电力系统综合实验阻抗保护实验报告

实验二阻抗保护实验报告实验目的11.加深对距离保护原理的理解。2.掌握电力系统距离保护的整定及实现方法。实验内容21.学习RTDS距离保护元件的使用方法。2.根据实际系统参数对保护进行整定，并记录故障波形。3.使用电力系统故障仿真专家进行故障分析。实验原理3距离I段的整定距离保护一段为无延时的速动段，它应该只反应本线路的故障，下级线路出口发生断路故障时，应可靠不动作。所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本线路末端短路整定：.10.8actABZZⅠ距离II段的整定按照以下两点原则进行整定（取两者中较小的）：1）与相邻线路距离一段保护相互配合，并考虑分支系数braK（取相邻线路末端短路时可能出现的最小值）：.2.10.8+)actABbraactZZKZⅡⅠ（2）躲开线路末端变电站变压器低压侧出口处短路时的阻抗值：.20.7actTZZⅡ由于没有变压器，所以我们采用第一种整定方法。距离III段的整定启动阻抗一般按躲开最小负荷阻抗.minLZ来整定.min.min.maxLLLUZI.min.1LactrelssreZZKKKⅢ（备注：本次实验不考虑阻抗三段）RTDS中距离保护的使用方法：.min.1LactrelssreZZKKKⅢ图3.1RTDS中的距离保护（1）如图3.1所示。VA、VB、VC、IA、IB、IC为三相电压、电流的输入。21-start输出的是一个5位的二进制字，其中，1表示一段启动，2表示二段启动，3表示三段启动，4表示二段延时启动，5表示三段延时启动。1P/3PT同样是一个5位的二进制字，1表示A相跳闸，2表示B相跳闸，3表示C相跳闸，4则表示三相跳闸。所以在距离保护设备后需要加上一个分相跳闸设备。（2）跳闸设备的详细结构见图3.2。该逻辑图实现了分相跳闸功能。同时还利用SR触发器实现了跳闸信号的保持功能。实验时可在输出信号AA1，AB1，AC1上加上跳闸状态指示灯，使得哪相跳闸了显得更加清晰。图3.2分相跳闸逻辑图（3）距离保护的设置双击距离保护设备的图标后，出现如图3.3所示的设置界面。图3.3距离保护的设置首先需要将CONFIGURATION中的频率改为50Hz，再将SchTyp选项改为OFF。之后只需关心PDIS和POS/ZEROSEQCOMP两个子选项即可。其中POS/ZEROSEQCOMP子选项中需要输入线路的阻抗和阻抗角，不然无法自动计算测量阻抗，如果需要观察测量阻抗则只需要开启距离保护的monitor功能。PDIS是距离保护的核心部分，具体设置整理为下图3.4图3.4PDIS的具体设置对照图Runtime界面中测量阻抗的观察方法：如果需要观察保护设备侧的测量阻抗，首先要开启保护的monitor功能，然后在Runtime模块中进行如下操作。右键点击空白处，加入一个新的plot。在plot中选择测量阻抗虚部作为y轴，并在XAxis选项中将实部作为x轴。之后在生成的plot上右键点击空白处选择RelayCharacteristics中的AddTransmissionLine加入线路阻抗以及线路阻抗角。在此基础上便可以在plot中加入保护的动作圆，其方法是右键点击plot的空白处，选择RelayCharacteristics中的AddProtectiveZone，加入动作圆的半径大小即可。图3.5Runtime界面中的测量阻抗实验步骤44.1建立如下图110kV电力系统模型图4.1距离保护仿真的拓扑结构图图4.2距离保护仿真两段线路分别长200KM，100KM。CT的变比取600：1，PT的变比取110000：100。线路末端负荷：30MW，20MVar。分别在线路1的中间位置，线路1末端，线路2的中间位置，线路2末端设置故障。4.2计算整定值参考实验原理及继电保护原理教材，根据线路参数计算整定值，完成各线路之间距离保护的配合。可只整定I段与II段距离保护。基本要求：当线路1中间相间故障时，保护1瞬时切除故障当线路1末端相间故障时，保护1延时切除故障当线路2任意故障时，保护2瞬时切除故障要求保护对相间故障、接地故障都能准确动作，并具有一定抗过渡电阻能力4.3更改故障位置，检测可靠性更改不同故障位置，测试保护是否会误动、拒动。加入10-30ohm的过渡电阻，观察保护动作情况。根据故障波形进行录波，使用电力系统故障专家观察波形及测量阻抗轨迹阻抗。实验数据及整定55.1Runtime界面图5.1runtime操作界面1-跳闸回路控制。