+j14.18Ω；线路参数为:R1=0.02083Ω/km，R0=0.1148Ω/km，L1=0.8984mH/km,L0=2.2886mH/km,C1=0.01291μF/km,C0=0.00523μF/km.2.2 比相式阻抗继电器模型根据公式(2)建立的相间阻抗继电器模型如图2所示.根据公式(3)建立的接地阻抗继电器模型如图3所示.2.3 阻抗继电器动作特性仿真的GUI界面设计Matlab为用户提供了一个方便高效的图形用户界面开发环境 GUIDE.实现一个GUI主要包括GUI界面设计和组件编程两项工作[6].其中GUI界面设计是通过使用界面设计编辑器完成的，阻抗继电器动作特性仿真的界面由参数设置区域、仿真波形显示区域、仿真按钮以及退出按钮构成.参数设置区域包括输电线路长度、仿真时间、故障起止时间，故障类型.其中故障类型选用组件面板中的PopupMenus用来设置各种短路故障.图形显示区域选取了五个坐标轴，分别用来显示三相故障电流和电压、零序电流、阻抗继电器的动作信号和测量阻抗轨迹.另外一项工作就是对构成用户界面的用户控件的回调函数进行编程.从而使界面和 Simulink模型联系起来，实现GUI对Simulink模型的调用.运行后的演示界面如图4所示.2.4 仿真结果分析设距离保护位于线路的M侧，线路全长为300km，线路两侧电源电势相位差为80°，距离I段保护范围至线路全长的80%处，仿真时间设为0.3s,故障发生时间为0.1s,故障结束时间0.3s.在保护区内和区外分别设置A相接地短路和AB两相短路故障为例进行仿真.2.4.1A相接地故障仿真不考虑过渡电阻的影响，仿真模型中的故障模块接地电阻为默认值0.001，区内故障故障点设置在170km处，区外故障故障点设置在270km处.仿真结果如图5所示.从图5中可知发生的故障类型为A相接地短路故障，时刻为0.1s，故障点A相对地电压降为零，电流迅速增大，且均出现零序电流，图(a)区内故障测量阻抗进入动作区，阻抗比较元件有动作信号发出，图(b)区外故障测量阻抗未进入动作区，阻抗比较元件无动作信号.2.4.2AB两相短路故障仿真区内故障故障点设置在170km处，区外故障故障点设置在270km处.仿真结果如图6 所示.从图6中可知发生的故障类型为AB两相短路故障，时刻为0.1s，故障相电压降低，电流迅速增大，因为非接地故障，所以均无零序电流，图(a)区内故障测量阻抗进入动作区，阻抗比较元件发出动作信号，图(b)区外故障测量阻抗未进入动作区，阻抗比较元件无动作信号.本文以距离保护核心元件阻抗继电器的动作特性分析为例，利用Matlab软件，在Simulink仿真平台搭建模型进行仿真，利用GUI实现交互式界面设计，在该界面中可输入和改变参数，可分析和比较在不同参数下的仿真结果，以图形的方式直观、形象的显示仿真结果，完成了阻抗继电器动作特性分析的演示.所得仿真结果与理论分析相符，有助于学生对抽象难懂知识点的理解和掌握.因此，在理论教学中应用Matlab软件作为课程教学的辅助工具是非常必要的.[1] 贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]．北京:中国电力出版社，2004．[2] 张保会，尹项根．电力系统继电保护[M]．北京：中国电力出版社，2005．[3] 邹贵彬，高厚磊，江世芳．微机距离保护仿真系统的设计与实现[J]．电力自动化设备，2005,27(9):88-90．[4] 许明，高厚磊，候梅毅，等．数字仿真技术在继电保护教学中的应用 [J]．电力系统保护与控制，2010，38(15):104-109．[5] 陆桂华，王宝华．基于MATLAB的距离保护仿真[J]．实验室研究与探索，2010，29(8):53-57．[6] 刘宝柱，苏彦华，张宏林．MATLAB 7.0 从入门到精通[M]．北京：人民邮电出版社，2010．Keywords:Matlabsoftware； distance protection； impedance relay。
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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。
在短路的情况下也许会产生严重的结果：第一，在故障点产生的短路电流会生成大量电弧，导致故障元件坏掉；第二，电力系统中的一些电压大幅度减小，影响了用户的稳定工作和降低了厂家的产品质量；第三，短路电流流过非故障组件，因为发出的热量造成了损伤或者减少了其使用时限；第四，损害了电力系统的稳定运行，造成系统的振荡，更严重的话会让该系统崩溃。
在电力系统中，当发生故障时，线路必须快速和有选择地除去有故障的组件，它是一种能确保电力系统安全运作的最有效的办法，这就需要装设保护装置。
这种保护装置叫作继电保护装置，到现在为止，绝大多数是由一个单一的继电器或由继电器和它子设备结合组成的。
继电保护装置的目的是能够在系统出现故障时快速发现故障然后利用断路器的选择性切除出现故障的地方，距离保护是继电保护中定位故障点的有效方法之一，特别是计算机距离保护对提高保护以及改善线路性能有很大的意义。
