下载文档原格式
PSCAD实验报告学院：水利电力学院班级：姓名：学号：PSCAD实验报告实验一实验名称：简单电力系统短路计算实验目的：掌握用PSCAD进行电力系统短路计算的方法仿真工具：PSCAD/EMTDC实验原理：在电力系统三相短路中，元件的参数用次暂态参数代替，画出电路的等值电路，短路电流的计算即相当于稳态短路电流计算。
单相接地，两相相间，两相接地短路时的短路电流计算中，采用对称分量法将每相电流分解成正序、负序和零序网路，在每个网络中分别计算各序电流，每种短路类型对应了不同的序网连接方式，形成了不同复合序网，再在复合序网中计算短路电流的有名值。
在并且在短路电流计算中，一般只需计算起始次暂态电流的初始值。
实验内容及其步骤：图示电力系统已知：发电机：Sn=60MV A,Xd”=0.16,X2=0.19 ;变压器：Sn=60MV A,Vs%=10.5 ;1)试计算f点三相短路，单相接地，两相相间，两相接地短路时的短路电流有名值。
2)若变压器中性点经30Ω电抗接地，再作1）。
3)数据输入。
4) 方案定义。
5) 数据检查。
6) 作业定义。
7) 执行计算。
8) 输出结果。
模型建立：实验结果与分析：通过PSCAD仿真所得结果为1）、三相短路（有接地电抗）2）、三相短路（无接地电抗）3）、单相接地短路（有接地电抗）4）、单相接地短路（无接地电抗）5）、两相相间短路（有接地电抗）6）、两相相间短路（无接地电抗）：7）、两相接地短路（有接地电抗）：8）、两相接地短路（无接地电抗）：实验二实验名称：电力系统故障分析实验目的：1) 熟悉PSCAD/EMTDC的正确使用；2) 掌握多节点电力系统的建模；3) 掌握元件及不同线路模型参数的设置方法；4) 掌握各种短路故障的建模。
仿真工具：PSCAD/EMTDC一、故障模型建立实验内容及步骤如图1所示系统，利用PSCAD/EMTDC软件完成以下实验内容：（1）新建项目文件；（2）在新项目工作区进行系统建模：将A、B、C、D四个节点分别画在四个模块中，在每段线路中都加入三相故障模块；（3）用500kv 典型参数设置电源和线路的参数（传输线采用Bergeron 模型，每段线路长度分别为AB 段300Km ，BC 段100Km ，AD 段100Km ，DE 段50Km ）；（4）双绕组变压器变比设置为500kv/220kv ，容量为100MVA ，一次测采用星型接法，二次侧采用三角接；设置每个节点的三相电压和电流输出量；（5）设置输出量：将每一节点的三箱电压和电流分别输出显示在两个波形框中。
基于PSCAD的输电线路多边形阻抗继电器距离保护仿真PSCAD是在世界范围内，被广大的电力系统稳定与控制的科研人员广泛使用的一种电力系统仿真软件。
本文以PSCAD软件作为理论研究和仿真的基础。
通过在PSCAD中搭建双端电源网络，模拟系统遭遇单相接地短路故障、两相短路故障、两相接地短路故障、三相短路故障，观察遭遇短路故障后的系统暂态特征。
本文提出的保护方法，能够正确的识别出故障，并且能够可靠的将故障线路从系统中切除。
以此做为接下来进一步研究新型保护原理的数据和平台基础。
标签：距离保护、多边形阻抗继电器、PSCADABSTRACT：PSCAD is a kind of power system simulation software widely used by the researchers of power system stability and control in the world.This paper takes PSCAD software as the basis of theoretical research and simulation.By setting up a two-terminal power supply network in PSCAD，the simulation system encounters single-phase ground short circuit fault，two-phase short circuit fault，two-phase ground short circuit fault and three-phase short circuit fault，and the transient