武大电气继电保护实验报告(90分精品)

电气工程学院XXX2014302540XXX线路距离保护I段数字仿真实验一．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）点击桌面PSCAD快捷方式或开始菜单的PSCAD命令进入仿真工作界面;（2）Load拷给同学们的RelayProexperiments\dist_protection；（3）打开dist_protection;（4）认识各个模块作用；a.双端电源系统如下图：图1线路LINE1和LINE2是被保护线路，点击可看到LINE1线路长度是90km，LINE2长度是10km，被保护线路的总长度是100km。断路器B1、B2的控制命令是B1、B2，为0时断路器是合上，为1时是断开。B1的左侧是测量表，可测三相电压和电流瞬时值、三相有功和无功、电压有效值和相位，如下图图2电压、电流命名如下B2B1LINE1TLINE2TVAVARLCRLCLINE3TLINE4T电气工程学院XXX2014302540XXX图3b.故障发生器图4点击’TimedFaultLogic’,可设置故障开始时间和故障持续时间；将鼠标放在’FaultType’ControlPanel（FaultType是ControlPanel元件（右侧有）和RotarySwitch共同实现的）的滑动杆上可设置故障类型。c.B2断路器的控制本仿真例子中未对B2设置保护控制，而是直接‘close’（鼠标放到旋钮上，光标会变成手型，打到open就是断开了），如下图，TimedFaultLogicfltFaultTypeControl1=NoFault(0)2=A-GFault(1)3=BCGFault(6)4=ABCFault(7)5=BCFault(10)6=ABCGFault(11)Faults:Cont...654321FaultType1Faults:Cont...654321FaultType10B2B2VABrea...B20OpenClose电气工程学院XXX2014302540XXX图5d.B1断路器的控制对B1设置的保护如下图图6Vs、Is输入到电压、电流计算模块（将鼠标放在左一模块上，会自动显示模块名称：process_signals），输出依次是各相电压模值VM、各相电压相位VP、各相电流模值IM、各相电流相位IP、电流各序分量模值IseqM、电流各序分量相位IseqP、电压各序分量模值VseqM、电压各序分量相位VseqP。电压、电流计算模块的输出作为距离保护I段（将鼠标放在左二模块上，会自动显示模块名称：dist_relay1）的输入，输出经或门再经自保持后是距离I段的输出。断路器B1是继电保护控制还是固定合闸由选择器（Selector）控制：Ctrl端是1（B1旋钮打到Closed），选择器的刀打到A端，B1=0;Ctrl端是0（B1旋钮打到Relay），选择器的刀打到B端，B1等于继电保护程序的输出。e.电压、电流计算模块双击电压、电流计算模块，有下图，图7从左向右依次是计算：各相电压基波模值vam、vbm、vcm，各相电压基波相位vap、vbp、vcp；电压正序分量模值及相位vpm与vpp，负序分量模值及相位vnm与vnp，零序分量模值及相位vzm与vzp；将vam、vbm、vcm放到一个数组vm中，将vap、vbp、vcp放到一个数组vp中；VIMPMPMPMPVphaseIphaseVseqIseqVsIsVMVPIMIPVseqMVseqPIseqMIseqPMPMPMPABCVIIseqB10ABCtrlCtrl=1Brea...B10RelayClosedX1X2X3Ph1Ph2Ph3Mag1Mag2Mag3(7)(7)(7)(7)(7)(7)dc1dc2dc3FFTF=60.0[Hz]123v111vamvbmvcm111vapvbpvcp|A|/_A|B|/_B|C|/_C|P|/_P|N|/_N|Z|/_ZABC+-0vamvbmvcmvapvbpvcpvpmvnmvzmvppvnpvzp123vamvbmvcmvm123vapvbpvcpvp123vpmvnmvzmvseqm123vppvnpvzpvseqpFFTtoextractfundamentalmagnitudesandphases.Findthesequencecomponents电气工程学院XXX2014302540XXX将vpm、vnm、vzm放到一个数组vseqm中，将vpp、vnp、vzp放到一个数组vseqp中。下面对电流的计算分析有类似过程。f.双击距离I段计算模块图8是提取出数组中的第一项，将数字改为2就是第二项，依次类推；1电气工程学院XXX2014302540XXX是接地距离保护测量阻抗的计算元件，输入是A相电压的模值和相位、A相电流的模值和相位、零序电流的模值和相位，所以算出来是A相接地距离保护的测量电阻和测量电抗，命名为Ra、Xa；相间距离保护阻抗计算元件类似分析；是阻抗继电器，距离I段是方向圆特性，该特性的半径和圆心坐标见内部设置；为了画出方向特性圆，需要得到圆的横坐标（命名为Rcicle）、纵坐标（命名为Xcicle）随运行时间的变化，将两者的输出数据存储到Outputchannel；将阻抗测量元件的输出存储到Outputchannel中；VMIMI0MVPIPI0PRXVaIa+kI0RaXaRX21PhaseFreqMagSin21.63360.0D+F+21.58PhaseFreqMagCosD+F+1.51960.0RcircleXcircle21.633RaXaRbXbRcXcRabXabRbcXbcRcaXca电气工程学院XXX2014302540XXX设置a相接地故障在I段范围内，点运行，测量阻抗在发生故障后切除故障前会掉进圆特性内。