【正文】 y/ Relay1/ Relay2Switch on point 1800/820/320Switch off point 1790/815/317Output when on 1Output when off 0Enable zero crossing detectionSample time (1 for inherited) 17) 電流測量模塊參數(shù)如表 414 所示。表 414 電流測量模塊參數(shù)表電流測量模塊參數(shù) Current MeasurementOutput signal Magnitude8) 乘法模塊參數(shù)如表 415 所示。表 415 乘法模塊參數(shù)表乘法模塊參數(shù) Multiply長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31Number of inputs ***Multiplication Elementwise(.*)Sample time 19) 延時(shí)模塊參數(shù)如表 416 所示。表 416 延時(shí)模塊參數(shù)表延時(shí)模塊參數(shù) Transport Delay/Delay1/Delay2Time Delay Initial input 0Initial buffer size 6144/10240/20480Pade order 0 線路三段式電流保護(hù)模塊子系統(tǒng)（Subsystem）線路三段式電流保護(hù)模型可以分為以下 4 個(gè)部分：1）電流保護(hù)Ⅰ段，該子系統(tǒng)主要功能是：當(dāng)線路在Ⅰ段范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)立即啟動并切除故障，它只能保護(hù)本線路的一部分。它是將經(jīng)過傅立葉模塊變換的電流與預(yù)先設(shè)置的繼電器電流相比較，若大于預(yù)置值則輸出 1，反之輸出 0，這個(gè)信號再經(jīng)過延遲模塊，因電流Ⅰ段是速斷保護(hù)，所以這個(gè)延遲時(shí)間很?。ǎ?，然后經(jīng)過保護(hù)出口將最終的信號輸出給斷路器的外部控制端。保護(hù)出口部分主要由非門(NOT)、加法器(SUM)和常數(shù)(constant)、使能子系統(tǒng)模塊(Enable Subsystem)構(gòu)成，其主要功能是將保護(hù)模塊的動作行為保持。這與單相重合閘仿真是一致的。2）電流保護(hù)Ⅱ段，該子系統(tǒng)主要功能是：當(dāng)線路在Ⅱ段范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)經(jīng)過一個(gè)動作延時(shí)啟動并切除故障，它能保護(hù)本線路的全長。其動作原理與電流保護(hù)Ⅰ段基本相同，只是延遲時(shí)間不一樣，當(dāng)滿足靈敏度的情況下Ⅱ段的延遲時(shí)間是 ，當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí)，它的動作時(shí)間應(yīng)與下一保護(hù)的Ⅱ段相配合，延遲時(shí)間就等于下一保護(hù)的Ⅱ段延遲時(shí)間加上 。3）電流保護(hù)Ⅲ段，該子系統(tǒng)主要功能是：當(dāng)線路在Ⅲ段范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)經(jīng)過一個(gè)動作延時(shí)啟動并切除故障，它不僅能保護(hù)本線路的全長，而且能保護(hù)下級相鄰線路的全長。其動作原理與電流保護(hù)Ⅰ段基本相同，也只是延遲時(shí)間設(shè)置不一樣。當(dāng)滿足靈敏度的情況下，它的動作時(shí)間應(yīng)與下一保護(hù)的Ⅲ段相配合，所以延遲時(shí)間等于下一級保護(hù)的Ⅲ長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32段延遲時(shí)間加上 。若靈敏度不滿足要求，則應(yīng)當(dāng)考慮電流電壓連鎖保護(hù)或是距離保護(hù)。4）保護(hù)總出口部分，該部分的功能就是將 1） 、2） 、3）部分的輸出信號相與，就是當(dāng)Ⅰ段輸出為 1，Ⅱ段輸出為 0，Ⅲ段輸出也為 0 時(shí)，經(jīng)過一個(gè)乘法模塊，總輸出就為 0，將斷路器跳開。同理，當(dāng)故障發(fā)生在Ⅱ段或是Ⅲ段范圍內(nèi)時(shí)，保護(hù)也是按這個(gè)原理動作的。 設(shè)置故障與仿真結(jié)果 根據(jù)線路三段式保護(hù)的原理以及各段保護(hù)之間的配合，我們可以在線路的不同段設(shè)置故障，模擬各段保護(hù)的動作情況。1）模擬電流Ⅰ段保護(hù)動作，在電流Ⅰ段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，將線路 1 的值設(shè)置為5 ，線路 0、2 分別為 、。設(shè)置仿真參數(shù)如下圖 49 所示:?