武汉大学继电保护数字仿真实验报告

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时间:2018-07-20

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1、继电保护数字仿真实验一.线路距离保护数字仿真实验1.实验目的仿真电力系统线路故障和距离保护动作。2.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,找到接地距离保护和相间距离保护部分;(4)运行。3.实验记录(1)断路器B1处保护的包括故障瞬间及断路器断开瞬间的三相测量电压、电流;a.单相接地三相测量电压:三相测量电流:b.两相接地短路三相测量电压:三相测量电流:c.三相接地三相测量电压:三相测量电流:d.无故障三相测量电压:三相测量电流:(1)各个接地距离、相间距

2、离保护测量阻抗的变化。在dist_relay模块中找到显示接地距离、相间距离保护测量阻抗和整定阻抗的两个XY_Plot,利用Plot右侧的滑竿可以清楚看到测量阻抗与整定阻抗的关系。注意记录的Plot要显示整个运行期间测量阻抗与整定阻抗的关系。下图为单相接地时A相测量阻抗和正定阻抗(偏移圆)的关系,当测量阻抗落入整定圆时,距离保护动作。1.实验分析(1)dist_protection所设是何故障,由何种距离保护动作;由仿真实验结果图a所示,当A相接地故障发生时,A相(故障相)电压下降,而且电流上升;但是非故障相的电压电流变化几乎不变。这一结果应证了《电力系统继

3、电保护》中对于故障环路这一概念的介绍:在接地短路的情况下,存在的是故障相与大地之间的相-地故障环路;在相间短路,存在的是故障相与故障相之间的相-相故障环路。由于A相的电流,电压的值都发生了变化,所以计算的测量阻抗能够准确反映A相接地故障,因此A相的距离保护动作。而B,C相的距离保护都不动作。可以看到实验结果图b,图c的结果都符合我们上面的结论。图b的两相接地短路动作的是B,C相的距离保护;图c的三相接地A,B,C相的距离保护都要动作。此外,我们还可以通过电压的曲线看到故障发生的时刻为0.2s,持续时间为0.05s。(2)示例中整定阻抗是否与教材所授一致,整定

4、阻抗的阻抗角是否为线路阻抗角;下图为A相短路时的B相的整定阻抗圆(未动作):易知,该阻抗圆为一偏移圆。查看阻抗圆的参数,可知:整定阻抗的半径:,阻抗圆的圆心坐标为。可以计算得到,正定阻抗的值为:下图是此次仿真实验所使用的两段线路的参数数据:电导,电纳的值很小,因此我们忽略不计。可以看到,两段线路的单位长度的电阻和电感值都是相同的,通过计算有:进一步得到:所以,初始设置的正定阻抗与线路阻抗有一定的差异。并且整定阻抗的阻抗角不是线路阻抗角。1.进一步思考(1)按教材所授重新设置I段整定阻抗,要求整定阻抗的阻抗角为线路阻抗角;首先计算圆心坐标:偏移圆的半径为:线路

5、阻抗角为:(2)改变线路故障位置,使B1断开。要求上交满足(1)(2)项的仿真示例。在根据(1)中设定参数之后,该段I段保护可以保护线路全长的85%。现在我们将两段线路的设定如下:左侧的线路全长为95km;右侧的线路全长为5km。短路故障设为A相接地短路,运行程序,三相电流的结果如下所示:可见,虽然发生了单相接地短路,但由于不在I段保护的保护范围之内,虽然A相电流怎大,但是I段保护仍没有动作。下图表现了测量阻抗与偏移圆的关系:易知,测量阻抗一直在偏移圆之外,保护不动作。二.变压器的励磁涌流数字仿真实验1.实验目的通过仿真清楚励磁涌流的产生原因,找到影响其形状

6、和大小的因素,进行傅立叶分析分析其构成。2.实验步骤(1)将Current_in_rush拷到电脑,进入PSCAD界面;(2)打开Current_in_rush;(3)认识各个模块作用,a.知道怎么通过下面模块设置合闸角,初始设为0,如图1所示;b.图1.合闸角设置a.改变下面模块的设置时间从而改变空载合闸时的剩磁(断路器跳开外部电源后,磁通将随时间衰减),图2.变压器与外接电源断开时间设置(1)按初始条件运行,观察并记录变压器三相励磁电流,两相励磁电流差,三相磁通的变化;(2)使控制角为90度运行,观察并记录仿真结果;(3)增大断路器断开时间(参见(3)b

7、.),使断路器重新合上时的剩磁约为0,运行,观察并记录仿真结果。1.实验记录各种运行条件下的三相励磁电流,两相励磁电流差,三相磁通的变化。a.控制角为0度三相励磁电流以及两相励磁电流差:三相磁通的变化:b.控制角为90度三相励磁电流以及两相励磁电流差:(该处所设定穿越电压为28.4V)三相磁通的变化:c.消除剩磁影响后的三相励磁电流以及两相励磁电流差:三相磁通的变化:简单分析:在实验结果图b中,尽管已经设置了合闸的相角为90度的时候,A相的励磁涌流也没有完全消除,其幅值为-2.2A左右。而在实验结果图c中,我们将合闸时间设定在0.25s之后,剩磁已经基本消除

8、。在这之后合闸,有实验结果可以看到,A相的磁通与稳态

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