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.X(DOS)版本,1992年推出4.X(Windows)版本;1997年推出5.1(Windows)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)、Functions&Tables(函数与表模块库)、Math(数学运算模块库)、Nonlinear(非线性系统模块库)、Signals&Systems(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G:50MW,13.8kV,保持恒定,Y连接,变压器T:13.8/220kV,线路L:100km,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