【正文】 基于MATLAB的微機保護算法仿真摘要：基于MATLAB軟件，運用Simulink工具完成一種繼電保護微機保護數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。主要基于兩點法、突變量算法、對稱分量選相法等傳統(tǒng)的微機保護算法，搭建MATLAB的仿真模型，根據(jù)采集的輸入電氣量的采樣數(shù)據(jù)進行分析、運算和判斷，以實現(xiàn)相應(yīng)的繼電保護功能。本文對MATLAB軟件如何應(yīng)用于微機保護做了詳細說明，并運用MATLAB的動態(tài)仿真工具對電力系統(tǒng)中的故障以及微機保護的算法進行了仿真分析，說明了MATLAB在微機繼電保護中應(yīng)用的可行性。同時本文對工程中常用微機保護算法進行了原理層面的分析，并運用模型對各種算法的性能進行了仿真和研究，有很重要的現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞：MATLAB；微機保護；算法；采樣數(shù)據(jù)Microputer protection algorithm based on MATLAB simulation Abstract：Based on MATLAB software, using Simulink tools perform one puter protection relay data acquisition and processing systems. Mainly based on twopoint method, the amount of mutation algorithms, symmetric phase selector and other traditional puter protection algorithms to build MATLAB simulation model, based on the amount of collected samples of the input electrical data analysis, calculation and judgment, in order to achieve the corresponding relay protection. In this paper, MATLAB software how to apply a detailed description of puter protection, and the use of MATLAB dynamic simulation tool for power system failures and puter protection algorithms for the simulation analysis, illustrates the application of MATLAB in the feasibility of relay protection . This paper also monly used in engineering puter protection algorithms theory level of analysis, and the use of models for the performance of various algorithms and simulation studies, there is a very important practical significance.Keywords：MATLAB；Microputer Protection；Algorithm。 Sampling Data目 錄第1章 引言 1第2章 微機保護的基本理論知識 3 微機保護系統(tǒng)簡介 3 微機保護的算法 5 兩點乘積法 5 對稱分量選相法 7第3章 電力系統(tǒng)故障暫態(tài)仿真………………………………………………………........12 仿真模擬參數(shù)的設(shè)定……………………………………………………………...12 Solver參數(shù)的設(shè)定…………………………………………………………12 工作空間（Workspace）參數(shù)的設(shè)定……………………………...............13 診斷（Diagnostics）參數(shù)的設(shè)定………………………………………..…14 建立電力系統(tǒng)仿真模型……………………………………………………………15 原始系統(tǒng)參數(shù)及模型………………………………………………………15 建立電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真模型……………………………………………………...16第4章 設(shè)計的主體內(nèi)容 17 典型電力系統(tǒng)設(shè)計 17 輸電線路型號及長度選擇 17 電源和變壓器型號選擇 17 變壓器具體參數(shù)計算 18 微機保護部分設(shè)計 19 兩點法作為保護算法 20 突作量電流算法作為保護算法 22 對稱分量選相法作為保護算法 24第5章 微機保護算法綜合仿真………………………………………………………..…26 準備仿真數(shù)據(jù)文件………………………………………………………………..26 微機保護數(shù)字濾波器仿真舉例…………………………………………………..29 Tukey低通濾波器設(shè)計…………………………………………………….29 編程仿真……………………………………………………………………30 微機保護算法綜合仿真………………………………………………………….31第6章 結(jié)果分析與討論 35第7章 結(jié)論……………………………………………………………………………………………….38致 謝 39參考文獻……………………………………………………………………………………...40 第1章 引言微機保護是用微型計算機構(gòu)成的繼電保護，是電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展方向，它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度，微機保護裝置硬件包括微處理器(單片機)為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等。由于有計算機技術(shù)的高速發(fā)展，微機保護在各行各業(yè)中廣泛而深入的應(yīng)用給工程技術(shù)帶來了深刻的影響。工程師們對其在電力系統(tǒng)的研究和開發(fā)是計算機技術(shù)在線應(yīng)用的技術(shù)性的革命。毋庸置疑，微機保護的應(yīng)用與推廣早已成為繼電保護的發(fā)展方向。