距離保護(hù)PSCAD仿真

第三章距離保護(hù)仿真構(gòu)建3.1—次系統(tǒng)模型本次距離保護(hù)模型采用雙電源供電的長距離輸電線路配備主保護(hù)是距離保護(hù)，雙側(cè)電源均采用R-L-C中性點(diǎn)接地的230kV,50Hz的電源，其內(nèi)部電阻9.186Q，電抗是138mH。通過萬用表確定電壓電流信號(hào)，加斷路器B1配置距離保護(hù)通過長距離輸電線路與另一側(cè)相接，在線路中加上故障。uKe-4uKe-4系統(tǒng)模型加上三相故障數(shù)字控制器不同的數(shù)字對(duì)應(yīng)不同的故障。0表示沒故障，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兩相接地故障，5表示AC兩相接地故障，6表示BC兩相接地故障,7表示ABC三相接地故障，8表示AB兩相相間短路故障，9表示AC兩相相間短路故障，10表示BC兩相相間短路故障,11表示ABC三相相間短路故障。對(duì)應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換開關(guān)有1-6個(gè)數(shù)，每個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)故障狀態(tài)數(shù)字3.1.1電源模型這個(gè)組件模型一個(gè)三相交流電壓源，源阻抗可以指定為理想（即無限總線）。這個(gè)源可能是控制通過固定、內(nèi)部參數(shù)或變量的外部信號(hào)。本次模型定義為采用R-L-C中性點(diǎn)接地的230kV，50Hz的首段電源，其內(nèi)部電阻9.186Q，電抗是138mH。雙擊電源模型選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，可以確定電源名稱source1,電源阻抗類型R-L-C，中性點(diǎn)是否接地YES,模型顯示單線路。

?APZ!Singleline-Yiew▼L5^ur<e_5JIhreeVoltageSourceMedel...?APZ!Singleline-Yiew▼CanfigurationSourceNameSourceImp&tfanceType|gthestarpointgrounded?GraphicsDisplayOK Cancel Help...選項(xiàng)二：信號(hào)參數(shù)，可以確定是否有外控電壓NO,外控頻率NO,電壓230kV,電壓啟動(dòng)時(shí)間0.05s,頻率50Hz，相移0。1T 滝[source_3]ThreeP-^aseVo-ltageSourceModel...選項(xiàng)三：終端條件可以不用設(shè)置。選項(xiàng)四：電阻設(shè)定無。選項(xiàng)五：阻抗R/R-L設(shè)定無。選項(xiàng)六:阻抗R-L-C設(shè)定9.186ohm,138mH,0uF。

[^ur-;e_3]Thre-ePhaseVoltag亡SaurceModel...選項(xiàng)七：電感設(shè)定。選項(xiàng)八：電容設(shè)定。選項(xiàng)九：檢測(cè)信號(hào)設(shè)定。3.1.2線路模型 LINE1架空線路的配置組件用于定義的基本性質(zhì)與導(dǎo)體的傳輸通道在空氣以及提供訪問TLine/電纜配置編輯器。本次設(shè)計(jì)架空線路總長100kM，分為90kM和10kM兩端，接線形式一直在分界處加故障進(jìn)行模擬。雙擊線路模型，依次線路命名LINE1,穩(wěn)定頻率50Hz，線路長度90kM，導(dǎo)體數(shù)量3,終端型號(hào)直接連接，下面還可以詳細(xì)編輯線路模型。TransmissionLineConfigurate^對(duì)于線路阻抗的計(jì)算可以采用此模型:

