电力系统继电保护实验指导书(精简版).docVIP

电力系统继电保护实验指导书 实验一 同步发电机出口短路的MATLAB仿真分析 实验二 双端电源高压输电线路短路故障的MATLAB仿真分析 实验三 三段式电流保护综合实验 附录1：微机线路保护装置参数整定操作 电气工程教研室 2011-8-28 实验一 同步发电机出口短路的MATLAB仿真分析 同步发电机是电力系统中的重要元件，同步电机是由多个由磁耦合关系的绕组构成，同步电机的突然短路的暂态过程要比恒定电压源电路复杂很多，所产生的冲击电流可能达到额定电流的十几倍。对电机本身和相关的电气设备都可能产生严重的影响。 1. 实验原理 同步电机突然短路电路模型如下图1-1 所示。使用简化的同步电机，三相并联PLC负载，通过三相电路短路发生器实现同步电机的三相短路，再用示波器观察同步发电机在发生三相短路时的暂态过程。 图1-1 实验原理图 2．电路各元件的选取、参数设置 2.1同步发电机的选取，设置 打开Matlab仿真软件，在命令窗口中输入“Simulink”在弹出的窗口中将简化同步电机（Simplified Synchronous Machine）添加到“模型编辑窗口”重命名为“SM”双击设置其参数设置为如图1-2： 图1-3 PM 图1-2 SM 常数发生器的选取、设置 将常数发生器（Constant）拖放到当前仿真窗口双击参数设置如图1-3 ，用于发电机功率输入，并重命名为PM；再选取一常数发生器，参数设如图1-4 ，用于发电机电压输入。  图1-4 VLLrms 图1-5 V-I 2.3三相电压-电流测量元件选取、设置 在测量元件库中选择三相-电流测量元件（Three-Phase V-I Measurment），复制粘贴到仿真窗口中，双击设置参数如图1-5 2.4三相并联负载的选取、设置 在线路元件库中选择三相并联PLC负载元件复制粘贴到电路图中，双击设置其参数如图1-6 并重命名为Load。 2.5短路发生器的选取、设置 将三相电路故障发生器拖放到电路图中，部分参数设置如图1-7 2.6示波器、选择器及三相序信号分析器的选取 在元件库中拖入两个选择器（Selector）一个用于电流电路选择，一个用于电压电路选择；四个示波器（Scope）分别用于观察电流、电压、序分量电流幅值、序分量电流相角；一个序信号分析器。 2.7仿真参数设置 将以上电器电气连接起来，在“Simulation选项卡下选择Simulation Parameters”将参数设置为：起始时间0S 停止时间0.5S Solver Options：Type Variable-Step Ode15s(stiff/NDF) 图 1-6 Load 图1-7 3、实验要求 3.1 按照所给出的系统结构和系统参数，利用MATALAB软件对同步发电机出口三相短路过程进行仿真，并对仿真结果进行分析。 3.2 改变系统参数，对发电机出口两相短路进行仿真分析。 4、参考文献 吴天明，等，MATLAB电力系统设计与分析，国防工业出版社，2004年第1版。P412~P430。 1. 实验原理 电力系统中，大多数故障是由于输电线路短路引起的。在发生短路故障的情况下，电力系统从一种状态剧烈变化到另一种状态，产生复杂的暂态过程。仿真的电力系统暂态过程以高压输电线路故障暂态为分析对象 ,涉及的故障类型有: 单相接地短路、两相接地短路、三相接地短路。 建立双端恒定电压源高压输电线路的电路模型如图2-1所示。 图2-1 双端恒定电压源高压输电线路的电路模型 使用理想三相电压源作电路的供给电源，分布参数输电线路 （Distributed Parameter Line）作为输电线路，输电线路Line1长度为100km，输电线路Line2长度为200km。使用三相断路开关元件（There Phase Breaker）作为故障发生器。使用万用表（Multimeter）测量系统的电气参数，并用示波器显示出波形。通过仿真模型中的序量分析器可以得到故障点所在相的电压各序量的有效值及其相位。 2.仿真系统参数 2.1 仿真内部参数设置选项 如图2-2所示，包括仿真起止时间（Simulation time）、求解类型（type）、求解程序（Solver）、最大步长（Max step size）、最小步长（Min step size）、初始步长（Initial step size）、设置相对容许误差限（Relative tolerance）、设置绝对容许误差