电气工程学院
《继电保护仿真实验》报告
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指导教师：
2015年 6 月20 日
一．线路距离保护数字仿真实验
1.实验预习
电力系统线路距离保护的工作原理，接地距离保护与相间距离保护的区别，距离保护的整定。
2.实验目的
仿真电力系统线路故障和距离保护动作。
3.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。
4.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(故障相：A相)
单相接地三相测量电流(故障相：A相)
b.两相短路接地三相测量电压(故障相：B、C相)
两相短路接地三相测量电流(故障相：B、C相) c.三相短路接地三相测量电压
三相短路接地三相测量电流
（2）各个接地距离、相间距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。
由所学知识可知：当测量阻抗落入整定阻抗特性内则保护动作。
a.单相接地短路时接地距离保护测量阻抗的变化（左图：整个过程。右图：放大）
单相接地短路时相间距离保护测量
阻抗的变化
可知：相间距离保护无法正确反应
单相接地故障距离。即保护拒动。
b．两相接地短路时接地距离保护测量阻抗变化（左图：整个过程。右图：放大）两相接地短路时相间距离保护测量阻抗的变化（左图：整个过程。右图：放大）
c.三相接地短路时接地距离保护测量阻抗变化（左图：整个过程。右图：放大）
三相接地端路时相间距离保护测量阻抗变化（左图：整个过程。右图：放大）
5.实验分析
（1）d ist_protection所设是何故障，由何种距离保护动作；
由以上实验结果可知，（1）在单相接地短路时，故障相接地距离测量阻抗落入整定阻抗圆内，所以接地距离保护动作。而相间距离测量阻抗没有落入其整定阻抗圆内，故不动
作。（2）在两相接地短路情况下，故障相的接地距离测量阻抗与相间距离测量阻抗都有落入整定阻抗圆内。（3）三相接地故障情况下，故障相的接地距离测量阻抗与相间距离测量阻抗都有落入整定阻抗圆内。
这与课本所述一致，即接地短路故障时，取故障环路为相—地故障环路，接地距离保护测量阻抗能够准确反应故障距离。而相间短路时，故障环路为相—相故障环路，相间距离保护测量阻抗能够准确反应故障距离。 （2） 示例中整定阻抗是否与教材所授一致，整定阻抗的阻抗角是否为线路阻抗角;
查看整定参数如下：
可知整定阻抗的半径：32=r
，阻抗圆的圆心坐标为（5.5,31.5）。可以计算得到，
正定阻抗的值为：Ω+=6311j Z set
查看线路参数如下：
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：
可知：
Ω
+=Ω+++=+=78.5057.3)078.5699.45()357.0217.3(21j j Z Z Z
可知整定阻抗与教材所授完全不一致，整定阻抗角也不是线路阻抗角。 6．（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：
312)(1.428,20.0.8028）（3.57,50.7=⨯÷
偏移圆的半径为：
635.21312.20428.122=+=r
线路阻抗角为：
98.85428
.1312
.20arctan
==ϕ
（2）改变线路故障位置，使B1断开。
根据上面（1）的I 段整定可知，距离保护I 段可以保护线路全长的80%，所以将故障位置设为距离B1为65km 处，若以上设置正确，则保护I 段应动作。 下面为单相接地短路的实验结果： 三相电流：
可知，在故障后，三相电流被截断，即B1的I 段动作，B1断开。之所以有延时，是因为有断路器动作时间和保护反应时间。
由测量阻抗也可看出B1会动作断开:
可知测量阻抗落入了整定阻抗之内，B1的保护I 段应动作断开。
7． 设计断路器B1处距离保护II 段。
根据所学知识，将断路器B1的II 段与相邻线路line4的线路距离保护I 段配合。 Line4的线路参数如下：
即：==4.86+j69.06
整定后的II段整定阻抗参数如下：
且动作时间为：0.5s.
假设故障为单相接地故障，选取故障点为距离B1为95km处，若上面整定正确,则此时B1的保护I段不应动作，而保护II段在0.5s后应可靠动作。实验结果如下：三相电流：
由短路后电流的变化可知，B1的I段（即速断保护）没有动作，而II段在故障后0.5s 后正确动作，说明实验正确。
从测量阻抗与整定阻抗的关系也可以看出B1的I段没有动作，而II段动作了，因为故障相测量阻抗落入了II段整定阻抗特性圆内，而没有落入I段整定阻抗特性圆内，如下图：
实验总结：通过本次距离保护的仿真实验，我对PSCAD的操作与应用有了更深的了解。更重要的是对书本的知识有了更深刻的认识，尤其是距离保护的实际整定方法，保护I段和II 段之间的配合，还有测量阻抗与整定阻抗之间的关系在脑海的概念更加清晰。在实验过程中，也遇到了许多困难，比如对于故障距离的改变和II段的整定方法在一开始受到困扰，这些问题主要是对软件的不熟悉和对课本知识掌握不够牢固造成的，很感谢老师在实验过程中耐心的解答。我将在以后的学习中增加锻炼，注意学习方法。