圖 49 三段式電流保護(hù)仿真參數(shù)設(shè)置圖執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖 410 所示：長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33圖 410 電流Ⅰ段仿真波形圖 1圖 410 電流Ⅰ段仿真波形圖 2由圖可以看出線路在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過一個(gè)很小的延時(shí) ，斷路器 1 跳閘。電流Ⅰ段成功按時(shí)動作。 2）模擬電流Ⅱ段保護(hù)動作，在電流Ⅱ段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)是模擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路 1 的值來模擬線路不同段的故障。將線路 1 的值長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）34設(shè)置為 10 ，線路 0、2 分別為 、。仿真參數(shù)同 1） ，執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖?411 所示:圖 411 電流Ⅱ段仿真波形圖 1圖 411 電流Ⅱ段仿真波形圖 2 由圖可以看出線路在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過預(yù)先設(shè)長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35置的延時(shí) ，斷路器 1 在 跳閘。電流Ⅱ段成功按時(shí)動作。3）模擬電流Ⅲ段保護(hù)動作，在電流Ⅲ段的范圍內(nèi)設(shè)置故障，由于本設(shè)計(jì)是模擬線路不同段發(fā)生故障，所以就可以直接改變線路 1 的值來模擬線路不同段的故障。將線路 1 的值設(shè)置為 ，線路 0、2 分別為 、。仿真參數(shù)同 1） ，執(zhí)行仿真后，仿真結(jié)果如下?圖 412 所示:圖 412 電流Ⅲ段仿真波形圖 1圖 412 電流Ⅲ段仿真波形圖 2 由圖可以看出線路在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過預(yù)先設(shè)長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36置的延時(shí) ，斷路器 1 在 跳閘。電流Ⅲ段成功按時(shí)動作。5 仿真結(jié)果分析 線路單相自動重合閘電流保護(hù)仿真結(jié)果分析 1）永久性接地故障仿真結(jié)果如 中所示，從仿真的波形我們可以清楚直觀的看到：線路在 之前有一個(gè)正常運(yùn)行幅值為 的線路正弦電流，在 發(fā)生永久性接地故障，電路電流突然變 ，這時(shí)經(jīng)過傅立葉變換的電流幅值大于保護(hù)模塊中繼電器設(shè)置的動作電流 3A,保護(hù)啟動，經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的 延時(shí)后跳閘，由于線路采用的是單相自動重合閘，所以在經(jīng)過 （預(yù)先設(shè)置值）延時(shí)后，發(fā)出一個(gè)可以合閘脈沖命令，重合閘動作，斷路器重合，但由于所設(shè)置的故障是永久性故障，合閘之后故障依然存在，因此經(jīng)過 （預(yù)先設(shè)置值）延時(shí)后，會加速保護(hù)動作瞬時(shí)切除故障，并不再重合。這與單相自動重合閘的動作原理是一致的，說明了仿真成功。 2）瞬時(shí)性接地故障 我們可以從 的仿真結(jié)果看到：線路在 之前有一個(gè)正常運(yùn)行幅值為 的線路正弦電流，在 發(fā)生瞬時(shí)性接地故障，這時(shí)經(jīng)過傅立葉變換的電流幅值大于保護(hù)模塊中繼電器設(shè)置的動作電流 3A,保護(hù)啟動，經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的 延時(shí)后跳閘，由于線路采用的是單相自動重合閘，所以在經(jīng)過 （預(yù)先設(shè)置值）延時(shí)后，發(fā)出一個(gè)可以合閘脈沖命令，重合閘動作，斷路器重合，由于所設(shè)置的故障是瞬時(shí)性故障，跳閘后的再次合閘電流幅值由于負(fù)荷自啟動會很大，當(dāng)大于 (預(yù)先設(shè)置值) 繼電器動作，重合閘裝置加速動作，將斷路器成功合上，并不再跳開。這與單相自動重合閘的動作原理是一致的，說明了仿真成功。 這里有必要說明一下重合閘后加速的整個(gè)動作過程，由于仿真中示波器窗口只能顯示比較小的一段時(shí)間，所以將故障時(shí)間設(shè)置在 ，仿真時(shí)間為 ，從波形圖我們可以看到：信號 1：經(jīng)過重合閘模塊出來的信號在 到 之間為 1，這是因?yàn)楣收鲜窃?