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基于EMTP和MATLAB的继电保护仿真系统杨丽勤;杨晓萍;梁振锋;黄囤;张聪;魏盟;王斌【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2009(025)011【摘要】针对微机保护实验存在工作过程无法被实验者直接观测的问题,建立了基于EMTP和MATLAB继电保护仿真系统.该系统采用EMTP故障仿真的结果作为实验数据.利用MATLAB中的图形用户界面设计功能(GUI)建立仿真系统的界面,并且通过设置控件的属性及编制M文件来实现微机保护的功能.最后经过编译形成可执行文件.该仿真系统具有可视性、灵活性及可控性等优点,有利于完成微机保护实验.【总页数】4页(P33-36)【作者】杨丽勤;杨晓萍;梁振锋;黄囤;张聪;魏盟;王斌【作者单位】西安理工大学,水利水电学院,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,西安,710048;西安理工大学,水利水电学院,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TM77;TM743【相关文献】1.利用ATP-EMTP和MATLAB进行继电保护的仿真研究 [J], 王艳;郭怀德2.基于MATLAB开发平台的继电保护仿真系统 [J], 章志刚;李兴源3.利用ATP—EMTP和MATLAB进行继电保护的仿真研究 [J], 王艳;郭怀德4.基于EMTP／ATP和Matlab的电力系统不平衡短路仿真与数据处理 [J], 王海祥5.基于ATP-EMTP和MATLAB的高压线路故障联合仿真研究 [J], 冯媛硕;宋吉江;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
真空断路器的EMTP-ATP电磁暂态仿真教学研究
邹密;王江林;段盼;纪静;王会明
【期刊名称】《电气电子教学学报》
【年(卷),期】2022(44)1
【摘要】基于EMTP-ATP(Electro Magnetic Transient Program-Alternative Transients Program)的真空断路器电磁暂态仿真设计是“复杂电气工程系统设计”教学中的重要内容,教学难点在于截流值、介质动态绝缘强度及高频熄弧能力的准
确表征,由于该过程涉及电路原理、数理统计以及计算机编程等学科知识,其仿真建
模十分抽象,学生理解较为困难。
本文开展基于EMTP-ATP的真空断路器电磁暂态仿真,有助于学生更好地理解断路器分合闸的物理本质,使其更直观理解断路器重燃
以及预击穿过程。
【总页数】4页(P120-123)
【作者】邹密;王江林;段盼;纪静;王会明
【作者单位】重庆邮电大学自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM561
【相关文献】
1.真空断路器电磁瞬态仿真模型的研究与应用
2.基于EMTP-ATP的风力发电机雷
电电磁暂态特性分析3.基于EMTP-ATP的风力发电机雷电电磁暂态特性分析4.基
于改进型直流真空断路器弧后暂态仿真及介质恢复特性分析5.基于真空断路器预击穿特性的海上风电场集电网合闸暂态过电压仿真研究
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第23卷 第4期2008年8月 电力学报 JOU R NA L O F EL ECT RI C P OW ERV ol.23N o.4 A ug.2008文章编号: 1005-6548(2008)04-0287-03基于PSCAD/EM T DC的距离保护R-L模型算法研究王素英,丁坚勇(武汉大学电气工程学院,武汉430072)摘 要:应用线路模型算法的特点及适应性分析,可为电力系统距离保护阻抗算法乃至整个保护提供良好的选择性和可靠性保证。
针对R-L模型算法,典型设计了在短路时线路分布电容高频分量的情况,运用PSCAD/EM TDC完成电力系统距离保护的仿真,应用基于线路模型的R-L解微分方程的阻抗算法,在双端系统中对算法进行了测试,并对算法的稳定性进行了研究。
对电力系统距离保护阻抗R-L模型算法的实际应用提供了理论基础。
关键词:输电线路;R-L模型算法;距离保护;仿真;稳定性中图分类号:T M773 文献标识码:A 距离保护的阻抗算法很多,有各种基于电压电流计算的阻抗算法(如傅里叶算法、最小二乘算法[1]、卡尔曼滤波算法等)、基于阻抗元件动作特性采样值算法、基于线路模型的解微分方程算法[2]等几大类。