\-la Z*\-la Z*EUS1TTLine-ABCTimed

Fault

Logic讀出Ia的數(shù)值根據(jù)電源電壓通過公式：Z可以計(jì)算出線路阻抗通過計(jì)算可以得出每千米阻抗為0.3歐姆。3.1.3斷路器模型B1這個(gè)組件的模擬三相斷路器操作。在（關(guān)閉）或關(guān)閉（打開）電阻的斷路器必須一起指定其初始狀態(tài)。該組件是通過一個(gè)名為輸入信號(hào)控制（默認(rèn)是BRK）。他有兩個(gè)狀態(tài)0表示on斷路器是閉合的,1表示。ff斷路器是打開的。斷路器控制可以配置自動(dòng)通過定時(shí)開關(guān)邏輯組件，或定序器組件。斷路器也可以手動(dòng)控制通過使用在線控制，或通過一個(gè)更為詳細(xì)的控制方案。雙擊斷路器模型，參數(shù)詳細(xì)設(shè)置,選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，是否單極操作N。，是否開放電流N。，是否使用超前電阻N。，電流截?cái)嘞拗?kA,圖形顯示單線線路，是否展現(xiàn)電力潮流N。。Singlelineview▼HighVottageDisplayNd |OKCancelHelp...I選項(xiàng)二:斷路器主要參數(shù)，斷路器命名B1，斷路器開通電阻1.0e6ohm，斷路器關(guān)斷電阻O.lohm。[bregkerS]3PhaseBreakerBreakerMainDataDreakerlameSinglelineview▼HighVottageDisplayNd |OKCancelHelp...I選項(xiàng)二:斷路器主要參數(shù)，斷路器命名B1，斷路器開通電阻1.0e6ohm，斷路器關(guān)斷電阻O.lohm。[bregkerS]3PhaseBreakerBreakerMainDataDreakerlameDreakerAnameBreakerBname-BreakerCname-BreskerOpenResistaneeBreakerClos.edRe-sistanceOKCancelHelp...選項(xiàng)三:超前嵌入數(shù)據(jù)無。3PhaseBreakerritianSinglePoleoperation□penpas-sibleatanyeurrent?Usepre-insertionresistance?CurrentchoppinglimitGraphicsDis-playGraphicsDis-play[displayPowerFlow選項(xiàng)四：內(nèi)部輸出，電路器三相電流加零序電流，斷路器三相狀態(tài)，無功功率。[breakers]3PhaseBreaker|InternalOutputs選項(xiàng)五：激勵(lì)狀態(tài)，有功功率22.18MW，無功功率4.184MVAR。[breaker3]2PhaseBreaker3.1.4故障模型這部分有三塊組成，最左邊的組件是控制故障的開始和結(jié)束，類似轉(zhuǎn)盤的組件是旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以選擇不同的輸出狀態(tài)，最右邊的是簡單地故障模型。三者組合在一起形成一個(gè)多功能故障裝換器。雙擊定時(shí)故障邏輯，故障開始時(shí)間0.2s，故障持續(xù)時(shí)間0.05s。[tfaultn]_[tfaultn]_imedFault:Logic雙擊旋轉(zhuǎn)開關(guān)，命名開關(guān)FaultType，組名Faults,是否呈現(xiàn)在圖形上No，裝盤位置數(shù)6,起始位置數(shù)2，對(duì)應(yīng)位置1（0.0）,位置2（1.0），位置3（6.0），位置4（7.0）,位置5（10.0），位置6(11.0)。[var_pct]RotarySwitch□ration□rationTitl&(fordis-playinpanelandGroupDisplaytitleonicon?#ofDialPcsitions(3-10)InitialDialPasitionPosition#1dataPosition#2dataPosition#3dataPasiticn*4dataPasiticnSEdataPosition 日t日Position#7dataPosition#8畑日Position#9dataPosition#10dataOKCancelHelp...

雙擊三相故障，選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，故障控制外部控制，是否清空可能電流No,是否接地Yes,圖像顯示單線線路，截?cái)嚯娏飨拗芆kA。選項(xiàng)二：故障電阻，導(dǎo)通電阻0.01ohm，關(guān)斷電阻1.0E6ohm。選項(xiàng)三：故障類型不用設(shè)置。選項(xiàng)四：電流故障命名無。選項(xiàng)五：激勵(lì)選項(xiàng)無。3.2二次系統(tǒng)模型距離保護(hù)具體仿真構(gòu)建分為兩個(gè)模塊：1、信號(hào)處理模塊，2、保護(hù)動(dòng)作模塊。3.2.1信號(hào)處理模塊:在系統(tǒng)模型中我們已經(jīng)用萬用表采集到電壓電流信號(hào)，在信號(hào)處理模塊，我們要將電流電壓信號(hào)處理已獲得我們想要的數(shù)據(jù)。首先將電壓與電流信號(hào)通過傅里葉變化這里主要取七次諧波對(duì)應(yīng)分解出ABC三相對(duì)應(yīng)電壓電流的幅值與相位，如圖