characteristics of the system after the short circuit fault are observed.The protection method proposed in this paper can correctly identify the fault，and can reliably cut the fault line from the system.This will serve as the data and platform basis for further research on the new protection principle.KEY WORDS：Distance protection，polygonal impedance relay，PSCAD1 引言在过去的几十年中，电力负荷不断增长，使电力系统遭遇了更大的运行压力。
PSCAD模型与仿真指南（1）设置仿真时间和步长新建的仿真工程，先应对“工程”的仿真时间、步长进行设置（也可在建好模型仿真开始前完成）。
在“工程”模型窗口空白处鼠标右击，选择Project Setting，出现设置窗口，如图3－1所示，在这里可对本“工程”的仿真时间、计算步长、PSCAD绘图步长等进行设定。
一般仿真时间“Duration of run ”设为0.3~ 0.5s，计算步长“EMTDC time step ( us ) ”设为0.1, 绘图步长“PSCAD plot step ( us ) ”设为10。
如果计算步长大，则仿真进展快，但是，过电压变小（可能会漏掉峰值）！图3－1 设置仿真时间、步长（2）建立仿真模型以交流电源串联R-L-C电路为例，先建立新工程，命名为：test1，从主界面右侧或库中选择需要的元件，放在工程上。
点击该元件使其变为闪烁，按L或R 键，向左或右转90度，直到合适位置。
再选择“导线”，点击导线，两端会出现小端点，用鼠标左压并拖动，可调节导线长度。
调节方法：点击一段导线，它的两端就会出现两个绿色的方块，此时点住某个方块对导线进行拉长或者缩短，直到想要的长度。
用适当长度的导线将各个元件按照原电路的拓扑结构连接起来。
注意：导线与导线，或导线与元件的一端连接时，当两条导线或导线与元件接近时，会自动连接上；导线与导线交叉时，相互绝缘，如果要两导线在交叉点连接，需要从主界面右边常用元件中选择“Pin ”并放置在交叉点。
建立的仿真模型如下图3－2所示，其中E1为测对地电压的测量元件，E2为测“0.3电阻”的端电压，I1为测电流。
图3－2 工程中的元件、导线和电路模型建立电路模型时应该注意：（1）模型中的元件，特别是同类元件的名字绝对不得重复。
（2）模型图上若有任何无关的东西，例如：一条悬空线、点，或者参数设置不对，例如：负荷及其变压器的容量大于电源变压器的容量，则运行时就会出错。
正序电压极化阻抗继电器的保护失效边界模型姜爱华;薛晨【摘要】提出一组以故障距离和过渡电阻大小为核心因子的保护失效边界模型,用以评估阻抗继电器的耐受过渡电阻能力,同时用于探讨阻抗继电器因过渡电阻而拒动和误动的真实原因.重点分析正序电压极化的阻抗继电器,其具有保护区稳定、耐受过渡电阻能力强等优点.定义了能够使继电器正确动作的最大耐受过渡电阻值为保护失效边界电阻.根据保护失效边界模型计算出保护失效边界电阻值和相应的故障距离,用以绘制保护失效边界电阻曲线,再引入保护失效系数的概念,以此评估该继电器的耐受过渡电阻能力以及抗风险能力.PSCAD仿真结果表明,该模型可准确计算出继电器能承受的最大过渡电阻数值.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2015(035)007【总页数】7页(P43-49)【关键词】继电保护;保护失效;故障定位;过渡电阻;正序电压;阻抗继电器;模型【作者】姜爱华;薛晨【作者单位】广西大学电气工程学院,广西南宁530004;国网四川省电力公司检修公司,四川成都610000【正文语种】中文【中图分类】TM7730 引言影响距离保护的因素有频率变化、过渡电阻以及电力系统的振荡等。
其中，涉及到电力系统动态运行的是频率变化和系统振荡。
过渡电阻大小是随机的，它是导致距离继电器误动和拒动的原因之一[1-3]。