这些算法各有自己的优点和适宜应用的条件,分析各自的特点、研究其适应性,对获得算法乃至整个保护良好的选择性和可靠性等有很大帮助。
本文就基于线路模型的R-L模型解微分方程算法进行仿真分析,并对其稳定性展开研究。
1 距离保护的R-L模型算法R-L模型算法[3]仅用于计算线路阻抗。
对于一般的输电线路,在短路情况下,线路分布电容产生的影响主要表现为高频分量,如果采用低通滤波器滤掉高频分量,就相当于可以忽略被保护输电线分布电容的影响,因而从故障点到保护安装处的线路段可用电阻和电感串联电路表示,即输电线路等效为R-L模型。
这样,在短路时,下列微分方程成立u(t)=R1i(t)+L1d i(t)d t.(1)式中R1,L1分别为故障点至保护安装处线路段的正序电阻和电感;u(t),i(t)分别为保护安装处采样到的电压、电流瞬时值。
基于Python软件的数字式距离保护仿真基于Python软件的数字式距离保护仿真摘要：数字式距离保护技术在现代通信系统中扮演着重要的角色，作为一种有效的保护措施，可以提高通信信号的传输质量和保证通信系统的可靠性。
为了更好地理解数字式距离保护技术的原理和性能，本文基于Python软件进行距离保护仿真，通过模拟数字信号的传输过程，评估保护算法的性能，并对比不同算法在不同条件下的效果。
一、引言数字式距离保护技术是一种通过调整信号的幅度和相位，使其在传输过程中能够抵抗噪声和失真的技术。
在数字通信领域，距离保护技术扮演着重要的角色，可以提高通信信号的传输质量和可靠性。
在实际应用中，设计距离保护算法需要考虑多种参数，如噪声强度、信号的调制方式、传输距离等。
为了更好地研究数字式距离保护技术，并了解不同算法在不同条件下的性能表现，本文利用Python软件进行了一系列仿真实验。
二、仿真方法本文采用Python软件进行数字式距离保护仿真，该软件提供了丰富的信号处理函数和算法库，方便我们进行距离保护算法的设计和性能评估。
1. 信号生成通过Python软件，我们可以方便地生成各种数字信号，如正弦信号、方波信号、矩形脉冲信号等。
在距离保护仿真中，选择适当的信号作为测试信号是非常重要的。
我们可以通过调整信号的频率、幅度和相位等参数，生成不同种类的信号，并进行测试。
2. 噪声模拟在实际通信中，噪声是不可避免的，噪声强度会对信号的传输产生影响。
在数字式距离保护仿真中，我们可以通过添加高斯噪声等方式模拟真实环境中的噪声情况。
Python软件提供了丰富的信号处理函数，可以实现噪声的生成和添加。
3. 距离保护算法设计基于Python软件，我们可以设计和实现不同的距离保护算法。
常见的距离保护算法包括自适应等化器、预编码技术和分组检错码等。
通过调整算法的参数和结构，我们可以评估不同算法在不同条件下的性能表现。
4. 性能评估利用Python软件，我们可以评估距离保护算法的性能。
基于PSCAD／EMTDC的距离保护仿真分析
朱育熹
【期刊名称】《企业技术开发：新远见》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】在现代电力系统输电线路中，广泛使用了距离保护。
文章简述了距离保
护的基本原理，并通过PSCAD／EMTDC软件对距离保护在双电源模型中进行了
仿真，得出了距离保护的一些特点，对距离保护的应用具有一定的借鉴和指导意义。
【总页数】3页(P94-96)
【作者】朱育熹
【作者单位】广东电网公司潮州供电局,广东潮州521000
【正文语种】中文
【中图分类】TM773
【相关文献】
1.基于PSCAD/EMTDC的牵引供电系统仿真分析 [J], 王雨竹
2.基于PSCAD/EMTDC的并网光伏电站设计与仿真分析 [J], 张立静;张磊
3.基于PSCAD/EMTDC的距离保护R-L模型算法研究 [J], 王素英;丁坚勇
4.基于PSCAD/EMTDC的距离保护仿真分析 [J], 朱育熹
5.基于PSCAD/EMTDC的500kV主变低压侧三相电压不平衡仿真分析及应用探
究 [J], 石万里;欧俊延;王靓
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基于EMTP的电力系统建模与仿真
常晓颖;代高杰
【期刊名称】《洛阳理工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(020)004
【摘要】电磁暂态仿真程序EMTP(Elector-Magnetic Transients Program)是电力系统中常用的仿真商业软件,它能有效地对电力系统进行分析和研究.简要介绍了EMTP的特点,功能和应用,并通过实例对10 kV小电流接地系统进行理论分析和建模仿真,仿真结果与实际一致,直观形象地表明了小电流接地系统的特点和故障特征,同时也说明了该方法的有效性和可行性.
