MATLABSimulink电力系统建模与仿真于群第7章节MATLAB在微机继电保护中的应用实例.ppt

第7章 MATLAB在微机继电保护中的应用实例,7.1 简单数字滤波器的MATLAB辅助设计和分析方法 7.2 微机继电保护算法的MATLAB辅助设计和分析方法 7.3 输电线路距离保护的建模与仿真 7.4 Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例 7.5 输电线路故障行波仿真举例,7.1 简单数字滤波器的MATLAB辅助设计和分析方法,7.1.1 减法滤波器(差分滤波器)简介 7.1.2 减法滤波器设计分析举例,7.1.1 减法滤波器(差分滤波器)简介,图7-1 减法滤波器幅频特性,图7-2 滤波器的幅频特性,图7-3 滤波效果的仿真波形,7.2 微机继电保护算法的MATLAB辅助设计和分析方法,7.2.1 基于正弦函数模型的微机继电保护算法 7.2.2 全波傅里叶算法,7.2.1 基于正弦函数模型的微机继电保护算法,1. 两点乘积算法简介 2. 两点乘积法计算举例,1. 两点乘积算法简介,图7-4 两点乘积算法采样示意图,图7-�5 例7-􀰊2电路图,图7-6 利用两点乘积法计算得到的输入信号有效值、相位差及电路的电阻、电抗,7.2.2 全波傅里叶算法,1. 全波傅里叶算法简介 2. 全波傅里叶算法的频率特性分析 3. 利用全波傅里叶算法计算信号幅值的算例,1. 全波傅里叶算法简介,图7-7 在不同初相角情况下全波傅里叶算法的幅频特性,图7-8 利用全波傅里叶算法计算输入信号的幅值图形,7.3 输电线路距离保护的建模与仿真,7.3.1 方向阻抗继电器的数学模型 7.3.2 方向阻抗继电器的仿真模型 7.3.3 仿真结果,7.3.1 方向阻抗继电器的数学模型,1)用幅值比较方式分析图7-9a，继电器能够起动(即测量阻抗ZJ位于圆内)的条件是 2)用相位比较方式分析图7-9b，当ZJ位于圆周上时，阻抗ZJ与(ZJ-Zset)之间的相位差为θ=90°；当ZJ位于圆内时，θ＞90°；当ZJ位于圆外时，θ＜90°。

1)继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离 2)继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化图7-9 方向阻抗继电器的特性 a)幅值比较方式分析 b)相位比较方式分析,表7-1 阻抗继电器采用不同接线方式时，接入的电压和电流关系,7.3.2 方向阻抗继电器的仿真模型,1. 电力系统Simulink仿真模型 2. “0°接线”的方向阻抗继电器模块构造 3. “相电压和具有K30补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器模块构造,图7-10 方向阻抗继电器仿真所用的电力系统接线,图7-11 电力系统Simulink仿真模型,图7-12 电源EM的参数设置,图7-13 输电线路的参数设置,图7-14 三相电压电流测量模块UM的参数设置,图7-15 采用“0°接线”的方向阻抗继电器模块,图7-16 子系统“U_convert”的组成,图7-17 设置整定阻抗界面,图7-18“0°接线”用相位比较方式构成方向阻抗继电器的模块,图7-19 采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器模块,图7-20 继电器模块的内部结构,表7-2 采用“0°接线”时的仿真计算结果表,表7-2 采用“0°接线”时的仿真计算结果表,表7-3 采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”时的仿真计算结果表,表7-3 采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”时的仿真计算结果表,7.4 Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例,7.4.1 变压器仿真模型构建 7.4.2 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真 7.4.3 变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真 7.4.4 变压器绕组内部故障的简单仿真,图7-21 具有双侧电源的双绕组变压器电力系统,图7-22,,图7-23 电源EM的参数设置,图7-24 变压器T的参数设置,图7-25 UM模块的参数设置,7.4.2 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真,1)包含很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧。

2)包含大量的高次谐波 3)波形之间出现间断图7-26 示波器模块,图7-27 示波器模块的参数设置,图7-28 空载合闸后的三相励磁涌流的波形,图7-29 利用Powergui模块中的FFT Analysis对励磁涌流波形进行谐波分析界面,图7-30 空载合闸时的励磁涌流与短路电流的比较图,表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,图7-31 变压器采用“D11”接线方式时的空载合闸励磁涌流,7.4.3 变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真,图7-32 变压器保护区内、外故障仿真时增加的运算及示波器模块,图7-33 变压器保护区内故障时的电流波形图,,图7-34 变压器保护区外故障时的电流波形图,,图7-35,,图7-36 变压器绕组50%处发生两相短路故障时的电流波形,,7.5 输电线路故障行波仿真举例,7.5.1 行波的基本概念 7.5.2 输电线路故障行波仿真模型的构建 7.5.3 输电线路故障行波的提取 7.5.4 仿真结果,图7-37 利用叠加原理分析故障产生的行波,图7-38,,图7-39 电源E1的参数设置,图7-40 输电线路line1的参数设置,图7-41“To File”模块的参数设置,7.5.3 输电线路故障行波的提取,1)提取三相电压和三相电流的暂态量，用故障后一段时段内的三相电压值、电流值减去故障前相应的一时段内的三相电压值、电流值，就得到了三相电压、电流的暂态量。

2)利用式(7-32)、式(7-33)将三相电压、电流的暂态量进行Clarke变换变换，得到电压、电流的α,β,0模分量值 3)利用式(7-34)、式(7-35)计算正方向行波和反向行波的α、β、0模分量7.5.4 仿真结果,图7-42 检测点的三相电压波形,图7-43 检测点的三相电流波形,图7-44 电压α模正向行波和反向行波,。