文献[4-8]提出了多种自适应距离保护的方法来解决这个问题，但是由于过渡电阻的大小未知，这些方法所定义的特性仅仅是针对过渡电阻的变化，并没有说明在正常运行情况下的误动。
圆特性距离继电器是一种被广泛采用的距离继电器[9]，其动作特性是以在保护安装处系统侧的正序阻抗为直径的圆。
由于过渡电阻的大小是随机的，导致在测量阻抗中出现的阻抗附加分量可能呈容性，也可能呈感性，这是该继电器能否正确动作的风险性所在[9-10]。
目前的研究尚未能够精确计算出继电器所能够承受的最大过渡电阻的数值，因而不知道继电器拒动和误动的原因。
基于MATLAB的距离保护仿真摘要：本文阐述了如何利用Matlab中的Simulink及SPS工具箱建立线路的距离保护仿真模型，并用S函数编制相间距离保护和接地距离保护算法程序，构建相应的保护模块，实现了三段式距离保护。
仿真结果表明，所建立的三段式距离保护模型能够正确反应在保护区内的不同类型的短路故障并发出动作信号使断路器跳闸实现输电线路的保护功能。
关键词：Matlab；S函数；仿真；距离保护Distance protection simulation based on MatlabABSTRACT:This paper established a distance protection simulation model of transmission line by using Simulink and SimPowerSystem toolbox in Matlab. We programed the distance protection of phase faults and earth faults by using S-Fuction and created relevant protection models to build distance protection. The simulation results show that the three-stage distance protection model we created can response to all kinds of faults within protection zones correctly and send correct signal to the breaker of the line.KEY WORDS：Matlab; S-Function; Simulink; distance protection0 引言Matlab软件中的SimPowerSystem工具箱是基于Simulink发展起来的电力系统仿真工具箱，里面有许多可用于电力系统仿真的元件模块库，这些模块以图形的形式表示电力系统设备的数学模型。
基于PSCADX4双电源距离保护的仿真分析燕林滋;李静;马金燕;白少峰【摘要】本文主要就电力线路距离保护的基本原理、整定计算做了具体介绍,着重使用PSCADX4软件对单相短路接地、两项短路、三相短路故障进行仿真分析,以期更容易找到可靠性高、经济性好、便于实施的距离保护.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P46-48,50)【关键词】PSCADX4;距离保护;单相接地故障;三项接地故障;仿真【作者】燕林滋;李静;马金燕;白少峰【作者单位】银川能源学院,银川 750105;银川能源学院,银川 750105;银川能源学院,银川 750105;银川能源学院,银川 750105【正文语种】中文在现代电力系统中，容量大、电压高、距离长、负荷重和结构复杂的网络成为主流。
这时，简单的电流、电压保护就难以满足电网对保护的要求。
例如，高压长距离、重负荷线路，由于负荷电流大，线路末端短路时短路电流值与负荷电流相差不大，故电流保护往往不能满足灵敏度的要求。
对于电流速断保护，其保护范围受电网运行方式的变化而变化，保护范围不稳定，某些情况下甚至无保护区。
所以，有些情况下不能采用电流速断保护。
对于多电源复杂网络，方向过电流保护的动作时限往往不能按选择性的要求整定，且动作时限长，难以满足电力系统对保护快速性动作的要求。
因此，在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，而距离保护就是其中一种。
