方兴+变压器微机继电保护仿真分析

1、毕业论文（设计）论文题目：变压器微机继电保护仿真分析学生姓名：方兴学 号：1008060209所在院系：电气信息工程学院 专业名称：电气工程及其自动化届 次：2014届指导教师：徐小军目 录前言21.绪论21.1 课题研究背景及意义21.2 国内外研究现状及发展方向3国内近年来发生的停电事故及影响31.3 课题的主要研究内容52.三相电力系统电力变压器的保护方式52.1 瓦斯保护原理分析52.2 差动保护62.3 电流速断保护62.4过电流保护62.5 零序过电流保护72.6 变压器过负荷保护83.线路继电保护的基本原理83.1 整定基本要求83.2 保护整定原则104.线路继电保护仿真134

2、.1 保护仿真软件概述134.2 仿真设计步骤134.3 仿真模型的建立144.4距离保护模块建立154.5距离保护S函数编程175.仿真结果185.1故障参数的设置185.2 仿真结果196.结论与展望20参考文献21变压器微机继电保护仿真分析学生：方兴(指导老师：徐小军)(淮南师范学院电气信息工程学院)摘要:电力变压器在整个电力系统中是一个极其重要的电气设备,它的作用是能量还有电压的转换。电力变压器能不能够可靠安全的运行同时也直接关系到这个电力系统是否能持续稳定的运行。因为电力变压器的重要性,电力变压器的保护的发展现在也正在逐渐的引起人们对它的关注，因为它的规模的扩大使得它在国民经济中地位

3、的提高,所以对其我们也提出了严格的要求,特别是在可靠性和快速性这两方面。在这篇文章中我们也是围绕变压器保护的要求进行微机保护系统的研究还有展开仿真工作。关键词：微机保护；电力变压器；变送器Computer simulation analysis of transformer protectionStudent: Fang Xing (Guidance Teacher: Xu Xiaojun)(College of Electrical and Information Engineering, Huainan Normal University)Abstract: power transform

4、ers throughout the power system is an extremely important electrical equipment, energy as well as its role is to voltage conversion. Power transformers can not be reliably safe operation but also directly related to whether this can be sustained and stable power system operation. Because of the impo

5、rtance of power transformers, power transformers to protect the development is now being gradually attracted people's attention to it, because of its scale makes it the advancement of the national economy, so we also made its strict requirements, especially in terms of both reliability and rapid

6、ity. In this article we are surrounded transformer protection requirements for computer protection systems as well as expand the simulation research work. Keywords: computer protection; power transformer; Transmitter前言在电力系统中输电线路也是非常重要的电气设备。在不同地区的不同类型发电和配电设备基本都是通过它相连接起来的，形成电力系统网络。它能否安全运行也直接关系到电力系统发电，

7、供电以及配电的稳定运行。在当代电力系统继电保护的发展已经日趋成熟，在现在基本上都是用计算机仿真来研究和分析电力系统，这也是现在解决这类问题一个很好的手段。MATLAB语言是当前国际上很流行的一种编程语言，因为他有强大的矩阵分析和运算功能，而且又是一个开放的环境。在其中SIMULINK也是为MATLAB开发的一种控制系统仿真软件，也因为它具有模块化、可封装和可视化等特点，能够在很大程度上提高系统仿真的效率以及可靠性。我们可以利用软件中的元件模型，再与电力系统中的基本原理相结合，在软件中把相应的模型找到，把输电线路构建好，然后在里面设置不同故障参数来进行调试跟分析，通过这些我们就能为电力系统线路故

8、障的故障仿真提供一下可靠的根据。我们再计算线路继电保护整定值的时候，我们使用了SimuLink和SimPowerSystems工具箱，它在电力系统的仿真方面用的比较频繁。举例来说我们把变压器、变压器以及线路跟负荷那些元件的模型在MATLAB中进行组合再仿真，在输电线路研究中，有利用Matlab对输电线路进行故障定位数字仿真的研究。现在matlab的用途越来越多，我们再进行电学方面仿真的时候基本都能用到，比如这次的继电保护仿真系统。本论文主要是研究继电保护中的三段式电流保护，并且对其进行电路仿真。这里我们将用到MATLAB里面的一个仿真软件来实现继电保护的仿真，我们可用SimuLink还有Sim