【总页数】5页(P42-45,55)
【作者】常晓颖;代高杰
【作者单位】洛阳理工学院,电气工程与自动化系,河南,洛阳,471023;洛阳市伊川县电业局,河南,洛阳,471300
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于EMTP—RV雷击输电线路杆塔的建模与仿真 [J], 王庆;何景彦;赵思源;
2.基于ATP-EMTP的电弧接地故障的建模及仿真 [J], 王倩;谭王景;叶赞;段建东;崔帅帅
3.基于EMTP/ATP的户用光伏发电系统建模与仿真 [J], 宋旭日;赵鸿图;王磊;刘鹏;叶林
4.基于EMTPE的750kV自耦变压器建模及励磁涌流仿真研究 [J], 于永军;焦春雷
5.基于EMTP／ATP和Matlab的电力系统不平衡短路仿真与数据处理 [J], 王海祥
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图1 微机距离保护动态仿真系统Fig .1 Dynam ic si m ulati on system of m icr op r ocess or 2baseddistance p r otecti onComm ittee,PSRC )推荐的E MTP 参考电网模型[7](如图2)适用于大多数线路继电保护装置的仿真测试。
该模型是一个三机系统,包含四条230k V 输电线路,其中有一对双回线,以及T 型支接线路。
四条线路皆采用分布参数模型。
根据仿真设置,程序自动在电网模型库和CT 、PT 库中选取相应模型,并根据具体的故障类型以及故障位置等条件,按照ATP 卡片格式[5]动态地生成故障模型文件。
在上述工作完成后,利用Matlab 自动执行下述命令序列:①evalc ([’t pbig w .exe both’,F AULT .at p,’’,F AULT .out,’2r’]);②evalc ([’A t p2mat .exe’,p l42mat])。
其中,①用于启动ATP,以完成故障计算;②用于将ATP 的输出格式转换为Matlab 格式,以便送入Matlab 进行后续处理。
图2 PSRC E MTP 参考模型Fig .2 PSRC E M TP reference model1.3 微机距离保护仿真子系统微机距离保护仿真子系统主要由数据采集、保护测量和保护决策等模块构成,如图3所示。
数据采集模块实现了前置模拟低通滤波、采样功能;保护测量模块包含了各种通用的基本算法,如半波积分算法、超前移项算法、傅立叶算法、比相算法、解微分方程算法等;保护决策模块中主要是实现了各种保护动作特性,如距离保护的四边形特性、姆欧型特性等。
图3 微机距离保护仿真子系统Fig .3 Si m ulati on subsyste m of m icr op r ocess or 2based distance p r otecti on前述各通用基本算法和元件算法均采用Si m u 2link 实现。
第28卷 第5期2006年10月电气电子教学学报JO U RN A L O F EEEVol.28 No.5Oct.2006基于EMTP的数字式距离保护仿真教学屈桂银,刘建华,苏 盛,曾祥君(长沙理工大学 电气与信息工程学院,湖南长沙410077)y摘 要:针对教学需要,为促进学生对继电保护系统尽早形成整体认识,并深入了解数字式继电保护的各个实现细节,提出了一种在EM T P电磁暂态仿真软件基础上编制自定义模块实现简化的线路距离保护教学系统。
该自定义模块在EM TP故障仿真的过程中与EM TP仿真软件以闭环方式进行交互,对数字式继电保护的各实现环节进行了仿真建模。
文末对相间短路故障和单相接地故障进行了仿真分析。
关键词:G642 4EM T P;数字式距离保护;仿真中图分类号:G642 4 文献标识码:A 文章编号:1008-0686(2006)05-0101-05Educational Use of EMTP for the S tudy ofa Distance Relaying of Transmission LinesQU Gui yin,LIU Jian hua,SU Sheng,ZENG Xian gjun(Colle ge of E lec tr ica l Eng ine ering,Chang sha Univ er sity of Scienc e and Tec hnology,Chang