早在上個世紀60年代末，就有人提出了用計算機構(gòu)成繼電保護裝置，當(dāng)時的研究主要是以小型計算機作為基礎(chǔ)，目的在于用一臺小型計算機來完成多個電氣設(shè)備乃至整個變電所的保護功能，這一嘗試為計算機保護算法和軟件的研究的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)，在繼電保護領(lǐng)域具有非常重要的歷史意義。到了20世紀70年代，大量關(guān)于微機保護算法及保護構(gòu)成的論文相繼發(fā)表，與此同時，伴隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，同時由微處理器的問世和其成本的逐年降低，計算機保護開始進入到實用階段，走進了一些工廠和企業(yè)，一批性能較強的微機開始相繼問世，并快速發(fā)展形成產(chǎn)品系列。拿日本來說，1977年，日本率先投入了一套以微處理機為基礎(chǔ)的控制與繼電保護裝置，1987年，日本繼電保護設(shè)備的總產(chǎn)值中已有70%是微機保護產(chǎn)品。我國的微機保護[1]的研究始于1979年，可以算得上是后起之秀。目前為止，國內(nèi)每年生產(chǎn)的微機型線路保護和主設(shè)備保護已達數(shù)千套，在輸電線路保護、元件保護、變電所綜合自動化、故障錄波和故障測距等領(lǐng)域，微機繼電保護都取得了引人矚目的成果，具有高可靠性、高抗干擾水平和網(wǎng)絡(luò)通信能力的第三代微機繼電保護裝置已經(jīng)在電力系統(tǒng)中投入使用，我國微機繼電保護的研究和制造水平都已經(jīng)達到國際水平。目前，我國電力行業(yè)的資產(chǎn)規(guī)模已超過2萬多億，占整個國有資產(chǎn)總量的四分之一，電力生產(chǎn)直接影響著國民經(jīng)濟的健康發(fā)展。電力系統(tǒng)的不斷更新和發(fā)展，對微機保護不斷提出新的更高的要求。同時電子技術(shù)、計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的高速發(fā)展，為微機保護的發(fā)展提供了源源不斷的動力。但是電力系統(tǒng)規(guī)模的擴大是一把雙刃劍，它在方便了用戶的同時，也給電力工程師們提出了一個新的難題：這樣一個復(fù)雜的、高維數(shù)的系統(tǒng)，上哪里去尋找一個能夠很好的模擬這個龐然大物的工具呢？MATLAB的出現(xiàn)解決了工程師們的問題。MATLAB軟件中文名為矩陣實驗室，它被譽為“巨人肩上的工具”。尤其是它擁有的Simulink為工程師們提供了動態(tài)建模、仿真和分析的集成環(huán)境。 Simulink是MATLAB軟件的功能擴展和特色的體現(xiàn)，是搭建動態(tài)系統(tǒng)模型和進行仿真的軟件包。因為它的許多功能是基于MATLAB的軟件平臺的，所以有人把它稱作是MATLAB的一個工具箱。運用它可以實現(xiàn)系統(tǒng)建模和仿真的環(huán)境集成，并且可以根據(jù)實際的設(shè)計和使用要求，對系統(tǒng)進行修改和優(yōu)化，從而提高了系統(tǒng)的工作性能，從而達到了高效開發(fā)的目的。微機保護是不是像傳說中的那么神乎其神呢？是騾子是馬，就需要用MATLAB來對保護的性能和指標(biāo)做出評判。本設(shè)計的目的便是利用MATLAB軟件來建立一個較為復(fù)雜的電力系統(tǒng)模型，它包括發(fā)電、輸電、變電、配電等各個電力系統(tǒng)的環(huán)節(jié)。輸電線路的電壓等級包含了:220KV、110KV、35KV、6KV，各個電壓等級的輸電線路采用了不同的保護方式。對于220KV電壓等級的線路，由于電流保護和距離保護只適用于被保護元件一側(cè)的電氣量所構(gòu)成的判據(jù)，所以當(dāng)故障發(fā)生在本線路末端或是相鄰線路的始端時，這兩類保護就不能進行快速地加以區(qū)分，從而只能采取階段式的配合關(guān)系來選擇性的切除故障。結(jié)果是當(dāng)線路末端發(fā)生故障時，需要Ⅱ段延時來切除故障，這樣的延時在220KV及以上電壓等級的輸電線路中是無法滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性對繼電保護快速性的要求的。工程師們經(jīng)過研究和實踐發(fā)現(xiàn)，如果同時利用線路兩側(cè)的電氣量就可以快速而又可靠地區(qū)分發(fā)生在線路內(nèi)的短路故障和外部短路故障，從而達到了快速、有選擇地切除線路任一點故障的目的。為了達到這一目的，需要快速地把線路這一側(cè)的電氣量的信息傳到相對那側(cè)去，安裝于線路兩側(cè)的保護在收到信息后將會對線路兩側(cè)的電氣量進行比較和分析，聯(lián)合進行動作，這樣的保護方式便是縱聯(lián)保護。本設(shè)計中電壓等級220KV的線路采用縱聯(lián)保護的方式。電流和電壓保護具有簡單、經(jīng)濟、可靠的特點，在35KV及以下電壓等級中廣泛應(yīng)用。但其保護范圍及靈敏度隨著運行方式的變化而劇烈變化，因此對電壓等級更高的電網(wǎng)是不適用的。為了滿足更高電壓等級的線路能夠快速、有選擇的切除故障的要求，需要尋求一種性能更完善的保護方式——距離保護。短路故障發(fā)生時，電壓、電流將同時發(fā)生變化，測出電壓與電流的比值，這個比值能夠很好的反應(yīng)故障點到保護安裝處的距離，當(dāng)短路點距離小于整定值得時候保護就動作。因此，本設(shè)計中110KV的輸電線路采用距離保護的方式。本設(shè)計6KV線路采用電流保護，保護算法采用兩點法。電流速斷保護按被保護設(shè)備的短路電流整定，一旦短路電流超過整定值，保護裝置立即動作，斷路器跳閘，一般電流速斷保護無時限，無法保護線路全長(目的是避免失去選擇性)，因此這種保護存在保護的死區(qū)．為了克服這個缺陷從而保護線路全長，經(jīng)常采用帶有時限的電流速斷保護。它的保護范圍不僅包括線路全長，而且深入到相鄰線路的無時限保護的那一部分，其動作時限比相鄰線路的無時限保護大一個級差．保護算法采用兩點法。本設(shè)計采用微機保護中的三個常用算法：兩點法、突變量算法、對稱分量選相法來實現(xiàn)保護功能。根據(jù)本設(shè)計中這三種算法在保護中的實現(xiàn)情況來看，保護的的動作是快速有效又具有良好選擇性的。第2章 微機保護的基本理論知識 微機保護系統(tǒng)簡介定義：微機保護是以微型計算機為基礎(chǔ)構(gòu)成的繼電保護，是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)繼電保護的優(yōu)先發(fā)展方向(現(xiàn)已基本實現(xiàn)，仍然在不斷發(fā)展之中)，它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度。 微機保護的應(yīng)用及發(fā)展總述四十多年來，伴隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，微機保