9、PowerSystems工具箱，然后组成一个线路仿真模型然后加一下整定计算来研究故障情况。在仿真中我们可以选择不同的故障点，因为每个故障点所出现的情况是不一样的，所以我们要对每一点都要进行相应的仿真，当然也可以选择一些有代表性的，然后再和线路的整定计算值进行整合，通过对那些故障的分析我们要能做到有选择性的动作，接着对仿真结果我们进行分析以便更好的应用于实际。1.绪论1.1课题研究背景及意义从现在来看电力系统也已经得到了很大的发展，同时因为电力系统的发展继电保护技术也得到了发展。在电力系统中也时常会出现各种各样的问题。在如今的社会因为电力系统的不断发展，我们平时的用电设备的额定功率也在不断提升、

10、发电机的容量也增大，还有发电厂、变电站和供电网它们的结线也在不断的走向复杂化，因为上面所说的原因，也就导致现在电力系统的正常工作时候的电流还有短路电流都呈现增大的趋势，熔断器也已经不在能满足其选择性和快速性的要求，为了应对这样的问题，所以也就出现了那些专门的断流装置。在上个世纪初的时候继电保护技术有了一定的发展，这也是在电力系统发展的前提下。因此那个时期也可以被认为是继电保护技术的真正的开端。早在上个世纪的20年代就已经有了距离保护装置，同时在50年代，微波通讯也开始应用于电力系统继电保护中。大概经过20多年的研究，发明了行波保护装置。因为继电保护技术得到了很大的发展，所以它的一些元件还有材料

11、自然也会有一定的进步。从机电式保护装置到晶体管式继电保护装置的过度，一直到现在的集成电路保护装置。大约60年代末，微型计算机应用到微机保护并且发现其拥有巨大的潜力。在电力系统不断发展情况下，继电保护技术也取得了相对来说很大的进步，计算机对电力系统运行可靠性要求方面的持续提高关系密切。就拿过电流保护来说，它就是最初的熔断器，发展到今天熔断器仍然还是被广泛应用在低压线路和用电设备中。因为电力系统的发展，现在我们的用电设备、发电机容量都在加大，还有就是发电厂、变电站、供电网它们结线的越来越复杂化，这也使得电力系统它的正常电流还有短路电流也在变大，自然，那些老派的熔断器也就不能满足选择性还有快速性这两

12、个基本的要求，所以过电流继电器这样的专门的断流装置也就出现了。因此在这个世纪初因为电力系统的不断发展，也带动了继电器在电力系统的大量使用。所以这个时期可以说是微机保护技术发展的序幕。至于说微机继电保护技术的成熟还有发展这也是继电保护领域取得的最大成果。在经过人们不断的研究以及实践，如今我们也已经都认为微机保护在电网中有着不可替代的优势。微机保护自己就已经具备自我检测的功能，也有强大逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力，同时还具备很强的数字通信能力，以上说的都是电磁继电器、晶体管继电器所难以与之可比的。对微机继电保护来说，计算机技术的提高，性能的提高、还有更高精度的数字外围器件的采用提供强有力的

13、支持。1.2国内外研究现状及发展方向1.2.1国内近年来发生的停电事故及影响（1）美加大停电在当地时间2003年8月14日那天，美国的俄州有几条超高压线路也相继出现故障，因为报警系统失灵的原因，控制人员在当时没有发现故障而且也没能及时想到方法来制止事态的进一步恶化，导致输电系统发生了一系列的连锁反映，一段时间过后停电的情况也已经蔓延到包括纽约在内的美国东北部地区的八个州而且连加拿大的南部也都出现了很严重的停电事故，导致美加中东部地区电力供应瘫痪，一天之后才逐渐的恢复正常的供电。（2）英国伦敦大停电在某年的8月28日英国电网也有一跳超高压输电线路也发生了故障，这次的影响，波及到温布尔顿还有赫斯特

14、等地的电力供应，紧接着伦敦还有肯特郡的电力也出现中断，停电大约对超过25万英国人的工作和生活造成了严重影响。和本月初北美纽约等地的大停电事故差不多，伦敦的交通系统在停电事故中也遭到严重的影响，大约60的地铁车次停运。因为没电，所以铁路信号系统也就不能正常的运行，列车也就无法再进行运行，而被滞留的旅客的人数竟达到了25万人。在停电的地方路灯还有交通信号等不能运行的情况下，再加上当时天降大雨，伦敦的地面上交通也出现一片混乱的状况。市内的人分别在出租车和巴士停靠站排起了长长的队伍，有些英国人为了能挤上巴士而不惜大打手。在这种情况下，它们的消防队紧急支援，先后救出了大约100多名被困于电梯中的市民，在