sha410077,China)Abstract:In order to enhance understanding o f the basic co ncepts of distance relaying of underg raduate students w ho are new to the subject o f pow er system protective relay ing.This paper pro poses an EM TP based integr ated simulatio n sy stem to provide systematic relaying co ncepts by mo deling a digital relaying system using self defined model functio ns in a closed loop manner.Various elements of dig ital distance re lay ing are org anized to g enerate a systematic approach to modeling the actual hardw ar e of dig ital relaying system s.Case studies relating to the most commo nly encountered single phase to gro und fault and phase to phase fault are presented and various fault distances and fault inception ang les are considered. Keywords:EM TP;distance protection;sim ulation0 引言继电保护系统的作用是在电网发生故障时根据异常信号检测、定位并隔离故障点,以确保电力系统的安全稳定运行和主设备安全。
随着电网的互联和远距离输电的兴起,传统的模拟保护系统在性能上越来越难以达到现代电网的保护要求,而数字式的微机保护系统则成为继电保护的主流。
在开发微机保护系统时,可以先利用电磁暂态仿真软件EMT P 对电网的各种故障和继电保护装置的保护逻辑进行模拟仿真测试。
为了促进电气专业学生对数字式继电保护系统的整体及各实现环节的深入认识,作为电气与信息工程学院电气工程专业教学环节创新的一部分,本文在EMT P电磁暂态仿真软件的基础上编制了自定义模块,对数字式继电保护的低通滤波、直流滤波及基频分量求取等实现环节进行了建模,并对单相接地短路及相间短路故障进行了仿真分析。
由于学生可以形象地看到仿真过程中继电保护每一实现环节对继电保护系统性能的影响,因此该仿真系统对促进学生理解数字式继电保护的工作原理具有积极的作用。
y收稿日期:2006-06-26;修回日期:2006-07-14第一作者:屈桂银(1954-),男,湖南石门人,大专,实验师,主要从事电气实验教学及电力系统模拟仿真研究。
1 数字式距离保护的设计用微机实现的距离保护是目前输电系统中一种最常见的保护类型,它具有可靠性高、维护量小及快速性的特点。
距离保护利用CT上测量到的电流数据和PT上测量到的电压数据计算阻抗,并通过测量线路阻抗的变化监测故障。
由于距离保护一般采用基频分量计算阻抗,而电网故障时,电流电压等电气量测信号中将包含丰富的高频信号和直流衰减信号。
为准确估计故障阻抗,在计算线路阻抗前需要利用各种信号处理方法来提取基波分量。
1 1 抗混叠低通滤波根据采样定律,采样频率必须达到模拟信号最高频率的2倍才可以完整地复现模拟信号中包含的信息。
由于数字采样的频率限制,为保证微机保护能真实地还原实际系统的模拟信号,必须首先对模拟信号进行低通滤波。
本文利用二阶巴特沃兹低通滤波器对高频分量进行滤除,低通起始频率为50赫,截止频率为300赫,阻带衰减28dB,采样频率设置为1.5kH z(30点/每工频周)。
模拟低通滤波器的传递函数为H(s)=1s2+2s+1,该传递函数可以通过双线性变换后传递函数为H(Z)= a0+a1Z-1+a2Z-21+b1Z-1+b2Z-2的数字滤波器来实现,其中a0=0 000108058,a1=0 000216116,a2=0 000108058,b1=-1 9708328899,b2=0 970815132。
1 2 直流分量滤波电力故障发生时,电流和电压的急骤变化特性是由高频信号和直流衰减信号综合而成的。