通过对高压线路各种故障特征发生的分析和研究，利用虚拟开发平台微机保护对各种故障情况进行模拟。
大规模的电力系统，结构复杂，因为人为或自然因素，因此会出现各种故障和发生异常工作条件。
技术指标和产品质量在电力系统的要求一直在上升，各研究机构和制造商对研究和开发的投资也一直在增加。
目前拥有的保护设备的缺点是调试方式效率低，过程不简单，需要在同一个地方完成调试以及会出现一些影响较大的人为原因，这引起了保护设备在大批量生产上的困难性和在调试上的复杂性。
在电力系统中，计算机模拟能够作为理论研究助剂，也能够通过模拟真实设备的运行，以发现并解决可能发生的问题。
对于输电线路距离保护进行建模与仿真，不仅可以作为使用计算机对继电保护的软件基础，也可作为继电保护课程的教学演示，在电气工程的教学中具有较高的应用价值。
1.2 国内外研究现状在大型高压的电网中，距离保护作为继电保护的一种主要保护装置，我们常将距离保护应用与于这些电网中。
距离保护是用来反映安装保护点到故障处的阻抗或者距离，并依据所得到的阻抗或距离得出正确的动作时间，相对电压电流保护，使用于高电压电网，更好地满足灵敏性、选择性和迅速排除故障的要求。
继电保护模拟在国内国外的研究是基于电力系统仿真研究的，数字仿真分为实时性和非实时性，非实时数字仿真软件在国内和国外的使用中有两种最普遍：ATP / EMTP （电磁暂态程序）是加拿大马尼托巴开发的电磁暂态分析软件，ATP / EMTP （另类暂态程序）是一个免费的版本，也是最普遍在世界上运用的的一种电磁暂态分析程序。
它能够模拟任何不简单的网络，丰富的数学模型，但无法转送关闭环测试。
该国南部从医院十几家单位的代表纷纷推出了RTDS ，其中上机前台工作站软件运行主要在PSCAD Unix平台和RSCAD JA V A平台上。
自主研发的国内继电保护仿真系统，并有这样的机器TMS320C32动态模拟实验室的的中国北方电力大学很多，比如嵌入式的典型代表，嵌入式PC104，可用于科学研究的动态模拟实验室，保护测试和多媒体教学的实施，代表国家在这方面的先进成果。
现在更多的是提出了在PC上，实现了利用计算机模拟的面向对象的技术来保护的图形界面的，还处于研究和一小部分的实验阶段，但写法不同，完成的功能是不同的，没有统一的标准。
在研究国外领先国家的这方面，应用体验都比较成熟，如西门子（南京）电器公司从该公司已经推出了仿真系统保护产品作为公司的中国调试，诊断工具。
这种使用新的基于中继设备的图形界面在PC上的OOP （英语东方对象编程，即面向对象编程）开发语言仿真，该设备可以在Windows系统visua1 C + + 6.0平台上开发的，具备的优点为良好的相容性，强灵活性和高可靠性。
软件选择模块化构造，所以系统具有强大的伸缩性。
目前大量的电力系统仿真软件已应用于继电器仿真中，电磁暂态仿真软件PSCAD/ EMTDC是使用较为广泛的应用之一。
PSCAD / EMTDC有一个更全面的模型组件库，以满足不同的应用需求，EMTDC为用户提供了自定义的组件模型的功能，从而提高了仿真的灵活性。
因为EMTDC自我保护的性能不复杂，保护算法也很单调，很难使得保护范围内部复杂的逻辑关系成功达到，所以，使用PSCAD / EMTDC仿真平台作保障，对于保护模块的构造选择编程方式比较实用。
EMTDC作为一个计算引擎是软件的核心，PSCAD是其图形用户界面。
通过PSCAD，用户能够在图形环境中建构模拟一套完整的电路操作，分析和数据处理。
PSCAD / EMTDC是在Fortran语言上完成的，从而使用方法1：构建一个更好的高性能嵌入式定制模型，但语言Fortran的格式限制，对于程序的编写更复杂的保护模式方面非常方便，程序错误和错误信息没有明确给出，使得调试更加困难增加，所以一般采用方法2：通过计算机保护广泛使用的C语言来构建定制机型。
使用PSCAD / EMTDC的故障控制单元失效控制可以设置电路仿真中故障的类别、位置、开始时间和持续时间。
保护仿真模型的建立和使用MATLAB仿真计算机保护系统；未能实现利用EMTP仿真的电力系统输电线路，访问故障数据，可以以不同的方式，根据不同的故障类型的故障数据来运行。
利用MATLAB的图形用户界面设计功能（GUI）完成仿真系统接口生产，通过文件编辑器编写M文件实现不同组件的功能。
该系统可以由实验者对数据处理和计算机保护的保护作用过程中观察到的，并且能够达到不一样的保护算法和实验。
MATLAB是在科学比较常见的应用程序和工程计算软件工程应用，它提供了一个强大的数值计算和图形处理能力，成为一个国际科学与工程计算中，最流行的软件工具。
在MATLAB中，通过SIMULINK能够直接建立电力系统的仿真模型，这足够使用了该平台方便的优点，然后使用了SIMULINK工具箱丰富的资源，可以方便地实现各种电力系统仿真复杂的控制方法，MATLAB将根据电路的原理与上面的解决微分方程，电磁和机电进程同步计算处理，这使得该模拟非常小心，可能反映了微妙的变化的基本过程来计算。