（5）认识线路参数。被保护线路由LINE1和LINE2共同构成，计算线路参数时记得将两者相加。之所以分作两段，是便于设置故障点。改变故障点时，如LINE1线路长度减小，LINE2则增加，使两者加起来的总长度不变。将鼠标置于线路模型上面，点右键，有图9。选择EditProperties可读取线路长度等参数。选择EditDefinition，可读取线路电阻、电抗等参数（点击运行后，依据Properties中的参数和Definition界面的物理参数自动算出）。图9（6）如何画出整定阻抗圆和测量阻抗的运行轨迹；a.如图10找到XYPlot元件图10b.如图11在Rcircle的OutputChannel上点右键，选择Addascurve；电气工程学院XXX2014302540XXX图11c.如图12，在XCoordinate上点右键选择PasteCurve。对Xcircle类似操作，放在YCoordinate处运行，有图13;图12图13d.拨动上图右侧滑竿可选择关注部分，或者用鼠标左键框图；e.测量阻抗可类似画出。（7）设置距离保护I段保护范围内A相接地故障（LINE1长度缩短到小于（LINE1+LINE2）长度乘可靠系数，那LINE2就要相应增加），运行；电气工程学院XXX2014302540XXX（8）设置距离保护I段保护范围外正向A相接地故障，运行；（9）设置距离保护I段保护范围内BC相短路故障，运行；（10）设置距离保护I段正向保护范围外BC相短路故障，运行；4.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？：A相直接接地故障时，A相的电压大大降低，基本接近于0，由于是中性点直接接地系统，非故障相的电压仍为相电压，A相产生很大的故障电流；由图中可以看出，在故障过程中，B、C相电压基本保持相电压不变，A相电流大大升高；A相产生很大的电流，断路器断开故障线路。（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：：Main:Graphs0.1700.1800.1900.2000.2100.2200.2300.2400.2500.2600.2700.280.........-600-400-2000200400600y(kV)Vs-1.00-0.500.000.501.001.502.00y(kA)Is电气工程学院XXX2014302540XXX由上图可以看出，在保护范围内发生A相接地故障时，测量阻抗进入接地距离保护整定特性圆范围内，接地距离保护动作；测量阻抗在相间距离保护整定特性圆范围外，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：：由上图可以看出，在保护范围外发生A相接地故障时，测量阻抗在接地距离保护整定特性圆范围外，接地距离保护不动作；在保护范围外发生A相接地故障时，测量阻抗在相间距离保护整定特性圆范围外，相间距离保护不动作。（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？：发生BC相间短路故障时，BC相电压降低，由于是中性点直接接地系统，A相电压保持相电压不变，A相电流也保持不变，BC相电流大大增加，引起继电保护动作。Main:Graphs0.1800.1900.2000.2100.2200.2300.240.........-400400y(kV)Vs-3.0-2.0-1.00.01.02.03.0y(kA)Is电气工程学院XXX2014302540XXX由图中可以看出，故障过程中BC相电压不再是正弦波，当继电保护动作切除线路后，BC相电压回升，此时产生较大谐波，此后线路不流过电流。（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：：由上图可以看出，在保护范围内发生BC相间故障时，测量阻抗在接地距离保护整定特性圆范围外，接地距离保护不动作；在保护范围内发生BC相间故障时，测量阻抗在相间距离保护整定特性圆范围内，相间距离保护动作。（4）正向保护范围外BC相短路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：：电气工程学院XXX2014302540XXX由上图可以看出，在保护范围外发生BC相间故障时，测量阻抗在接地距离保护整定特性圆范围外，接地距离保护不动作；在保护范围外发生BC相间故障时，测量阻抗在相间距离保护整定特性圆范围外，相间距离保护不动作。二．实验总结请就实验自己所做的工作、遇到的问题及收获做个总结。一方面是对老师教学工作的促进，有利于下一级同学学习；另一方面理清思路，对仿真软件使用和教材所学内容加深印象。1.自己所做的工作：在本次线路距离保护I段数字仿真实验中，我首先根据上节课所学到的PSCAD的操作技巧，熟悉了本次距离保护的接线方式，每个元件的的作用，元件的放置位置等。然后根据继电保护课程中学到的接地距离保护和相间距离保护的原理，理清了断路器B1的动作逻辑，为后面的仿真运行打下基础。紧接着，我根据本实验报告的步骤，从头到尾将整个线路距离保护I段仿真模型的搭建过程看了一遍，熟悉了模型的原理和工作状态。然后根据实验记录与分析里面的问题一步一步地进行仿真实验，并且记录数据和图形，将图形复制到本实验报告中，并回答了相关的问题。在回答问题的过程