15、伦敦桥等中心商业区，商店和住宅也陷入黑暗之中。持续到晚上，它们的国家电网的代表人才发言，伦敦等地的电力供应情况在经过几十分钟的停滞后，已经正在逐渐恢复当中。 1.2.2国内近年来发生的停电事故及影响 南方电网和云南电网解列事故 在我们的南方电网中500KV的天平线因为温度过高，从而引起了保护的误动，使得开关跳闸，与此同时天平线天侧阻抗段保护也发生了误动跳闸，使有安装自动装置断掉了天生桥的几台机组并联的跳鲁马线，导致云南电网与南方电网解列。(2)华北电网神候村变电站事故我们的华北电网的500KV神候线出现了接地故障，然后这段线路上的保护做出正确的动作，C相跳闸，然后

16、故障消除，但是后来候村的侧的开关却保护失灵，把神候线还有线跳开了，造成侯村变电站500kV系统的瘫痪。我们可以从上面的事故中可以得出，因为继电保护装置发生误动或着拒动，将严重的影响电网安全运行。这不仅间断了我们的正常供电，同时也会因此而造成巨大的、我们难以估算的经济上的损失。1.3 课题的主要研究内容在这片论文中首先向大家介绍了微机继电保护的一些基本要求、集中重要的微机保护重点在电力变压器的距离保护。随后在三相电力变压器的保护方式中以瓦斯保护、差动保护、电流速断保护、变压器过负荷保护还有过励磁保护中对电力电压器的保护来做出具体的仿真分析。在整定计算的详细分析和保护配置、研究带时限的过电流保护整

17、定计算及电流速断保护整定值计算的具体算法；从在实际运行的变压器发生的各种故障以及不正常状态为出发点,向大家介绍变压器保护的一些基本要求和配置,在此基础上确定电力系统距离保护所需要的一些保护配置，并且也说明了保护的原理以及我们所设定的参数。2.三相电力系统电力变压器的保护方式2.1 瓦斯保护原理分析瓦斯保护是一种能够反应变压器油箱内部的气体的数量和流动的速度而动作的保护，它是用来防止在变压器油箱的内部发生故障，特别是对绕组的相间和匝间短路。在短路点电弧的作用下，可以使变压器与其他绝缘材料发生分解，因为分解产生的气体会流到油枕里面，瓦斯保护就是利用气体的数量还有流速原理来实现的。在下图上面的那个触

18、电它表示的是“轻瓦斯保护”，在发生动作后会延时一定的时间再发出报警信号。在图1下面的触点自然就是表示“重瓦斯保护”，由于油流不稳定，有时候会造成干簧触点发生的抖动，这个时候为了是断路器能够可靠的跳闸，我们就要选择一个伴有自保持线圈的中间继电器KM，发生动作后由断路器上的辅助触点来去除出口回路的自保持。同时，在为了防止我们对变压器换油或者我们进行试验时而引起重瓦斯保护发生误动作跳闸，为了能够调换到信号回路我们可以安装一个切换片XB。图1 瓦斯保护原理接线图2.2 差动保护差动保护的原理其实是源于基尔霍夫电流定理，在这种保护下的正常工作或者当发生区外故障的时候，我们就能把它看作是一个理想变压器，这

19、个时候变压器的流入电流还有输出电流（折算后的电流）就相等，差动继电器就不会发生动作。当变压器发生内部故障的时候，其他侧都可能会向故障点提供短路电流，差动保护它所感受到的是二次电流正比于故障点的电流，这样差动继电器就会发生动作。 图2 变压器差动保护的原理接线图2.3 电流速断保护变压器电流速断保护是电流的增大再瞬间发生动的保护。在一般情况下在电源侧安装变压器，对变压器上用引出线上各种类型的短路电流进行保护。有时为了验证电流速断保护它的选择性，速断保护也就只是能保护变压器的一部分，一般情况下会保护变压器的原绕组，通常情况下对10MVA以下容量的变压器我们都采用电流速断保护，当电流保护的动作时限大

