第7章 MATLAB在微机继电保护中的应用实例.ppt

1、第7章MATLAB在微机继电保护中的应用实例,7.1简单数字滤波器的MATLAB辅助设计和分析方法7.2微机继电保护算法的MATLAB辅助设计和分析方法7.3输电线路距离保护的建模与仿真7.4Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例7.5输电线路故障行波仿真举例,7.1简单数字滤波器的MATLAB辅助设计和分析方法,7.1.1减法滤波器(差分滤波器)简介7.1.2减法滤波器设计分析举例,7.1.1减法滤波器(差分滤波器)简介,图7-1减法滤波器幅频特性,图7-2滤波器的幅频特性,图7-3滤波效果的仿真波形,7.2微机继电保护算法的MATLAB辅助设计和分析方法,7.2.1基于正弦函数模

2、型的微机继电保护算法7.2.2全波傅里叶算法,7.2.1基于正弦函数模型的微机继电保护算法,1. 两点乘积算法简介2. 两点乘积法计算举例,1. 两点乘积算法简介,图7-4两点乘积算法采样示意图,图7-5例7-2电路图,图7-6利用两点乘积法计算得到的输入信号有效值、相位差及电路的电阻、电抗,7.2.2全波傅里叶算法,1. 全波傅里叶算法简介2. 全波傅里叶算法的频率特性分析3. 利用全波傅里叶算法计算信号幅值的算例,1. 全波傅里叶算法简介,图7-7在不同初相角情况下全波傅里叶算法的幅频特性,图7-8利用全波傅里叶算法计算输入信号的幅值图形,7.3输电线路距离保护的建模与仿真,7.3.1方向

3、阻抗继电器的数学模型7.3.2方向阻抗继电器的仿真模型7.3.3仿真结果,7.3.1方向阻抗继电器的数学模型,1)用幅值比较方式分析图7-9a，继电器能够起动(即测量阻抗ZJ位于圆内)的条件是2)用相位比较方式分析图7-9b，当ZJ位于圆周上时，阻抗ZJ与(ZJ-Zset)之间的相位差为=90；当ZJ位于圆内时，90；当ZJ位于圆外时，90。1)继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离。2)继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化。,图7-9方向阻抗继电器的特性a)幅值比较方式分析b)相位比较方式分析,表7-1阻抗继电器采用不同接线方式时，接入的电压和电流

4、关系,7.3.2方向阻抗继电器的仿真模型,1. 电力系统Simulink仿真模型2. “0接线”的方向阻抗继电器模块构造3. “相电压和具有K30补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器模块构造,图7-10方向阻抗继电器仿真所用的电力系统接线,图7-11电力系统Simulink仿真模型,图7-12电源EM的参数设置,图7-13输电线路的参数设置,图7-14三相电压电流测量模块UM的参数设置,图7-15采用“0接线”的方向阻抗继电器模块,图7-16子系统“U_convert”的组成,图7-17设置整定阻抗界面,图7-18“0接线”用相位比较方式构成方向阻抗继电器的模块,图7-19采用“相电压和具有K3

5、补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器模块,图7-20继电器模块的内部结构,表7-2采用“0接线”时的仿真计算结果表,表7-2采用“0接线”时的仿真计算结果表,表7-3采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”时的仿真计算结果表,表7-3采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”时的仿真计算结果表,7.4Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例,7.4.1变压器仿真模型构建7.4.2变压器空载合闸时励磁涌流的仿真7.4.3变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真7.4.4变压器绕组内部故障的简单仿真,图7-21具有双侧电源的双绕组变压器电力系统,图7-22,图7-23电源EM的参数设置,图7-2

6、4变压器T的参数设置,图7-25UM模块的参数设置,7.4.2变压器空载合闸时励磁涌流的仿真,1)包含很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧。2)包含大量的高次谐波。3)波形之间出现间断。,图7-26示波器模块,图7-27示波器模块的参数设置,图7-28空载合闸后的三相励磁涌流的波形,图7-29利用Powergui模块中的FFT Analysis对励磁涌流波形进行谐波分析界面,图7-30空载合闸时的励磁涌流与短路电流的比较图,表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表

7、,表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,表7-4不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表,图7-31变压器采用“D11”接线方式时的空载合闸励磁涌流,7.4.3变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真,图7-32变压器保护区内、外故障仿真时增加的运算及示波器模块,图7-33变压器保护区内故障时的电流波形图,图7-34变压器保护区外故障时的电流波形图,图7-35,图7-36变压器绕组50%处发生两相短路故障时的电流波形,7.5输电线路故障行波仿真举例,7.5.1行波的基本概念7.5.2输电线路故障行波仿真模型的构建7.5.3输电线路故障行波的提取7.5.4仿真结果,图7-37利用叠加原理分析故障产生的行波,图7-38,图7-39电源E1的参数设置,图7-40输电线路line1的参数设置,图7-41“To File”模块的参数设置,7.5.3输电线路故障行波的提取,1)提取三相电压和三相电流的暂态量，用故障后一段时段内的三相电压值、电流值减去故障前相应的一时段内的三相电压值、电流值，就得到了三相电压、电流的暂态量。2)利用式(7-32)、式(7-33)将三相电压、电流的暂态量进行Clar