，加? 延時(shí)跳閘時(shí)間，加上 延時(shí)重合閘時(shí)間，還有一些裝置本身工作時(shí)間，所以在 信號變?yōu)?1。信號 2：它是電路中的電流經(jīng)過傅立葉模塊的電流信號再與電流繼電器比較出來的信長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37號，在 到 之間為 1，這是根據(jù)線路中實(shí)際實(shí)時(shí)電流比較出來的。信號 3：只是對信號 1 ，使進(jìn)入使能子系統(tǒng)的使能控制端有正有負(fù)。信號 4：由于信號 3 在 之前為 0，即使能控制端輸入為 0，所以經(jīng)過 Enabled Subsystem2 后，輸出也為 0； 之后由于控制端輸入端變?yōu)?1，輸入端(信號 2)也為1，所以輸出為 1； 后控制端輸入端變?yōu)?0，使能子系統(tǒng)應(yīng)該保持前一狀態(tài)，所以輸出仍為 1。信號 5：只是對信號 4 ，使進(jìn)入使能子系統(tǒng)的使能控制端有正有負(fù)。信號 6：它的使能控制端是信號 5,輸入 In1 是信號 4，與信號 4 的輸出原理同理可得信號 6 在 變?yōu)?1，一直到仿真結(jié)束。信號 7：只是對信號 6 延遲 ,即重合閘后加速時(shí)間。信號 8：是加法器 SUM5 的輸出信號。信號 9：信號 8 減去信號 7。通過波形分析，重合閘后加速模塊是通過對重合閘期間電流信號變化的提取，來進(jìn)行電流繼電器動作值的設(shè)置，使其在指定時(shí)刻重合閘，經(jīng)過后加速時(shí)間重合，若重合與永久性故障，則斷路器跳閘并不在重合。 線路三段式電流保護(hù)仿真結(jié)果分析仿真結(jié)果可以從 中可以看到：對于電流Ⅰ段保護(hù)仿真，由圖 410 可以看出線路在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過一個(gè)很小的延時(shí) ，斷路器 1 跳閘，電流Ⅰ段成功按時(shí)動作。但是這個(gè)故障必須設(shè)置在電流速斷的保護(hù)范圍內(nèi)。這期間其實(shí)電流Ⅱ段和Ⅲ段都啟動了，只是它們帶有一個(gè)動作延時(shí)，在還沒來得及動作時(shí)，電流Ⅰ段已經(jīng)動作，并跳開短路器，以致線路電流減小，Ⅱ段和Ⅲ段都返回而不動作。如果將線路 1 的值再設(shè)置的大點(diǎn)，也就是遠(yuǎn)離保護(hù)Ⅰ段范圍的末端，則保護(hù)Ⅰ段不會動作，而是限時(shí)電流速斷保護(hù)（Ⅱ段）動作。通過仿真波形我們可以看出仿真是合乎保護(hù)動作原理的，仿真成功。對于電流Ⅱ段保護(hù)仿真，由仿真的波形圖 411 可以看到，線路在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，但這個(gè)電流值小于電流Ⅰ段的啟動值，所以電流Ⅰ段不會啟動，而電流Ⅱ段和Ⅲ段會啟動，在經(jīng)過Ⅱ段預(yù)先設(shè)置的延時(shí) 后，斷路器 1 在 跳閘，電流Ⅱ段成功按時(shí)動作。這是因?yàn)殡娏魅坞m然啟動，但是還沒來得及動作，電流Ⅱ段已長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）38經(jīng)將故障切除，以致電流減小使Ⅲ段返回，這也正是電流保護(hù)為什么要有動作時(shí)限配合的原因。對于電流Ⅲ段保護(hù)仿真，由仿真的波形圖 412 可以看到，在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個(gè)較大的短路電流，之后經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的延時(shí) ，斷路器 1 在 跳閘，電流Ⅲ段成功按時(shí)動作。這是因?yàn)樵诰€路末端發(fā)生短路，產(chǎn)生的短路電流較小，使得保護(hù)Ⅰ段和Ⅱ段都不會啟動，而Ⅲ段啟動，經(jīng)過預(yù)先設(shè)置的延遲時(shí)間 后，Ⅲ段動作而跳閘，切除故障。這里其實(shí)下一級線路的保護(hù)Ⅰ段也啟動了，最先動作的應(yīng)該是它，但為了模擬三段動作情況，我們就假設(shè)了下一級線路的Ⅰ段因失靈或其他原因而拒動，來仿真Ⅲ段動作情況。電流Ⅲ段它不僅作為本線路主保護(hù)拒動時(shí)的近后備保護(hù)，而且作為下級相鄰線路保護(hù)拒動和斷路器拒動時(shí)的遠(yuǎn)后備保護(hù)，同時(shí)還作為過負(fù)荷時(shí)的過負(fù)荷保護(hù)。通過仿真波形我們可以看出仿真是合乎保護(hù)動作原理的，電流Ⅲ段保護(hù)仿真成功。6 總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是圍繞“線路繼電保護(hù)整定計(jì)算的 MATLAB 仿真”這一課題展開的，在張老師的悉心指導(dǎo)下，對所預(yù)想的問題都有了較滿意的答案。