20、于0.5S时，那么我们可以在电源侧安装电流速断保护，其接线原理如下面图3所示：2.4过电流保护在正常的情况下变压器的相间保护即是该变压器的主保护的后备保护，而且也是它那条线路的相邻线路或者母线的后备保护。根据变压器容量大小和系统短路电流的大小，对于变压器相间短路的后备保护也可以采用过电流保护。图3电流速断保护接线图图4过电流保护接线图2.5 零序过电流保护在大电流接地的系统中，一般在变压器上装设接地保护。接地保护它即是那台变压器的主保护也作为与它相邻的器件有短路故障的后备保护。当系统发生接地短路的情况下，系统中变压器的个数还是他们的位置都是影响零序电流分布及大小的原因。对于有一台变压器的升压变

21、电站，变压器的运行方式一般都是采用中性点接地的方式。不过，对那些有并联运行的变压器的变电站，他们的运行方式一般采用一部分变压器中性点接地方式，而其他一部分的变压器都是中性点不接地运行方式。图5中性点直接接地零序电流保护原理接线图2.6 变压器过负荷保护当变压器上流过的是三相对称的过负荷电流的时候，用一个电流继电器把它接在一相电流的回路里就成为过负荷保护装置，在经过较长的时间延时后就会发出信号。对于三绕组变压器，三侧都装有过负荷启动元件；但是当是双绕组的变压器时，保护要装在电源那一侧。它的原理如下面的图6所示。图6 变压器过负荷保护接线图3.线路继电保护的基本原理3.1 整定基本要求在电力系统的

22、日常的运行中，不知道什么时候就会出现故障又或者是其他的原因状况，在这些情况当中估计短路的情况是经常发生的也是比较危险的故障。而当发生故障的时，可能都会对系统安全产生影响，更有可能会引发事故，严重的情况还可能会造成人身和设备安全事故。当电力系统一旦故障发生，就必须迅速而且能够有选择性地切除故障元件，为了避免情况的发生，这些都是依赖于继电保护装置能够正确动作。或者当系统出现不正常运行状态的时候，也就应该只发出警告信号，或者根据其危害程度然后规定经过一定的延时再切除故障元件，避免短暂运行的波动引起的不必要的动作以及干扰而引起的误动。因此，这就要求我们选择最优的保护方式还有整定计算，这些对保证电力系统

23、能够安全可靠的运行具有重要的意义。选择保护方式时，希望每种都能满足继电保护可靠性、灵敏性、选择性和速动性的这四项最基本的要求。继电保护的可靠性是指继电保护装置在其规定的保护范围内发生故障时它就能够动作的，并不是不动作，而且也要在其他的保护都动作时，则不应该误动作。继电保护的选择性则是指首先由故障设备或者这一段线路的自己能把故障解决，而当故障设备或者线路自身的保护的断路器在拒动的情况下，这个时候又要要求与它相邻线路的保护还有设备来切除故障。所以为了确保电力系统保护的选择性，就要要求相邻的设备还有线路要能能够配合的保护和在同一级的保护内需要有配合要求的两元件，对于他们灵敏系数还有动作时间，也就应该

24、要相互配合。继电保护的灵敏性严格的来说也就是保护范围内发生故障和出现不正常运行状态的反应能力。为了符合灵敏性要求的保护装置是在原先它设定的范围内有故障时，不管短路点的位置、短路的类型如何，或者短路点有是不是过度电阻它都能马上感知再做出反应。我们一般用灵敏度系数来显示装置的灵敏性。继电保护的速动性指发生故障时，我们也应当能够保证保护装置可以迅速动作切除故障。继电保护的整定，主要考虑继电保护的选择性和灵敏性。再者我们看方向保护，那么其相邻线路的相配合动作值以及它们的动作时间都应当相互配合，以便能够满足选择性和灵敏性的要求。我们来看电力系统的安全运行，其实它是一个综合的整体，继电保护在与电网的链接还

25、有调度这些方面都有紧密的关系。对于电力系统来说，安全运行的基础是具有合理的电网结构，但是继电保护装置能不能有有效的作用，也与电网结构还有电力设备的布置的合理性也有紧密联系，所以将其当成一个统一的整体来考虑再进行全面安排，所以我们对保护装置有重大影响的电力设备以及电网结构的布置，应限制使用。 对于继电保护在电力系统的安装我们要按断路器的配置，在整定继电保护上我们要按照断路器的分级来整定。那么继电保护又是如何来分级的呢，通常我们的划分是按照保护的正方向，要求我们在正方向每个相邻的上、下级保护能够协调配合，这么做的目的也是为了可以满足选择性的要求。这也是我们上面说的保护整定的总原则。继电保护一般的整