varrvbmvcmvarrvbmvcm傅里葉變換這是一個(gè)在線快速傅里葉變換(FFT),可以確定諧波大小和相位的輸入信號(hào)作為時(shí)間的函數(shù)。輸入信號(hào)的第一個(gè)取樣前分解成諧波成分。提供了選項(xiàng)來使用一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)輸入。對(duì)于三個(gè)輸入，組件可以提供輸出序列組件的形式。雙擊傅里葉變換，選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，類型3相，諧波數(shù)量7,基頻50Hz，震級(jí)輸出RMS，相位輸出單位弧度，相位輸出波形余弦波。[fft]On-LineFne-quencyS-cannerCoinifiguirationTypeNumbercfHarmonicsn=7NumbercfHarmonicsn=7日陽日freqiuency|i0.0[Hz]日陽日freqiuency|i0.0[Hz]MagnitudeOutput:RMSPhas-eOutputUnits:RadiansPhas-eOutputUnits:Radians二|Phas-eOutp-utreferenceAnti-aliasingfitter?Frequencyiracking?CosinewaysFrequencyTrickingEnableSignalCancelHelp...Phas-eOutp-utreferenceAnti-aliasingfitter?Frequencyiracking?CosinewaysFrequencyTrickingEnableSignalCancelHelp...選項(xiàng)二：頻率輸出變量無。通過傅里葉變換得到三相的幅值與相角通過正序、負(fù)序零序三相分解得到對(duì)應(yīng)的正序、負(fù)序零序三相幅值與相角，如圖

這個(gè)序列濾波器計(jì)算相位序列的組件，能計(jì)算出大小和相位角度。雙擊三序分解可以設(shè)定輸入輸出的單位皆選弧度。通過得到的三序分量將其合并得到對(duì)應(yīng)輸入保護(hù)動(dòng)作的輸入量。3.2.2保護(hù)動(dòng)作模塊將數(shù)據(jù)處理模塊得到的數(shù)據(jù)送到保護(hù)動(dòng)作對(duì)于接地故障采用V a將數(shù)據(jù)處理模塊得到的數(shù)據(jù)送到保護(hù)動(dòng)作對(duì)于接地故障采用V a—IkIa 0可以得到對(duì)應(yīng)相的阻抗值,VaVa如圖IM亙IOMJop單相接地故障計(jì)算這個(gè)組件計(jì)算線路接地阻抗眼中的接地阻抗繼電器。輸出阻抗是在矩形格式（R和X）,優(yōu)化了使用距離繼電器一一蘋果多邊形特征、距離繼電器特征或姆歐圓繼電器特征。雙擊單相接地故障元件，選項(xiàng)一：主要數(shù)據(jù)，K的常數(shù)1.6，相角為弧度。[I2g_imp]Line[I2g_imp]LinetoGroundImpedance選項(xiàng)二：初始化設(shè)置，初始時(shí)間0.1s，輸出電阻R為458.8ohm,輸出電抗X為56.7ohm。J2g_'mp]Line:□Ground[TipedarceJ2g_'mp]Line:□Ground[TipedarceV-V對(duì)于相間短路故障采用^^b可以得到對(duì)應(yīng)的阻抗值，如圖I—IabWHVP1'a-'bImT'a-'bIF1VM2VP2IM2ipT相間短路故障計(jì)算這個(gè)組件計(jì)算相間阻抗眼中的接地阻抗繼電器。輸出阻抗是在矩形格式（R和X）,優(yōu)化了使用距離繼電器一一蘋果多邊形特征、距離繼電器特征或姆歐圓繼電器特征。雙擊相間短路故障計(jì)算元件，設(shè)置和接地故障計(jì)算元件一樣計(jì)算輸入的數(shù)據(jù)得到對(duì)應(yīng)的阻抗值，將阻抗值輸?shù)侥窔W阻抗繼電器中與設(shè)定值比較通過圖像可以觀察動(dòng)作區(qū)域，姆歐繼電器

