武汉大学继电保护数字仿真实验报告

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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