26、定原则：在3到110kV之间的电网的继电保护，必须满足四项基本要求。3.2 保护整定原则A 相间距离I段保护：a为了保证继电保护在动作的时候具有选择性，我们的保护线路中没有分路的时候，相间距离I段保护在计算是我们按躲过本线路末端故障整定，在一般情况下我们可按被保护线路正序阻抗的80%85%来进行整定计算。=（1）式中：距离保护I段的整定阻抗；可靠系数我们可以采用0.80.85；为本线路的正序阻抗，是线路的距离。动作时限：t=0s。b对于只有一条回线送变压器终端这种方式，它的送电侧的保护深入受端变压器的整定。=+（2）式中：距离保护I段的整定阻抗；可靠系数我们用0.80.85；0.7；我们称之为

27、终端变压器并联时的等值正序阻抗。动作时限：t0s。B而相间距离段则要求它要能保护线路的全长，它的整定计算方法：a这个时候我们要求它能够相邻的线路相间距离I段配合。=（+） （3） 式中：可靠系数我们采用0.80.85； 被保护线路的那段的阻抗；为相邻线路距离I段保护的整定阻抗。灵敏系数校验： =/1.25.（4）动作时限：=t动作时，t我们取到0.30.5。b如果按保证本线路末端发生故障那么保护灵敏系数计算= （5）式中：我们称为被保护线路末端故障时保护灵敏度。当线路长度在20km以下时，的取值应当不小于1.5； 当线路长度为2050km时，的取值应当不小于1.4；当线路长度在50km以上时，

28、的取值应当不小于1.3。动作时限计算同a。c 当它要和相邻变压器的速断保护进行相配合； =（+） （6）式中：可靠系数采用0.80.85；称为被保护线路的阻抗；我们称为相邻变压器阻抗。动作时限：t.d 当其要与相邻线路相间距离段相配合的时候。=（+） （7）式中：可靠系数我们采用0.80.85；为本线路阻抗；0.8；可靠系数；为最小分支系数；称为相邻线路相间距离II段动作时的阻抗；它的动作时限公式：=+t; 是为相邻线路距离II段动作时间。C 相间距离保护段保护时：a 需要和相邻线路相间距离段配合在一起整定计算；=（8）式中：可靠系数我们用0.80.85；为本线路阻抗；为最小分支系数；为相邻线

29、路距离段动作阻抗。动作时限：（1）、当保护范围有伸出相邻变压器其他各侧母线时，+t; (2)、保护范围伸出变压器其他各侧母线时，+t。式中：是相邻线路又一次重合后且没有经振荡闭锁时距离II段动作时间；为相邻变压器的相间短路时后备保护动作时间。灵敏度校验公式：当其位作为近后备时=/1.5；当远后备时1.2.b 与相邻变压器电流、电压保护进行配合整定的情况；=（9）式中：我们称之为电流、电压保护的最小保护范围相应的阻抗值。动作的时限：=+t。 为相邻变压器发生相间短路的故障后备保护动作时间。c 与相邻线路距离段进行配合整定计算；=（10）式中：=0.80.85称为可靠系数；我们称为相邻线路的距离段

30、发生动作时的阻抗。动作时的时限：=+t。我们称为相邻线路距离III段动作的时间。d 按照需要躲过的最小负荷阻抗；如果采用全阻抗特性，那么整定值为=（11）式中：按实际最不利的系统频率下阻抗元件所见到的发生故障的时候线路过负荷时的最小负荷阻抗（这个时候我们应该配合阻抗元件的实际动作特性进行检验）整定；可靠系数正常情况下一般取1.21.25我们称称为电机自启动系数，可取1.52.5我们称之为阻抗测量元件的（欠量动作）返回系数，可取1.151.25。4.线路继电保护仿真4.1 保护仿真软件概述Matlab是由MathWorks这家公司发行的拥有高性能计算还有有可视化等特点的软件。在Matlab 7.