畢業(yè)設(shè)計(jì)這一實(shí)踐性環(huán)節(jié)培養(yǎng)了我針對實(shí)際問題確定研究方案的能力，以及這過程中文獻(xiàn)查閱、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、波形分析、缺陷處理等多方面能力，特別是培養(yǎng)了我獨(dú)立學(xué)習(xí)和工作能力。對本次設(shè)計(jì)主要完成工作總結(jié)如下：1）閱讀了大量相關(guān)的資料且鞏固了繼電保護(hù)專業(yè)知識，學(xué)習(xí)了線路三段式電流保護(hù)以及單相自動重合閘原理，為搭建具體的保護(hù)仿真模型奠定了基礎(chǔ)，加深了對線路繼電保護(hù)的原理和邏輯的了解。2）學(xué)習(xí) Matlab 語言的編程基礎(chǔ)，了解其強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能和大量的內(nèi)置函數(shù)，以及矩陣運(yùn)算的特性，掌握 M 文件的編寫技巧。熟悉 Simulink 及 SimPowerSystems 工具箱。3）通過網(wǎng)絡(luò)資源，了解 Matlab 仿真技術(shù)的最新成果，利用 Simulink 工具箱分別搭建了三段式電流保護(hù)和單相重合閘仿真模型，結(jié)合保護(hù)的基本原理等知識，進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，結(jié)果驗(yàn)證了仿真模型的正確性、實(shí)用性。4）利用 Simulink 中的 SimPowerSystem 工具箱，搭建了一個(gè) 10kV 單側(cè)電源供電系統(tǒng)的三段式電流保護(hù)仿真模型以及線路單相重合閘仿真模型。在系統(tǒng)中設(shè)定不同的故障點(diǎn)，長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）39分別進(jìn)行了相應(yīng)的仿真，得出了故障時(shí)的電壓、電流波形，并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。5）最后在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)上，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，對畢業(yè)設(shè)計(jì)整個(gè)過程和畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果進(jìn)行總結(jié)。對設(shè)計(jì)評價(jià)：本文歸納總結(jié)了在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所學(xué)的各方面的知識和設(shè)計(jì)的成果。利用MATLAB 對線路繼電保護(hù)整定計(jì)算進(jìn)行仿真，在此基礎(chǔ)上利用 Simulink 對線路三段式電流保護(hù)和單相重合閘建立仿真模型，再結(jié)合線路繼電保護(hù)整定計(jì)算方法，使之與整定值相配合，做到有選擇性動作，同時(shí)進(jìn)行各種故障模擬，利用 Simulink 仿真工具自動處理采樣數(shù)據(jù)，以做出正確的反應(yīng)，成功完成仿真課題。利用 Simulink 工具箱中的電力系統(tǒng)模塊，搭建電力系統(tǒng)中的各種仿真模型，不需要自己去費(fèi)盡心思的編制程序，實(shí)現(xiàn)快速方便開發(fā)仿真系統(tǒng)，這樣既節(jié)約寶貴的開發(fā)時(shí)間和精力，也滿足了教學(xué)與科研的需要。設(shè)計(jì)成果小結(jié)：在本文中，通過學(xué)習(xí)Matlab軟件，參閱相關(guān)參考書和文獻(xiàn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中，對Simulink和SimPowerSystems工具箱中的大部分模塊有了較詳細(xì)的了解，并了解和掌握如何搭建和調(diào)試仿真模型。在對Simulink仿真熟悉的基礎(chǔ)上，對線路三段式電流保護(hù)和單相重合閘進(jìn)行了仿真模型建立、故障設(shè)置和仿真分析。主要有以下結(jié)論：1）Matlab 語言正是以處理矩陣見長, 因此我們用Matlab語言編寫了潮流計(jì)算核心。這是偶由于Matlab在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中有以下幾個(gè)好處：①程序代碼少；②程序調(diào)試方便，程序運(yùn)行中會有出錯信息的提示，方便尋找錯誤程序并修改。2）MATLAB軟件中的SimPowerSystems工具箱包含許多電力系統(tǒng)仿真模塊以及很多