距离保护是反应保护安装处至故障点的距离保护，主要用于输电线路的保护。
PSCADX4是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件。
它使电力系统复杂部分可视化，且可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统，可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压，可对包含复杂非线性元件（如直流输电设备）的大型电力系统进行全三相的精确模拟。
同时，它的输入、输出界面非常直观、方便。
实验一线路距离保护I段数字仿真实验一、实验记录与分析（1）保护范围内A相接地故障（a）记录B1处距离保护的三相测量电压（Vs）、电流（Is）变化波形（关注故障瞬间及断路器断开瞬间的）；由电压电流波形分析A相接地故障的特征；断路器是否断开故障线路？由实验结果图分析可得，A相接地故障时测量电流增大为短路电流，测量电压为保护安装处的残余电压，故障相电压减小，非故障相的相电压和相电流几乎不变。
故障切除后电流为0，电压恢复为电源电压，断路器成功断开故障线路。
（b）各个接地距离、相间距离保护测量阻抗的变化插入显示测量阻抗变化和整定特性圆的两张XYPlot；从XYPlot分析说明接地距离保护测量阻抗的变化特点，相间距离保护测量阻抗的变化特点：接地距离保护测量阻抗相间距离保护测量阻抗A相接地时，故障A相测量电压减小，测量电流增大，故在A相接地距离保护测量阻抗减小，并落入了动作区内，接地距离保护动作；由于故障环路不包括B、C相，由图可看出B、C相接地距离保护测量阻抗阻抗值较大，不在动作区内。
相间距离保护中Rab、Rca 减小了，但仍然远离动作区，Rbc不受A相接地故障的影响，相间距离保护测量阻抗值较大，落在特性圆外，相间距离保护不动作。
（2）正向保护范围外A相接地故障插入显示测量阻抗变化和整定特性圆的两张XYPlot；从XYPlot分析说明接地距离保护测量阻抗的变化特点，相间距离保护测量阻抗的变化特点：接地距离保护测量阻抗相间距离保护测量阻抗当故障点在保护范围外时，接地距离保护中A相测量阻抗在动作特性圆外，靠近特性圆边界处；B、C相测量阻抗仍然很大，远离动作区。
相间距离保护测量阻抗值较大，落在动作特性圆外。
接地距离保护和相间距离保护都不动作。
（3）保护范围内BC相短路故障（a）记录B1处距离保护的三相测量电压（Vs）、电流（Is）变化波形（关注故障瞬间及断路器断开瞬间的）；由电压电流波形分析BC相短路故障的特征；断路器是否断开故障线路？由实验结果图分析可得，发生BC相间短路故障时，B相C相测量电流增大为短路电流，测量电压幅值近似变为原来的2/3，故障相电压降低，非故障相的相电压和相电流几乎不变。
东南大学成贤学院毕业设计论文第三章距离保护仿真构建3.1一次系统模型本次距离保护模型采用双电源供电的长距离输电线路配备主保护是距离保护，双侧电源均采用R-L-C中性点接地的230kV，50Hz的电源，其内部电阻9.186Ω，电抗是138mH。
通过万用表确定电压电流信号，加断路器B1配置距离保护通过长距离输电线路与另一侧相接，在线路中加上故障。
系统模型加上三相故障数字控制器不同的数字对应不同的故障。
0表示没故障，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两相接地故障，5表示AC两相接地故障，6表示BC两相接地故障,7表示ABC三相接地故障，8表示AB两相相间短路故障，9表示AC两相相间短路故障,10表示BC两相相间短路故障,11表示ABC三相相间短路故障。
对应的数字转换开关有1-6个数，每个数对应一个故障状态数字3.1.1电源模型这个组件模型一个三相交流电压源,源阻抗可以指定为理想(即无限总线)。
这个源可能是控制通过固定、内部参数或变量的外部信号。
本次模型定义为采用R-L-C中性点接地的230kV，50Hz的首段电源，其内部电阻9.186Ω，电抗是138mH。
双击电源模型选项一：配置选项，可以确定电源名称source1，电源阻抗类型R-L-C，中性点是否接地YES，模型显示单线路。
选项二：信号参数，可以确定是否有外控电压NO，外控频率NO，电压230kV，电压启动时间0.05s，频率50Hz，相移0。