低通滤波器能够滤除高频信号但是不能消除直流衰减信号。
假定发生故障后,直流分量按指数衰减x k= n=1x tk sin2 nk N+A exp-k t T其中 t为采样间隔,T为时间常数,N为周期内采样点数。
将其代入式y k=x n-xk-1ex p( t/T)则有y k = n=1X n a n sin2 nk N+n其中a n=E2n+F2nE n=1-1/ex p( t/T)cos(2n /N)F n=1/exp( t/T)sin(2n /N)n=tan-1(F n/E n)因此,其中直流信号即可消除。
1 3 基频分量提取在滤除了高频分量和直流分量之后,可以利用快速傅立叶变换求取基频分量有效值。
假定每个周波取得N个采样点z(k),则采样信号可以表示为X(n) N-1k=0x(k)w nk N (n=0,1,2,!,N-1)其中:w nk n=e-j(2 nk/N),n为谐波次数;对基频分量,n =1。
k为数据窗内的采样点数量。
其中,所有N 个采样点用来计算基频分量。
2 EMTP自定义模块及仿真设置2 1 EMTP自定义模块EM TP自定义模块(TACS)是一种EM TP电磁暂态仿真软件提供的接口方式。
用户可以在定义接口的输入和输出数据基础上实现用户自定义的逻辑和控制,利用该方式可以实现电网故障过程中数字式阻抗保护的动作行为的模拟仿真。
笔者开发的自定义模块结构如图1所示。
在经定义的接口接收到电流电压采样数据后,首先完成数字滤波以消除高频信号和直流信号,然后按照保护逻辑进行故障的检测与定位,并在检测到故障时发送跳闸信号。
图1 基于EM T P自定义模块的数字式阻抗保护仿真系统1 2 仿真设置在实验中,笔者利用结合自定义模块的EM TP 仿真软件对图2所示的长160公里的154kV电压等级的输电线路进行了不同故障类型和故障点的仿真测试。
仿真设置电气参数如表1所示,在表2所列的各种故障条件下进行了仿真分析。
102 电气电子教学学报 第28卷图2 故障仿真系统表1 线路及电源参数线路参数(!/km)Z 0Z 1Z 2R 0.34340.13420.1342L 0.131580.47650.4765C 0.00520.00900.0090电源容 量功率因数次暂态电抗负 荷100M VA0.857.71%80M VA表2 仿真故障条件设置故障类型短路点故障初始角单相接地10%,20%,30%,40%,50%,60%,80%,90%0∀,30∀,45∀,60∀,90∀相间短路30%,50%,70%0∀,90∀3 仿真结果3 1 抗混叠低通滤波由于在90∀起始角情况下较0∀起始角情况下发生短路故障产生更丰富的高频故障信号,本文首先对90∀起始角50%线路处故障的情况进行了仿真分析。
图3和图4分别为单相短路故障电压信号经低通滤波前后的三相电压波形。
将两图比较可清楚看到抗混叠滤波器的低通滤波效果,还可看出滤波对采样数据起到了明显的相位滞后作用,这对提高继电保护装置的动作速度有着重要的影响。
图5和图6所示为相间短路故障时滤波前后的电压波形图。
图3 单相故障90∀初始角时电压歧变波形图4 单相故障90∀低通滤波后的电压波形图5 相间故障90∀故障初始角时电压波形图6 相间故障低通滤波后的电压波形3 2 直流衰减分量的消除短路故障时,电压信号的畸变主要由高频信号构成,而电流分量的畸变主要受按指数衰减的直流电流分量的影响。
在电压过零处故障时电流直流分量最大,而在电压顶点处故障时电流直流分量最小。
使用基波分量判断故障的继电保护必须将其中的直流衰减分量去除才能保证正确的检测故障。
此处采用三相量去除直流分量进行基波分量的求解。
在0∀初始相角20%及70%线路处单相接地故障时未经处理的电流及滤除直流分量的电流波形如103第5期屈桂银等:基于EM T P 的数字式距离保护仿真教学图7和图8所示。
由图7、8可看出直流滤波对于直流分量最严重的0∀起始故障角的效果是很明显的。
图7 0∀故障起始角、20%处故障时电流波形图8 0∀起始角70%线路处故障电流波形H T #3 3 阻抗计算在预处理阶段利用抗混叠滤波和直流滤波求得基波分量后,可以用快速傅立叶变换求取电流、电压的有效值再计算故障阻抗。
图9所示为在电压过零时(0∀起始故障角)在不同位置发生单相接地故障时电阻和电抗测量曲线。
由其中可以看出测量曲线在故障后约半周平稳。
(a)电阻(b) 电抗图9 0∀起始故障角阻抗收敛特性图10所示的90∀故障起始角时单相接地故障电阻及电抗测量曲线。
