微机保护装置零序方向元件的实现

1、微机保护装置零序方向元件的实现目 录第一章 绪论11.1设计目的与意义11.2设计要求1第二章 设计原理22.1原理22.2故障类型2第三章 设计算法4第四章 程序及仿真93.1傅氏算法93.2 设计代码及仿真123.21设计程序123.22仿真模型183.33仿真结果20第五章 总结21参考文献22第一章 绪论1.1设计目的与意义常规的整流型或晶体管型距离保护，为了反映各种不同的故障类型和相别，需要设置不同的阻抗原件，接入不同的交流电压和电流。这些阻抗原件都是并列运行的，他们同时在测量着各自分管的故障类型的阻抗，因此，在选相跳闸时，还要配合专门的选相原件。在用微型机构成继电保护的功能时为了能

2、够实现选相跳闸，同时防止非故障相的影响，一般都要设置一个故障类型，故障相别的判断。选相方法既可以用于选相跳闸，又可以在阻抗继电器中做到仅投入故障特征最明显的阻抗测量元件。在突变量启动元件加测出系统有故障后，先有它判别故障类型和相别，然后针对已知的相别提取相应的电压，电流对进行阻抗计算。这种相别切换的想法在距离保护发展的初期也使用过，但当时机电型继电器很难做到正确的相别，而且硬件切换电路也十分复杂，从而降低了可靠性，因而没有达到大量的推广应用。通过本课程设计，使学生掌握电力系统微机保护中常用的序分量选相元件的基本原理，在了解序分量选相元件特点的基础上，使用C语言编程（Visual Studio环

3、境下），实现序分量选相元件的算法。1.2设计要求1序分量选相元件2采用Visual Studio工具软件编程，C语言3使用ATP或Matlab软件建立电力系统故障暂态仿真模型，得到仿真数据，对编写的程序进行测试，选相正确。4设计说明书要求： 简述选相元件的基本原理； 程序流程图； 源程序代码； 可验证算法正确性的计算实例； 2000字以上第二章 设计原理2.1原理电流突变量选相元件在故障初始阶段有较高的灵敏度和准确性，但是突变量仅存在20ms40ms，过了这段时间后，由于无法获得突变量，所以突变量选项原件就无法工作了。为了实现选相，达到单相故障就可以跳单相的目的，必须考虑其他的选相方案。除了突

4、变量选相以外，常用的选相方法还有阻抗选相、电压选项、电压比选相、对称分量选相等，其中，对称分量选相是一种较好的选相方法。分析输电线路发生各种单重故障的对称分量时，可以知道，只有单相接地故障和两相接地短路才同时出现零序和负序分量，而三相短路和两相相间短路均不出现稳定的零序电流。因此，可以考虑先用是否存在零序电流分量的办法，去掉三相短路个两相相间短路的影响，然后，再用零序电流3和负序电流3进行比较，找出单相接地和两相接地短路的区别。2.2故障类型1. 单相接地短路时 式中， 保护安装地点的负序分配系数；保护安装地点的零序分配系数。这说明，考虑了各对称分量的分配系数后，保护安装地点的故障相负序电流与

5、零序电流基本上仍然为同相。实际上，在后面确定的选相方案中，已考虑了 30 的裕度。因此，有1) A相接地时2) B相接地时，和3)C相接地时,2 两相接地短路两相经过渡电阻接地时，在故障支路有考虑各对称分量的分配系数后，保护安装地点的非故障相负序电流和负序电流基本上仍然满足式。对应；此时，向量关系与单相接地一致趋向无穷大时，对应趋向于。以BC两相接地短路为例，保护安装地点的A相负序电流与零序电流的向量关系如图2.2所示。图中的半圆形虚线为不同过渡电阻情况下的向量轨迹。AB或CA两相接地短路的情况，结论相似.图2.1第三章 设计算法对称分量法是分析电力系统三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相

