2020.27 科学技术创新
基于 Matlab 的三段式电流保护仿真原理研究
张予慧
(武汉工程大学电气信息学院
,湖北
武汉 430000)
1 单电源供电系统的三
段式电流仿真
本文以单 源辐射传输网
络为例
,用
MATLAB 对三段电
流保护进行仿真
,并通过分析
仿真结果来对保护的相关概
念进行讲解。
网络电压等级 为 10KV,
AB 线路的电阻为 15Ω,BC 线
路的电阻为 23Ω。
E=220V,I
L.BC.max
=2A,
Z
S
=10,t
BC
Ⅲ
=1
s
,Kss=1,K
rel
Ⅱ
=K
rel
Ⅲ
=1.1,K
rel
Ⅰ
=1.2,K
re
=0.85。
整定计算结果如下
:
1.1 电流速断保护
动作值
:
I
Ⅰ
set.1
=10.5A;动作时间
:
t
1
=0s(在 仿 真 时 为 了 方便
观察将 I 段动作时间近似设为 0.001s); 灵敏性校验为 54%,灵
敏性满足要求
。
1.2 限时电流速断保护
动作值
:
I
Ⅱ
set.AB
=6A;动作时间
:
t
Ⅱ
AB
=0.5(在 仿 真 时
,为 了 方
便观察将 II 段动作时间近似设为 0.5s); 灵敏性校验
:
Ksen=1.
27>1 ,灵敏性满足要求
。
1.3 定时限过电流保护
动作值
:
I
Ⅲ
set.AB
=3A;动作时间
:
t
Ⅲ
AB
=t
Ⅲ
BC
+1=2s(在 仿 真 时
,为
了 方便观察将 III 段动作时间近似设为 1s);灵敏性校验
:近后
备 Ksen=2.5>1.5,灵敏性满足要求,可做本线路近后备保护
;远
后备:Ksen=1.32>1.2,灵敏性满足要求,可做下一条线路远后备
保护
。
2 三段式电流保护仿真模型搭建
2.1SIMULINK 的功能简介
Simulink 是面向动态系统以及嵌入式系统的多领域仿真和
基于模型的设计工具,被广泛的应用到各种时变系统中
,主要
有信号处理、通信、图 像 和 视 频 处理等
,它能够为这些系统提供
交互式的图形化环境以及制定模块库等来进行设计
、仿真、执行
以及测试等。
Simulink 的采样时间可以分为三种情况
:连续、离散以及前
两者混合,通过这三种方式来进行采样建模
,同时还可以支持多
速率的系统,也就是说在系统中的不同部分具有其各自独特的
采样速率。为 了 能 够 进行动态系统模型的创建
,
Simulink 提供了
一个用户接口,该接口可以建立模型方块图的图形
,这个模型的
建立过程比较简单,仅仅需要利用鼠标进行简单的操作即可完
成,它所提供的方式更加的简单明了
,并且用户能够实时看到仿
真结果
。
2.2 三段式电流保护仿真模块介绍
三段式电流保护仿真可以被分成四个部分
:
第一部分组成:交流电压电源
、线路、断路器、三相故障、傅
利叶变换等模块。交流电压源模块模拟一个单相电源模块
,按
照模拟量的数值设置线电压大小和相角
;改变线路模块指的是
对应阻抗的数值能够对线路电流的大小进行改变
,进而使得电
流被保护的类型被改变
。断路器模块的值为
0 时,表示电路是断
开的;三相故障模块是一个三相断路器
,它可以通过外部的信号
来对其开合时间进行控制,能够对相间和接地的短路状态进行
模拟。傅利叶变换模块应用全波傅利叶算法
,用来对电流幅值
以及相角进行分析。
第二部分组成:继电器模块和延时模块两部分组成
。继电器
模块的功能是将傅立叶模块所转换的电流与利用整定计算确
定的电流设定值进行比较
,如果比整定值大则输出
1,否则输出
0;然后再把这个信号利用延时模块来对整定时间进行设置
。
第三部分组成:保护出口模块,
主要是用作保护模块的动作
行为,由 非 门 、加 法 器、常数、使能子系统
。使能子系统具有下列
特征:当在使能端输入正数或零时
,子系统会开启;而输入为负
值时,则会关闭,输出端的值或为初始值或为前一状态的值。但
保护模块中的延迟模块所输出的值为“1”或者是“0”,所以不可
以接到使能端上,否则会一直使得出口模块一直保持在使能的
状态,输出的结果为“1”。假设输出为“0”,那么经过非门再与常
数 -0.5 相加,则可以使得使能端输出为“1”,保护出口模块输出
摘 要
:
三段式电流包含下列三个方面:第一段:电流速断保护;第二段
:限时电流速断保护;第三段:定时限过电流保护。经
济,可靠,是电力系统中最基本,最 重 要的保护,广泛应用于 35kv 及以下电压等级的电网。虽然三段式电流保护的原理比较简单易
懂,但由于 matlab仿真工具比较抽象复杂,所以用 matlab 进行三段式电流仿真仍有一定难度。本文从实际问题入手,说明了 matlab
仿真工具在三段式电流仿真的运用,有 利 于 加深对三段式电流保护的理解,以 及 增 强对 matlab 的使用熟练度。
关键词
:
Matlab;三段式电流
;保护仿真
中图分类号
院TM743
文献标识码
院A
文章编号
院2096-4390渊2020冤27-0069-02
图 1 仿真模块
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