31、 0中包含有Simulink以及具有功能强大的可以进行电力系统仿真(SimPowerSystems)这样一个强大的模块库，在勇敢之后发现其功能很强大，在里面含有电力电子系统、电路、电力传输、电机系统等在我们所学的电工科学中一些经常所用到的一些基本元件和进行系统仿真模型，我们用那个开进行建模的时候在里面只需要点击还有拖拉就能够完成。在校园里学生们用MATLAB来用作继电保护原理以及装置的计算机方面的仿真也成为我们用作设计还有电路的仿真的一个重要手段。在这片文章中我们根据上面说到的线路继电保护基本原理思路，在用Matlab中的Simulink模块来搭建出一些较为简单的供电系统，并且我们在这个的基础

32、上再搭建其他线路继电保护模块，然后再设置电力系统故障运行需要进行搭建的模型，最后调试我们写好的程序，完成保护按电流三段式原理的仿真还有零序电流保护原理动作的情况，经过这些我们就能成功完成一些我们要进行的继电保护方面的仿真。4.2 仿真设计步骤第一步，利用Simulink中的SimPowerSystems工具箱来搭建容易的单电源供电系统，接着在Matlab环境中进行调试直到成功。第二步，我们依据所学线路三段式电流保护原理来搭建线路继电保护所需要的模块，再结合前面我们提到的供电系统再进行调试与分析，最后与它们的整定值进行比较，让我们构建的保护也能够有选择性的进行动作。第三步，我们再依据平时所学的电

33、力系统的一些基本知识以及关于线路继电保护知识，对仿真的结果（数据、图像、波形等）逐一进行分析还有思考，看到检测的结果，然后跟我们自己计算的比较，看看是不是跟我们的理论一样，我们的目的是让保护可以有选择性的，而且还能够快速的切除线路故障。4.3 仿真模型的建立简单一点我们先考虑有两级线路的单端电源的情况下电源的电压为110kV单回线输电线路系统，如下面的图7所示。从下图中我们能看出距离保护是安装在线路AB段的断路器，在这个情况下他即使线路AB段的主保护，同时也BC段的后背保护。图7 单端电源电力系统我们可以设置系统的每个元件参数为：电压源的线电压10.5kV，内阻Zg=0.004+j0.0187

34、；变压器容量31.5MVA， Yg-d11接线，然后我们在把它折算到高压侧的阻抗ZT=1.85+j18.4；两级线路长度都为300km，线路正序阻抗我们设为z1=(0.06+j0.1)/km，零序阻抗z0=(0.03+j1.7) /km；它的负荷容量SLD=1.3+j0.5MVA。通过上面我们在Matlab里面Simulink中我们来建立仿真模型，结果如图8所示。这里面的保护模块都已经是子系统，它的输入数据为断路器处的电压还有电流的测量值，而它的输出信号是被送到了断路器的控制端，用来控制断路器的开还是合（信号1表示跳闸，信号0表示合闸，断路器的初始状态为跳闸）。再用我们选择的故障模块点击那个模

35、块进入到一个界面然后就可以设置我们所需要进行的短路类型还有故障发生的时间比如（t=0.03s）。我们再里面可以通过改变在故障点两边线路的长度来更改故障点的位置，两侧线路的长度一直是600km不改变。大概仿真起止时间为00.2s，它采用的计算方式是变步长、ode23t的算法来进行仿真，在里面所有模块的频率都设置为50Hz。图8 距离保护仿真模型4.4距离保护模块建立我们再距离保护的三段式距离保护子系统搭建它内部结构就如图9所示，它分别由距离段、距离段、距离段共同构成，距离段它的输出信号则比距离段的时间慢0.05s，距离段输出信号那么当然就会比距离段慢0.1s，然后再将每一段的动作信号再经过点乘这

36、个模块后得出它最后的断路器动作信号。图9各段距离保护模块内部结构接地距离保护和相间距离保护，它们的差异在于它们取得电流值不一样，时间的基本结构基本上是类似的，其结构框图如图10所示。继电器动作保持基波傅立叶变换测量电压动作出口躲开暂态时间保护程序S函数测量电流图10保护结构框图在上面的基波傅里叶变换模块它的作用是将谐波分量给去除掉，只把基波分量给留下来。然后我们再把上面得到的基波经过S函数模块，然后这个S函数模块就会调用里面的保护程序，在里面的程序里面写的是把基波分量经过计算转化成测量阻抗，然后把那个测量阻抗跟我们的整定值进行比较，当两者的的比较满足我们的方程时就会有输出信号0，这个0表示跳闸