选项三：终端条件可以不用设置。
选项四：电阻设定无。
选项五：阻抗R/R-L设定无。
选项六：阻抗R-L-C设定9.186ohm，138mH，0uF。
选项七：电感设定。
选项八：电容设定。
选项九：检测信号设定。
3.1.2线路模型架空线路的配置组件用于定义的基本性质与导体的传输通道在空气,以及提供访问TLine /电缆配置编辑器。
本次设计架空线路总长100kM，分为90kM和10kM两端，接线形式一直在分界处加故障进行模拟。
双击线路模型，依次线路命名LINE1，稳定频率50Hz，线路长度90kM，导体数量3，终端型号直接连接，下面还可以详细编辑线路模型。
对于线路阻抗的计算可以采用此模型：读出Ia 的数值根据电源电压通过公式：aI E Z 3 可以计算出线路阻抗通过计算可以得出每千米阻抗为0.3欧姆。
3.1.3断路器模型这个组件的模拟三相断路器操作。
在(关闭)或关闭(打开)电阻的断路器必须一起指定其初始状态。
该组件是通过一个名为输入信号控制(默认是BRK ）。
他有两个状态0表示on 断路器是闭合的，1表示off 断路器是打开的。
断路器控制可以配置自动通过定时开关逻辑组件,或定序器组件。
断路器也可以手动控制通过使用在线控制,或通过一个更为详细的控制方案。
双击断路器模型，参数详细设置，选项一：配置选项，是否单极操作No ，是否开放电流No ，是否使用超前电阻No ，电流截断限制0kA ，图形显示单线线路，是否展现电力潮流No 。
选项二：断路器主要参数，断路器命名B1，断路器开通电阻1.0e6ohm，断路器关断电阻0.1ohm。
选项三：超前嵌入数据无。
选项四：内部输出，电路器三相电流加零序电流，断路器三相状态，无功功率。
选项五：激励状态，有功功率22.18MW，无功功率4.184MVAR。
3.1.4故障模型这部分有三块组成，最左边的组件是控制故障的开始和结束，类似转盘的组件是旋转开关可以选择不同的输出状态，最右边的是简单地故障模型。
三者组合在一起形成一个多功能故障装换器。
双击定时故障逻辑，故障开始时间0.2s，故障持续时间0.05s。
双击旋转开关，命名开关Fault Type，组名Faults，是否呈现在图形上No，装盘位置数6，起始位置数2，对应位置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）。
双击三相故障，选项一：配置选项，故障控制外部控制，是否清空可能电流No，是否接地Yes，图像显示单线线路，截断电流限制0kA。
选项二：故障电阻，导通电阻0.01ohm，关断电阻1.0E6ohm。
选项三：故障类型不用设置。
选项四：电流故障命名无。
选项五：激励选项无。
3.2 二次系统模型距离保护具体仿真构建分为两个模块：1、信号处理模块，2、保护动作模块。
3.2.1信号处理模块：在系统模型中我们已经用万用表采集到电压电流信号，在信号处理模块，我们要将电流电压信号处理已获得我们想要的数据。
首先将电压与电流信号通过傅里叶变化这里主要取七次谐波对应分解出ABC三相对应电压电流的幅值与相位，如图傅里叶变换这是一个在线快速傅里叶变换(FFT),可以确定谐波大小和相位的输入信号作为时间的函数。
输入信号的第一个取样前分解成谐波成分。
提供了选项来使用一个、两个或三个输入。
对于三个输入,组件可以提供输出序列组件的形式。
双击傅里叶变换，选项一：配置选项，类型3相，谐波数量7，基频50Hz，震级输出RMS,相位输出单位弧度，相位输出波形余弦波。
选项二：频率输出变量无。
通过傅里叶变换得到三相的幅值与相角通过正序、负序零序三相分解得到对应的正序、负序零序三相幅值与相角，如图三序分解这个序列滤波器计算相位序列的组件,能计算出大小和相位角度。
双击三序分解可以设定输入输出的单位皆选弧度。
通过得到的三序分量将其合并得到对应输入保护动作的输入量。
3.2.2保护动作模块将数据处理模块得到的数据送到保护动作对于接地故障采用kI I V a a 可以得到对应相的阻抗值，如图单相接地故障计算这个组件计算线路接地阻抗眼中的接地阻抗继电器。
输出阻抗是在矩形格式(R 和X),优化了使用距离继电器——苹果多边形特征、距离继电器特征或姆欧圆继电器特征。
双击单相接地故障元件，选项一：主要数据，K 的常数1.6，相角为弧度。