6、不平衡的电流、电压分解成三组对称的正序相量、负序相量和零序相量，这样就可把电力系统不平衡的问题转化成平衡问题进行处理。在三相电路中，对于任意一组不对称的三相相量（电压或电流），可以分解为3组三相对称的分量。图3.1当选择A相作为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为：=+=+=2+=+=+2+对于正序分量：=2，=对于负序分量：Ib2=，Ic2=2对于零序分量：=式中，为运算子，=1120,有21240, 31, +2+1=0由各相电流求电流序分量：I1= 1/3(+ +2)I2= 1/3(+2 +I0=1/3(+)以上3个等式可以通过代数方法或物理意义（方法）求解。以求解正序电

7、流为例，对物理意义简单说明，以便于记忆：求解正序电流，应过滤负序分量和零序分量。参考图3.1，将逆时针旋转120、逆时针旋转240后，3相电流相加后得到3倍正序电流，同时，负序电流、零序电流被过滤，均为0。故=1/3(+2)对应代数方法：式+式+2 式易得：=1/3(+2)。选相方法：1.若为不接地故障，则故障相为min2.若为接地故障，则由各种接地短路的向量关系,可以得出,如果不计负序和零序分配系数之间的角度差，那么,保护安装地点的A相负序电流与零序电流之间的相位关系如表所示。画出为基准向量选相区域图落在不同的相位区，对应了不同的接地故障类型，如图2.2所示。再考虑对称分量分配系数的角度差之

8、后，实际应用的对称分量选相区域如图2.3所示表2.1各种接地短路时，A 相负序电流与零序电流的相位关系故障类型角度arg图2.2 arg的序分量选项图图2.3 实用序分量选项图进一步的问题是，如何判别出同一个相位区域内是单相接地还是两相接地？虽然可以考虑用电流的大小来解决这个问题，但是，测量电流受负荷电流的影响，不能实现准确判别，因此，用阻抗确认是一种较好的选择。以-的区域为例，如果是A相接地短路，那么,BC两相相间阻抗基本上为负荷阻抗，其值较高，测量阻抗应在段阻抗之外；如果是BC两相接地短路，那么,BC两相相间测量阻抗应在段阻抗以内。于是，区分和的规则如下：1 ） 当-，若在内，则判为 BC

9、 两相接地.2）当-，若在外，则判为A相接地.应当说明的是，当发生段外的 BC 两相接地时，即使按 A 相接地短路处理，也不会有什么不良后果，因为，这种情况下的ZA测量阻抗较大，保护的动作元件不会动作。 综合上述分析，可以做出对称分量的选相流程图，如图2.4所示图2.4 选相流程图顺便指出，保护中的各种方法和判据都有各自的特点，但不少判据又有一定的局限性，因此，在选择方法和判据时，应该考虑其充分的使用条件，这一点要引起注意。如电流突变量选相元件仅在短路初始阶段十分有效，而对称分量选相方法只能在同时有零序和负序电流时才起作用，其他的选项方法也同样有一定的使用条件。第四章 程序及仿真3.1设计代码

10、距离保护的故障处理程序逻辑的第一步是判别故障相，即选相。只有判定的故障的种类及相别，才能确定阻抗计算应取用什么相别的电流和电压，例如BC相故障取和 ，A相接地故障取和+显然只有故障相（间）的阻抗值才能反映故障距离，所以首要的是正确判别故障相。微机保护选相有许多方式，这里主要分析简单易行的不反应负荷分量的相电流差突变量选相方式。相电流差突变量选相元件是在系统发生故障时利用两相电流差的突变量的福特值特点来区分各种各种类型故障。下面讨论各种故障类型的两相电流差突变量幅值的特点。void read_data() int i,len; FILE *fp; char infile30; printf(D:

11、liangzhipeng.txt:n); scanf(%s,infile); if(fp=fopen(infile,r)=NULL) printf(!n); return; printf(n读取数据中n); fscanf(fp,%d,&len);/读入记录数 for(i=0;ilen;i+) fscanf(fp, %ftn,&stui.num,,&stui.age,stui.sex,&stui.Chinese,&stui.Math,&stui.English,&stui.Computer,&stui.total,&stui.average); fclose(fp); c +=