37、；而当它们不符合的时候则输出信号1，这里1表示不动作。S函数中的程序一直都是循环的进行的，所以它具有实时性，我们的保护信号也是能够随着电气量的变化而变化。我们的保护程序出来的信号再经过躲开暂态时间的那个模块，每个当开始有故障的时候，一般情况下都会有比较大的暂态分量，而它的持续时间大概是0.03s但是我们的保护整定基本是按照稳态分量来计算的，它的暂态分量可能就会引起误动作，所以我们就要去设计一个能够避开这个故障产生后的0.03S这个时间，保护就是只有在躲开这段时间才开放，这个模块的作用就是将动作信号进行延时大约0.03s接着再和原来的信号进行或运算。我们所得出来的信号还要继电器的保持模块才可以，

38、因为如果它的动作信号使得断路器跳闸后，接着电路被断开，在这样的一种情况下我们的保护程序它所测得的电气量变化又将会是显示合闸的，这样我们的断路器又会合上，所以为了避免这种情况的发生就很有必要使用保持这个模块，这个模块也就是通过一个辅助电路就能够实现。我们的相间距离保护模块内部结构就如图11所示，我们把三相电压还有三相电流通过一个减法这个元件来得到每相每相之间差值即相间电压和相间电流，然后再把相间的信号经过傅立叶变化输入到S函数里面，S函数会自己调用里面的保护程序，再将得到的信号躲开0.03,经过保持后再输出。图11相间距离保护模块内部结构再有一种就是接地距离保护，它的模块内部结构就如如图12，把

39、每相的电流进行相加就得到了我们需要的零序电流，再将三相电压和三相电流以及所得到的零序电流每个电流都输入到S函数中使其进行傅立叶变换，将得到的信号用接地程序处理一下再输出信号，再最后再避开那个时间经过保持后再输出。图12接地距离保护模块内部结构4.5距离保护S函数编程S函数这个模块是可以跟Simulink结合在一起，把我们得到的电气量输入到S函数模块中，这样我们在进行仿真的时候S函数就会循环执行里面的程序，把进来的电气量处理一下，然后再将处理后的电气量输出来，这样就可以来进行控制了。其实每个函数都有一些固定的东西，S函数也不例外，它也就只是由初始函数、动态更新，还有输出函数这几个部分所构成的。在

40、上面的每个部分都有着独特的用途，初始化函数是拿来表明输入和输出的个数，还有连续又或者离散状态的采样时间。在这个程序里面我们采用的是离散量，他是有12个的相间保护输入量，依次都经过傅立叶进行变换后得到三相电压以及电流，它只有1个动作信号。而在我们的接地保护的程序里又有14个输入量，这就比相间距离保护又多了两个零序电流。阻抗值我们则用动态更新函数，我们将动态函数里面经过傅立叶变化的电压电流组合为它们各自的向量形式，也一并算出每一相的阻抗值。我们有时会发现在用测量电流还有测量电压所得出来的阻抗值会有很小的情况，因为这个原因程序可能就会出现错误，所以我们要事先判断这个点的电流值是不是很小，如果确实是非

41、常小，那我们就可以直接为阻抗进行赋值，但是如果电流在相对比较大的情况下，我们就要欧姆定律来算出阻抗。而最后的输出函数的作用是用于保护判断，并且它还要输出最终的动作信号。我们再输入函数中将经过动态更新函数得到的每相的阻抗跟整定的阻抗相比较，在三相中，其中只要有一相满足那个动作方程那么就会有输出跳闸信号。此外，因为傅立叶变换这个模块非要一个周期后才会有输出，所以我们的输出函数在一开始时候就要判断时间是不是小于0.025s这个时间，如果小于0.025s那么就输会出不动作信号，不是那么则进将行下面的一个环节。5.仿真结果5.1故障参数的设置图13三相断路器参数 图14 三相故障参数图15 线路的参数设置图16变压器的参数设置5.2 仿真结果图17故障电流波形图18 故障电压波形当发生相间短路的时候，比如C相正常工作，A与B之间发生短路时，A相与B相的电流大小相等，方向相反。线路发生故障的电压要比正常的要偏小6.结论与展望在这一次的仿真研究中，在变压器发生故障的时候，理论上是能够进行相关的动作。但是我认为理论上不能完全反应实