输电线路距离保护建模与仿真概要

摘要

当电力系统运行的时候，时常会发生各种故障使得系统不能够正常运作，其中短路故障就是最危险也是最普通的的故障。在出现故障时，电力系统必须快速并有选择地去切除出现故障的元件，这时就需要在电器元件上安装继电保护装置来保护，距离保护是一种在继电保护中定位故障点的有效方法。

本文依据输电线路距离保护的基本原理和组成，对距离保护系统中的方向阻抗继电器进行建模，并使用MATLAB/SIMULINK对线路的距离保护建立仿真模型，使距离保护成功仿真。仿真结果表明：对距离保护建立的仿真模型能够被正确运行，且可以正确地表示不一样类型的短路故障并根据所给不一样的故障发出动作信号让断路器跳闸以实现对线路的保护。

关键词距离保护；方向阻抗继电器；建模；仿真

Abstract

When the power system runs, there are often all kinds of fault leading to that the system can’t run correctly. Of all the faults, the most dangerous and most common fault is the short circuit fault. In case of faults, the power system must be fast and selective to remove the component of fault, then you need to install protection devices to protect the electrical components. Distance protection is an effective method to locate the point of fault in the relay.

According to the basic principle and structure of distance protection of transmission line, this paper makes a mathematical model of directional impedance relay in the distance protection and uses SIMULINK to establish a distance protection simulation model of transmission line in MATLAB. It makes the three-stage distance protection emulation realize. Simulation results show that: the three-stage distance protection simulation model can run correctly, and correctly represent different kinds of short circuit fault . According to the different kinds of fault, it can also send the correct signal to make the breaker disconnect so that it can protect the transmission line.

Keywords Distance protection Directional Impedance Relay Modeling SIMULINK

目录

1 绪论 (1)

1.1 本课题的背景和意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3 本文的主要内容 (3)

2 距离保护 (4)

2.1距离保护的基本原理和构成 (4)

2.2 阻抗继电器 (5)

2.3 距离保护的整定原则 (6)

3 输电线路距离保护建模 (8)

3.1 方向阻抗继电器的数学模型 (8)

3.2 方向阻抗继电器的仿真模型 (9)

3.3 方向阻抗继电器的仿真结果 (15)

4 输电线路距离保护仿真 (17)

4.1 MATLAB、SIMULINK简介 (17)

4.2 距离保护仿真模型的建立 (18)

4.3 距离保护模块的构建 (24)

4.4 距离保护仿真结果 (29)

结论 (35)

致谢 (36)

参考文献 (37)

1 绪论

1.1 本课题的背景和意义

当电力系统运行的时候，时常会出现各种使得系统不能够正常运作的故障，各种类型的短路故障就是最危险也是最普通的故障。在短路的情况下也许会产生严重的结果：第一，在故障点产生的短路电流会生成大量电弧，导致故障元件坏掉；第二，电力系统中的一些电压大幅度减小，影响了用户的稳定工作和降低了厂家的产品质量；第三，短路电流流过非故障组件，因为发出的热量造成了损伤或者减少了其使用时限；第四，损害了电力系统的稳定运行，造成系统的振荡，更严重的话会让该系统崩溃。

在电力系统中，当发生故障时，线路必须快速和有选择地除去有故障的组件，它是一种能确保电力系统安全运作的最有效的办法，这就需要装设保护装置。这种保护装置叫作继电保护装置，到现在为止，绝大多数是由一个单一的继电器或由继电器和它子设备结合组成的。

继电保护装置的目的是能够在系统出现故障时快速发现故障然后利用断路器的选择性切除出现故障的地方，距离保护是继电保护中定位故障点的有效方法之一，特别是计算机距离保护对提高保护以及改善线路性能有很大的意义。通过对高压线路各种故障特征发生的分析和研究，利用虚拟开发平台微机保护对各种故障情况进行模拟。大规模的电力系统，结构复杂，因为人为或自然因素，因此会出现各种故障和发生异常工作条件。

技术指标和产品质量在电力系统的要求一直在上升，各研究机构和制造商对研究和开发的投资也一直在增加。目前拥有的保护设备的缺点是调试方式效率低，过程不简单，需要在同一个地方完成调试以及会出现一些影响较大的人为原因，这引起了保护设备在大批量生产上的困难性和在调试上的复杂性。

在电力系统中，计算机模拟能够作为理论研究助剂，也能够通过模拟真实设备的运行，以发现并解决可能发生的问题。

对于输电线路距离保护进行建模与仿真，不仅可以作为使用计算机对继电保护的软件基础，也可作为继电保护课程的教学演示，在电气工程的教学中具有较高的应用价值。1.2 国内外研究现状

在大型高压的电网中，距离保护作为继电保护的一种主要保护装置，我们常将距离保护应用与于这些电网中。距离保护是用来反映安装保护点到故障处的阻抗或者距离，并依据所得到的阻抗或距离得出正确的动作时间，相对电压电流保护，使用于高电压电网，更好地满足灵敏性、选择性和迅速排除故障的要求。

继电保护模拟在国内国外的研究是基于电力系统仿真研究的，数字仿真分为实时性和非实时性，非实时数字仿真软件在国内和国外的使用中有两种最普遍：ATP / EMTP （电磁暂态程序）是加拿大马尼托巴开发的电磁暂态分析软件，ATP / EMTP （另类暂态程序）