电力系统综合实验阻抗保护实验报告

1、实验二 阻抗保护实验报告1 实验目的1. 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。2 实验内容1. 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。3 实验原理距离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：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

2、时可能出现的最小值）：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：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来整定（备注：本次实验不考虑阻抗三段）RTDS中距离保护的使用方法：图3.1 RTDS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

3、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/ZERO SEQ COMP 两个子选项即可。其中POS/ZERO SE

4、Q COMP 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3.4 PDIS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X Axis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Relay Char acteristics 中的A

5、dd Transmission Line 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Relay Characteristics 中的Add Protective Zone，加入动作圆的半径大小即可。图3.5 Runtime界面中的测量阻抗4 实验步骤4.1 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：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

6、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。5 实验

7、数据及整定5.1 Runtime界面123456789图5.1 runtime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。14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

8、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。图5.2 PN_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

9、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

10、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：= 33.64二段：= 46.87（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

11、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：= 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。