12、 len; printf(*读取数据成功!*n); output();#include#include#include#define N 1024#define dw 2*3.141592654/Nrect()int x,y,i;for(i=6;i=72;i+=6)gotoxy(i/2+25,24);printf(%d,i/6);for(x=0;x=640;x+=20)line(x,400-(rand()%50+50),x,360);setbkcolor(0);setcolor(2);line(630,350,640,360);line(630,370,640,360);line(0,360,

13、640,360);for(x=0;x=640;x+=20)line(x,355,x,360);line(200,0,210,10);line(200,0,190,10);line(200,0,200,480);for(y=0;y=40;y+=20)line(200,y,205,y); if(getch()=27) exit(0);zwave() int i,f; float x,y,a,b,c,d,e,r;char ch; for(;) cleardevice();a=rand()%10000/1000+1.0; b=1/a;c=0.0;d=0.0;e=0.0;textcolor(2);del

14、ay(100);for(x=0;x=getmaxx();x+=0.1)putpixel(x,a*sin(b*(x-getmaxx()/2+e)+c)+getmaxy()/2+d,2); rect(); void main()int driver=DETECT,mode;int i,k;long xi=0,xr=0;float xfN;long xtN;float xfrN,xfiN;long wsN,wcN;printf( k=);scanf(%d,&k);initgraph(&driver,&mode,);for(i=0;iN/2;i+)wsi=511*sin(dw*i);for(i=0;i

15、N;i+)xti=511+511*6*sin(dw*i)+511*2*sin(2*dw*i);if(i*kN)if(i*kN/2)if(i*kN/4) xr=xr+xti*wsN/4+i*k; xi=xi+xti*wsi*k; else xr=xr+xti*(-ws-N/4+i*k);xi=xi+xti*wsi*k;elseif(i*kN*3/4)xr=xr+xti*(-ws-N/4+i*k);xi=xi+xti*(-wsi*k-N/2); else xr=xr+xti*wsi*k-3*N/4;xi=xi+xti*(-wsi*k-N/2);elseif(i*k%NN/2)if(i*k%NN/4

16、)xr=xr+xti*wsN/4+i*k%N; xi=xi+xti*wsi*k%N;else xr=xr+xti*(-ws-N/4+i*k%N);xi=xi+xti*wsi*k%N;elseif(i*k%NN*3/4)xr=xr+xti*(-ws-N/4+i*k%N);xi=xi+xti*(-wsi*k%N-N/2); else xr=xr+xti*wsi*k%N-3*4/N;xi=xi+xti*(-wsi*k%N-N/2);xfrk=2*xr/(N*511.0*511.0);printf( xr=%f ,xfrk);xfik=2*xi/(N*511.0*511.0);printf( xi=%

17、f ,xfik); xfk=sqrt(xfrk*xfrk+xfik*xfik); printf(xfk=%f,xfk); getch(); wave(); 3.2仿真图3.22 仿真模型图图3.23 模拟接地短路参数图3.24采样数据的间隔及其保存3.21仿真结果图3.33仿真数据图图3.34 仿真数据根据仿真模型进行仿真后，通过读取仿真数据程序得到仿真数据，即仿真结果。第五章 总结电力系统中发生故障的原因，大部分是由于相与地的短路或相与相之间的短路。电力系统简单故障包括：三相短路、单相接地、两相短路、两相短路接地、单相断线和两相断线等六种故障形式。本毕业设计采用对称分量法进行简单故障计算，并

18、完成程序的设计。根据设计所得出的数据与理论计算所得的结果基本一致，即所设计的选相元件程序满足了基本要求。通过这次设计，我了解了序分量选相元件的原理及判定故障的方法，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，为我们以后走向工作岗位打下坚实的基础，但是此次课程设计在程序设计上会也有很多的漏洞。对C语言编程软件不能熟练运用等等。通过这次课程设计，我对选相原件过程有了一个大致的了解，对设计的思路、基本方法、步骤有了深刻的认识。尽管在这次设计中遇到了很多困难，但老师指导给了我们很大的帮助，自己对选相过程有了大概的了解，也是学习继电保护原理理论知识的