姆歐繼電器姆歐圓的組件被劃分為一個(gè)“阻抗區(qū)元素”，檢查是否存在一個(gè)點(diǎn)被輸入R和X,躺在一個(gè)指定區(qū)域的阻抗平面。R和X代表電阻和活性部位的監(jiān)視阻抗，可以輸入在單位或歐姆。請(qǐng)注意但是，單元組件的輸入?yún)?shù)應(yīng)該搭配R和X輸入。組件產(chǎn)生一個(gè)輸出’1'如果點(diǎn)定義為R和X是在指定的區(qū)域，否則輸出將’0'。雙擊姆歐阻抗繼電器元件，選項(xiàng)一：配置選項(xiàng)，坐標(biāo)選項(xiàng)選擇（X,Y）,圓的半徑32。[mho/rd己]MhoCircle選項(xiàng)二：中心的XY坐標(biāo)，X為5.5，Y為31.5。[mho_cincle]Mh.oCircle選項(xiàng)三：Z的設(shè)定無。經(jīng)過這樣的構(gòu)建，一個(gè)距離保護(hù)的保護(hù)動(dòng)作模塊基本搭建完成，對(duì)具體參數(shù)具體設(shè)置即可運(yùn)行,觀察圖像，得到相應(yīng)的結(jié)果。這兩個(gè)模塊搭建完成就具體距離保護(hù)動(dòng)作仿真模型已經(jīng)建立好。如圖第一個(gè)模塊是信號(hào)處理模塊，第二個(gè)是保護(hù)動(dòng)作模塊。通過這個(gè)模型可以很好地觀察距離保護(hù)仿真的現(xiàn)象。第四章仿真結(jié)果仿真參數(shù)如下：雙側(cè)電源均采用R-L-C中性點(diǎn)接地的230kV,50Hz的電源，其內(nèi)部電阻9.186Q，電抗是138mH。對(duì)于保護(hù)1采用距離保護(hù)，運(yùn)用姆歐繼電器進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作判斷。仿真總時(shí)間0.5s，故障0.2s發(fā)生，持續(xù)0.05s。4?1相間短路故障仿真4.1.1區(qū)內(nèi)故障在建立模型時(shí)，已經(jīng)計(jì)算出線路阻抗每千米0.3歐姆，當(dāng)故障發(fā)生BC相間短路在距離保護(hù)處90kM處時(shí)，姆歐繼電器設(shè)定的整定阻抗以(5.5,,31.5)為圓心半徑32,故障距離阻抗27歐姆在圓內(nèi)，對(duì)應(yīng)模擬仿真出的結(jié)果。故障處信號(hào)圖：TOC\o"1-5"\h\zMain:Graphs -i■fit i?T叩Eign日I 卜2.00廠」 ——1.5Q-1.QQ- 0.50-0.00- -0.50-1.00--1.50--2.00b I I I I iD.O-a 0.1Q ft.20 Q.30 0.40 0.5Q*卜保護(hù)安裝處電流圖：電壓圖:Main;Graphs可以觀察到故障時(shí)有段線在圈內(nèi)，此時(shí)繼電器動(dòng)作將故障跳開。保護(hù)動(dòng)作信號(hào)圖：■TripSignal2.0tt-i--1501.0(}- o.sa-D.D[> -050--1D(f--15(}-D. oTfl So So QjS 04.1.2區(qū)外故障改變姆歐繼電器參數(shù)圈內(nèi)動(dòng)作時(shí)圓心為(x,y)=(5,31.5)半徑為32通過公式X二Rcos60°+xY=Rsin60°+y作出上圖區(qū)內(nèi)動(dòng)作。如果改變圓心(x,y)=(5,5)半徑為10通過公式計(jì)算可以得到圈外故障繼電器不動(dòng)作。QIS1_ZDLI: HIDL …XCoor-dinate YCoordinate-Ra Kb 亠■Rt Xb對(duì)應(yīng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)圖:

2.00-1TripZgnsIMain2.00-1TripZgnsIMain:Srsphs1.50-1.0D-Q.5D-0.00--0.50--1.0Q--1.50--2.00-0.00D.iafb.20o.ioi}.400.50?可以看出在區(qū)外保護(hù)不動(dòng)作。4.2接地故障仿真4.2.1區(qū)內(nèi)故障在建立模型時(shí)，已經(jīng)計(jì)算出線路阻抗每千米0.3歐姆，當(dāng)故障發(fā)生A相接地短路在距離保護(hù)處90kM處時(shí)，姆歐繼電器設(shè)定的整定阻抗以(5.5,,31.5)為圓心半徑32,故障距離阻抗27歐姆在圓內(nèi)，對(duì)應(yīng)模擬仿真出的結(jié)果。故障信號(hào)圖：Main:Graphs…■衛(wèi)!…■衛(wèi)!保護(hù)安裝處電壓圖:保護(hù)安裝處電流圖:Main:GraphsQ.10Q.20Q300.40QS0姆歐繼電器動(dòng)作圖:

dist羽u;?CfPlatXCoordinateVCoordi^aie-Q.QOOs0.500s.Position0.000可以看出，阻抗軌跡在圈內(nèi)所以動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作信號(hào)圖:Main:Sraphs■Tripsisnal2.0t>-1——100-0.50-dist羽u;?CfPlatXCoordinateVCoordi^aie-Q.QOOs0.500s.Position0.000可以看出，阻抗軌跡在圈內(nèi)所以動(dòng)作。保護(hù)動(dòng)作信號(hào)圖:Main:Sraphs■Tripsisnal2.0t>-1——100-0.50-0.Q