【断零故障判据仿真分析案例2600字】

断零故障判据仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u20310断零故障判据仿真分析案例 1255381.1MATLAB/simulink简介 176211.2低压配电系统仿真模型的建立 1140401.3正常运行的仿真及结果分析 3203451.3.1正常运行下的电压电流波形 3282791.4断零故障的仿真及结果分析 6229231.5自适应检测方法 8307441.6小结 91.1MATLAB/simulink简介MATLAB现今已成为现代科学领域、数据处理方面和工程实际模拟方面不可或缺的软件之一，作为其重要组件之一的Simulink软件是电气工程领域，特别是电力电子、电力系统方面重要的动态仿真综合分析平台。通过成品原理图，利用已有的集成模块或者元器件可以快速完成建模，进行模拟仿真。电压、电流源:常用的主要的单相、三相电流源，可提供交、直流电压，可以根据系统所需的电压电流提供适宜的电压电流值。基本元件:主要包括变压器部分和负载部分。变压器包括升、降压变压器；负载部分主要包括集中参数部分，主要包括RLC负载；分布参数部分，主要为π型等效电路和“一”字型等效电路。故障设置模块：可以设置不同类型的故障，比如断零、缺相、短路等等。电压、电流测量元件。可用于测量电压电流，并通过示波器、显示模块输出波形和测量结果数据。1.2低压配电系统仿真模型的建立在MATLAB/Simulink平台上搭建出一个简单的10kV/400V低压配电网小电流直接接地系统断零故障仿真模型如图4-1所示，该模型可实现断零故障发生是不同情况的模拟与测试。根据基础系统搭建原理，可知该系统主要由以下四个模块组成：电源模块：频率设置为50HZ，线路电压设置为400V，电源设置为三相对称电源。负载模块：负载模块包括线路负载和系统负载。由于实际运行中400V输电线为低电压、短线路，所以设置线路负载为RLC型负载，又因为通常电容可设为0，故此线路为电阻性负载。参考实际线路数据，通常线路为铜线，考虑铜的集肤系数和线路自身发热，综合可得知初始负载R设置为0.1Ω。图4-1MATLAB中搭建的TT系统正常运行仿真图检测模块：在线路变压器出口处装设针对A、B、C相负载电压、电流检测的示波器，观察示波器波形和数值检测出是否正常运行，并根据此总结出电压、电流变化规律。故障模块：在确保上述模块正常运行后，加入断线故障模块，设置出四个断线处A、B、C、“地”，以此模拟零线断线故障在不同位置时所产生的不同测量值。图4-2MATLAB带断零故障的TT系统运行仿真图通常情况下，我们取三相负载功率因素为0.85，设定最大相负载功率为额定功率，其他相功率根据负载不平衡度改变。1.3正常运行的仿真及结果分析1.3.1正常运行下的电压电流波形图4-3变压器出口输出电压波形图4-4变压器出口输出电流波形通过观察波形图4-3和图4-4，可知变压器出口输出电压和输出电流波形，变压器出口线电压约为311V，与日常输电线路220V相电压所对应。1.3.2三相负载不平衡度的调节由前文可知，改变负载不平衡度k，进行分析计算：设置改变A相负载的三相不平衡度kA利用示波器测试电压值：图4-5（a）kA=0时电压波形图4-5（b）k类似测量可得出如下表数据：表4-1改变三相负载不平衡度测量正常运行情况电压关系kUUUUt0210.7210.7210.7000.1215.1209.6209.22.790.180.2220.0208.9208.45.760.390.3223.9208.4206.48.850.590.4228.9207.9201.312.040.750.5231.5207.6202.515.410.920.6239.5207.2198.118.891.110.7245.8206.9195.622.621.260.8251.2207.1192.526.361.400.9257.4207.0191.230.591.57资料并结合实际测试数据可知：查阅文献资料并结合实际测试数据可知:由于低压配电网末端低电压电线特点，所以零线阻抗较小。负载电压与两相负载的大小有关，其中负载较大的相电压会降低，如图中三相负载不平衡度大于0.5时，电压小于百分之十时，负载无法正常工作。当三相负载不平衡度大于等于0.7时，由于负载需要线路变长，该判据不够可靠，零线上电流也会大幅增大。1.4断零故障的仿真及结果分析设置该系统运行总时长为0.4s，假设于0.2s零线会发生断线故障，在零线断线故障发生后系统仍能运行，当运行稳定后检测零序差动电压和三相负载电压：断零点后仅有单相负载图4-5断零点后仅有单相负载的电压波形如果断线故障发生在线路末端，断零点后只有一相具有负载，根据上文中性点偏移电压公式可知：U由上式可计算出相电压近似等于其中性点偏移电压，系统中无电流流向，所以负载无法正常工作图4-6断零点后仅有单相负载的电流波形（2）断零点后有两相负载图如果断线故障发生在线路中间，断零点后有两相负载正常运行，正常运行时，相电压与负载各相的电压不平衡度紧密相关，轻载侧将出现电压过高，如果超过±0.1UN图4-5断零点后有两相负载的电压波形调节三相不平衡度进行重复实验，有实验数据可知中性点偏移电压最小近似为线路额定电压的一半。当三相不平衡度大实，对于重载侧，电压降会超过我们通常规定的±1.1U（3）断零点后三相均有负载如果断线故障发生在线路始端，断零点后只有三相都有负载，流过三相负荷的电流不同，由结点电流定律可知，零线上有电流流过。三相电压与负载各相的电压不平衡度紧密相关。设置断线故障，利用示波器测试电压值，由于电压与两相负载的大小有关，其中负载较大的相电压会降低，如图中三相负载不平衡度大于0.5时，电压小于百分之十时，负载无法正常工作。类似测量kA在0-0.5之间，表4-2改变三相负载不平衡度测量断零故障后电压变化kUUUU故障判断0210.7210.7210.70未超过门槛值不影响运行安全0.1219.1206.6207.22.79未超过门槛值不影响运行安全0.2228.7203.9201.65.76为过门槛值影响运行安全0.3239.9199.4201.48.85超过门槛值判断断零故障0.4248.9193.2196.312.04超过门槛值判断断零故障0.5262.5191.6192.543.25超过门槛值判断断零故障4-2总结规律，可知三相负载不平衡的程度将影响设备本身的运行。中性点电压将会向负重载侧偏移，该侧电压会降低，如果电压过低，将会损坏用电设备；对于轻载侧将出现电压过高，可能击穿用电设备。1.5自适应检测方法为了保证电力系统运行的可靠性和灵敏性，我们在以上两个判据的基础上提出改进，基于零线电流检测，结合零序差动电压检测零线断线故障。当三相负载不平衡时，假设不平衡度为k，利用所检测出的零线电压、电流值，定义一个自适应系数t，设：t=基于自定义函数和自适应系数的零线断线故障保护判据：|当线路重载时零线断线相不流过电流，其他两相电流满足等大且反向，电压满足同向；当线路轻载或近似空载时零线断线相不流过电流，其他两相电流不等，且无特殊关系，电压满足反向。断线故障保护