0为未开启跳闸，1为开启2-故障控制回路。0为未开启故障，1为启动故障3-故障位置选点。1~4分别代表两段线路的中点和末端4-保护复位。使保护复位，进行下一次故障判断5-断路器状态指示灯。亮灯表示导通，熄灭表示断开6-跳闸信号状态灯。亮灯表示跳闸信号置高，熄灭表示无7-故障类型选择。0为未开启，1为开启，前三个分别代表AB、BC、AC相间短路，后三个分别代表AG、BG、CG接地短路8-测量阻抗模块。分别测量AG和AB的一段、二段线路的测量阻抗的实部和虚部9-测量阻抗轨迹图。分别显示一段和二段线路的AB测量阻抗轨迹。5.2参数设定基本参数设定在与实验一相同，主要介绍阻抗保护模块PN_21的设置。123456789图5.2PN_21基本设置图图5.3需要输入线路的正序、零序阻抗值及阻抗角，用于后续测量阻抗的计算分析，如测量单相阻抗时需要零序补偿系数K等。线路阻抗值由线路模型提供，线路模型在后面的分段中有介绍。图5.3线路阻抗设定最后一个需要设定的是保护相关的整定值和段数，这部分由于第一、二段线路有所差别，在后面分段整定中逐一介绍。5.3外部接线与阻抗特性参考实验PPT，有教材标准接线和简化接线。简化接线考虑到本次实验不论短路类型，均采用三相全跳的原则，所以可以利用一条总线。我们采用教材标准的接线。具体接线方法如下。图5.4保护模块标准接线图故障控制模块依然采用电流保护的方式，其中fault表示是否开启故障；SW1到SW3表示AB、BC、AC相间短路；SW4到SW6表示AG、BG、CG单相接地短路。接线如图5.5图5.5故障控制模块接线图至于阻抗特性的选择，我们采用方向阻抗圆，其可以在双电源时有效区别区内区外故障，缺点是存在动作死区。图5.6方向阻抗特性圆5.4第一段线路整定第一段线路长度200km，由RLC模型仿真，线路参数如图5.7图5.7第一段线路参数图末端相间短路将图5.1的3拨到”2”（一段线路末端），1,2调到”0”，7的第一个拨盘拨到”1”，其余调到”0”，连接到rack后，将2调至”1”，可以观察到8和9中的Zab1的变化，如图5.8：图5.8一段末端短路界面图根据刻度盘的读数，由前面第三部分实验原理提供的的整定原则，得出整定值：一段：.10.8actABZZⅠ=33.64二段：.1.20.8+)actABbraactZZKZⅡⅠ（=46.87（.2actZⅠ在后面二段线路中计算）填入保护模块相应部分，如下图：图5.9线路1的一段和二段整定值整定完成之后，重新编译后再次进入runtime界面，相应的在plot中画出阻抗圆。连接rack并触发短路，可以看到阻抗轨迹由外部进入二段阻抗圆，跳闸信号在延时0.5是后点亮（末端短路时二段启动），因为没有开启跳闸回路，所以断路器并未断开，如图5.9所示：图5.9一段末端相间短路动作情况中间相间短路将图5.1中的3拨到”1”，其余不变。连接rack后，将2调到”1”，线路中间短路时，保护一段速动，如图5.10图5.10一段中间相间短路动作情况5.5第二条线路整定第二段线路长度100km，由RLC模型仿真，线路参数如图5.11图5.11第二段线路参数图末端相间短路将图5.1的3拨到”4”（一段线路末端），1,2调到”0”，7的第一个拨盘拨到”1”，其余调到”0”，连接到rack后，将2调至”1”，可以观察到8和9中的Zab2的变化，如图5.11：图5.11二段末端短路界面图根据刻度盘的读数，由前面第三部分实验原理提供的的整定原则，二段线路由于是末端线路，所以必须保证全线速动，所以理论上没有二段保护。整定如下：.2.21.2actABZZⅠ=24.81填入保护模块相应部分，如图5.12图5.12线路2的一段整定值整定完成之后，重新编译后再次进入runtime界面，相应的在plot中画出阻抗圆。连接rack并触发短路，可以看到阻抗轨迹由外部进入二段阻抗圆，跳闸信号瞬时动作，因为没有开启跳闸回路，所以断路器并未断开，如图5.13所示图5.13二段末端相间短路动作情况中间相间短路将图5.1中的3拨到”3”，其余不变。连接rack后，将2调到”1”，线路中间短路时，保护一段速动，如图5.14图5.14二段中间相间短路动作情况5.6测量整定值汇总最后，将测量及整定结果表格汇总，方便查阅。表5.1实验数据表Re()ABZIm()ABZABZ()ABangleZactZⅠactZⅡLine1(2)f2.41741.9842.0495286.7048333.6396246.87201Line2(2)f1.21320.6420.6756186.6366324.81074--