电力系统继电保护仿真试验参考指导书试用稿

电力系统继电保护 实验指引书 张艳肖 编 合用于12级电气工程及其自动化专业 西安交通大学都市学院 二○一五年三月 目 录 第一某些 MATLAB基本- 3 - 1.1 MATLAB简介- 3 - 1.2 MATLAB基本界面- 3 - 1.2.1 MATLAB主窗口- 3 - 1.2.2 MATLAB主窗口- 3 - 1.3 SIMULINK仿真工具简介- 4 - 1.3.1 SIMULINK启动- 4 - 1.3.2 SIMULINK库浏览器阐明- 5 - 第二某些 仿真实验内容- 6 - 实验一 电力系统故障- 6 - 实验二 电流速断保护- 9 - 实验三 三段式电流保护- 13 - 实验四 线路自动重叠闸电流保护- 17 - 第一某些 MATLAB基本 1.1 MATLAB简介 MATLAB是一种合用于工程应用各领域分析设计与复杂计算科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年推出3.XDOS版本，1992年推出4.XWindows版本；1997年推出5.1Windows版本，下半年，Mathworks公司推出了MATLAB6.0版本。随着版本升级，内容不断扩充，功能更加强大。 MATLAB在国内外大学中，特别是数值计算应用最广电气信息类学科中，已成为每个学生都应掌握工具。 1.2 MATLAB基本界面 1.2.1 MATLAB主窗口 1.启动MATLAB 启动MATLAB办法有诸多，下面是最惯用办法。 （1）双击系统桌面MATLAB图标； （2）从桌面“开始”→“程序”→“MATLAB”。 启动MATLAB后，如图1-1所示。 图1-1 MATLAB桌面 1.2.2 MATLAB主窗口 MATLAB主窗口包具有6个下拉菜单和10个功能按钮，用来进行整体环境参数设立，如图1-2所示。 图1-2 MATLAB主窗口菜单和功能按钮 1.3 SIMULINK仿真工具简介 Simulink是Mathworks公司开发MATLAB仿真工具之一，其重要功能是实现动态系统建模、仿真与分析。Simulink下有诸多专用功能模块，如航空航天模块库Aerospace Blockset）、通信模块库Communication Blockset、神经网络模块库Neural Network Blockset、电力系统模块库SimpowerSystems等。其中电力系统模块库对用于电路、电力电子系统、电机系统、电力传播等过程仿真分析。 功能强大SimpowerSystems和Simulink同步使用将使某些复杂、非线性系统建模与仿真变得非常容易。它涉及7个子模块库电源Electriial Sources子库里有单/三相交流电压源、单相电流源、直流电压源、受控源等，元件子库Elements有各种支路、负载和开关、变压器等重要电力设备元件，附加子库Extra Library汉纳有各种附加控制、测量模块和特殊变压器等模块，电机子库Machines有异步、同步、控制等各种电机，测量子库Measurement具有电压电流和阻抗等测量元件，电力电子子库Power Electronics里有Gto、IGBT、Mosfet、Thyristor各种电力电子元器件等。 运用SIMULINK对系统进行仿真与分析，在进入虚拟实验环境后，不需要书写代码，只需使用鼠标拖动库中功能模块并将它们连接起来，按照实验规定修改各元器件参数。通过虚拟实验环境建立实验仿真电路模型，可使某些枯燥电路变得有趣味，复杂波形变得形象生动，使得各种复杂能量转换过程比较直观地呈当前学生面前。如下采用Matlab 来仿真电力电子技术课程中老式实验，和老式硬件实验对比，此实验办法有很大优越性。 在SIMULINK仿真环境下，运用Power System Blockset各种元件模型建立电力电子电路仿真模型，并对其进行仿真研究。 1.3.1 SIMULINK启动 启动SIMULINK有如下三种办法 （1） 在MATLAB命令窗口中输入“simulink”，按Enter键，就可以打开SIMULINK库浏览器，如图1-3所示。 图1-3 SIMULINK库浏览器 （2） 在MATLAB工具栏中，单击simulink按钮，也可以可以打开SIMULINK库浏览器。 （3） 单击MATLAB发布窗口中simulink文献夹，单击simulink按钮，也可以可以打开SIMULINK库浏览器。 1.3.2 SIMULINK库浏览器阐明 在图1-3SIMULINK库浏览器中，在界面上方是标题栏、菜单栏、惯用按钮及核心字填写栏。在核心字填写栏可以输入要查找模块核心字，按Enter键，就可以查找相应功能模块。 SIMULINK提供了各种基本模块库，有Continuous（持续系统模块库）、Discret（离散系统模块库）、FunctionsTables（函数与表模块库）、Math（数学运算模块库）、Nonlinear（非线性系统模块库）、SignalsSystems（信号与系统模块库）、Sinks（输出模块库）、Sources （输入源模块库）、Subsystems（子系统模块库）、SimPowerSystems（电力系统模块库）等原则模块库。 本实验用到最多就是SimPowerSystems（电力系统模块库），该工具箱包具有Electrical Sources（电源模块库）、Elements（元件模块库）、Power Electronics（电力电子器件模块库）、Machines（电动机模块库）、Connectors（连接器模块库）、Measurements（测量模块库）、Extras（附加模块库）和Demos（演示模块库）。 第二某些 仿真实验内容 实验一 电力系统故障 一、实验目 1.对电力系统中各种短路现象结识 2.掌握各种短路故障电压电流分布特点 3.仿真波形分析 二、实验内容 电力系统中，大多数故障都是由于输电线路短路引起，在发生短路故障状况 下，电力系统从一种状态激烈变化到另一种状态，产生复杂暂态过程。 各种类型短路涉及三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路。电力系统运营经验表白，在各种类型短路中，单相短路占大多数。 1.模型建立 发电机G50MW，13.8kV，保持恒定，Y连接，变压器T13.8/220kV，线路L100km，负荷50MVA 仿真模型建立 启动MATLAB，进入SIMULINK后新建文档，运用Power System中各种元件模型建立仿真模型，如图1-1所示。双击各模块，在浮现对话框内设立相应参数。 图2-1 仿真模型 2.仿真参数设计