选项二：初始化设置，初始时间0.1s ，输出电阻R 为458.8ohm ，输出电抗X 为56.7ohm 。
对于相间短路故障采用ba ba I I V V --可以得到对应的阻抗值，如图相间短路故障计算这个组件计算相间阻抗眼中的接地阻抗继电器。
输出阻抗是在矩形格式(R 和X),优化了使用距离继电器——苹果多边形特征、距离继电器特征或姆欧圆继电器特征。
双击相间短路故障计算元件，设置和接地故障计算元件一样计算输入的数据得到对应的阻抗值，将阻抗值输到姆欧阻抗继电器中与设定值比较通过图像可以观察动作区域，姆欧继电器姆欧圆的组件被划分为一个“阻抗区元素”,检查是否存在一个点被输入R和X,躺在一个指定区域的阻抗平面。
R和X代表电阻和活性部位的监视阻抗,可以输入在单位或欧姆。
请注意但是,单元组件的输入参数应该搭配R和X输入。
组件产生一个输出' 1 '如果点定义为R和X是在指定的区域,否则输出将' 0 '。
双击姆欧阻抗继电器元件，选项一：配置选项，坐标选项选择（X,Y），圆的半径32。
选项二：中心的XY坐标，X为5.5，Y为31.5。
选项三：Z的设定无。
经过这样的构建，一个距离保护的保护动作模块基本搭建完成，对具体参数具体设置即可运行，观察图像，得到相应的结果。
这两个模块搭建完成就具体距离保护动作仿真模型已经建立好。
如图第一个模块是信号处理模块，第二个是保护动作模块。
通过这个模型可以很好地观察距离保护仿真的现象。
第四章仿真结果仿真参数如下：双侧电源均采用R-L-C中性点接地的230kV，50Hz的电源，其内部电阻9.186Ω，电抗是138mH。
对于保护1采用距离保护，运用姆欧继电器进行保护动作判断。
仿真总时间0.5s，故障0.2s发生，持续0.05s。
4.1相间短路故障仿真4.1.1区内故障在建立模型时，已经计算出线路阻抗每千米0.3欧姆，当故障发生BC相间短路在距离保护处90kM 处时，姆欧继电器设定的整定阻抗以（5.5，,31.5）为圆心半径32，故障距离阻抗27欧姆在圆内，对应模拟仿真出的结果。
故障处信号图：保护安装处电流图：电压图：对应姆欧继电器动作图：可以观察到故障时有段线在圈内，此时继电器动作将故障跳开。
保护动作信号图：4.1.2区外故障改变姆欧继电器参数圈内动作时圆心为（x，y）=（5,31.5）半径为32通过公式=60cos︒X+Rx=60sin︒yRY+作出上图区内动作。
如果改变圆心（x，y）=（5,5）半径为10通过公式计算可以得到圈外故障继电器不动作。
对应保护动作信号图：可以看出在区外保护不动作。
4.2 接地故障仿真4.2.1区内故障在建立模型时，已经计算出线路阻抗每千米0.3欧姆，当故障发生A相接地短路在距离保护处90kM 处时，姆欧继电器设定的整定阻抗以（5.5，,31.5）为圆心半径32，故障距离阻抗27欧姆在圆内，对应模拟仿真出的结果。
故障信号图：保护安装处电压图：保护安装处电流图：姆欧继电器动作图：可以看出，阻抗轨迹在圈内所以动作。
保护动作信号图：4.2.2区外故障和相间短路故障类似改变姆欧继电器设定参数我们可以得到区外故障继电器记录情况对应保护不动作：可以看出在区外保护不动作。
参考文献[1]韩笑, 赵景峰, 邢素娟.《电网微机保护测试技术》，中国水利水电出版社，2005年3月出版。
[2]韩笑, 宋丽群.《电气工程专业毕业设计指南继保分册（第二版）》，中国水利水电出版社，2008年8月出版。
[3]韩笑, 向前, 邢素娟. 《电厂微机保护测试技术》，中国水利水电出版社，2010年6月出版。
[4]韩笑.《电力系统继电保护》，机械工业出版社，2011年8月出版。
[5]杨奇逊，黄少锋.《微型机继电保护基础》，中国电力出版社，2007年8月出版。
[6]张保会，尹项根.《电力系统继电保护》，中国电力出版社，2010年3月出版。
[7]袁瑞铭，赵景京，丁恒春，刘晶.《微机型继电保护测试仪检测技术研究》，华北电力科技，2007年6月发表。
[8]宋丽群.《微机型保护测试装置与测试技术》，南京工程学院报（自然学科般）。
2006年3月。
[9]朱育熹.《基于PSCAD的距离保护仿真分析》，企业技术开发，2011年2月。
[10]陈明，张涛《基于R-L模型算法的距离保护研究与PSCAD仿真》电力学报，2010年4月。
