【正文】 這是偶由于Matlab在電力系統(tǒng)潮流計算中有以下幾個好處：①程序代碼少；②程序調(diào)試方便，程序運行中會有出錯信息的提示，方便尋找錯誤程序并修改。在對Simulink仿真熟悉的基礎上，對線路三段式電流保護和單相重合閘進行了仿真模型建立、故障設置和仿真分析。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，不需要自己去費盡心思的編制程序，實現(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)時間和精力，也滿足了教學與科研的需要。對設計評價：本文歸納總結(jié)了在整個畢業(yè)設計過程中所學的各方面的知識和設計的成果。在系統(tǒng)中設定不同的故障點，長春工程學院畢業(yè)設計（論文）39分別進行了相應的仿真，得出了故障時的電壓、電流波形，并對仿真結(jié)果進行分析。3）通過網(wǎng)絡資源，了解 Matlab 仿真技術的最新成果，利用 Simulink 工具箱分別搭建了三段式電流保護和單相重合閘仿真模型，結(jié)合保護的基本原理等知識，進行運行調(diào)試，結(jié)果驗證了仿真模型的正確性、實用性。2）學習 Matlab 語言的編程基礎，了解其強大的數(shù)值運算功能和大量的內(nèi)置函數(shù)，以及矩陣運算的特性，掌握 M 文件的編寫技巧。畢業(yè)設計這一實踐性環(huán)節(jié)培養(yǎng)了我針對實際問題確定研究方案的能力，以及這過程中文獻查閱、軟件設計、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)了我獨立學習和工作能力。通過仿真波形我們可以看出仿真是合乎保護動作原理的，電流Ⅲ段保護仿真成功。這里其實下一級線路的保護Ⅰ段也啟動了，最先動作的應該是它，但為了模擬三段動作情況，我們就假設了下一級線路的Ⅰ段因失靈或其他原因而拒動，來仿真Ⅲ段動作情況。對于電流Ⅲ段保護仿真，由仿真的波形圖 412 可以看到，在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個較大的短路電流，之后經(jīng)過預先設置的延時 ，斷路器 1 在 跳閘，電流Ⅲ段成功按時動作。對于電流Ⅱ段保護仿真，由仿真的波形圖 411 可以看到，線路在 發(fā)生了故障，產(chǎn)生一個較大的短路電流，但這個電流值小于電流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段預先設置的延時 后，斷路器 1 在 跳閘，電流Ⅱ段成功按時動作。如果將線路 1 的值再設置的大點，也就是遠離保護Ⅰ段范圍的末端，則保護Ⅰ段不會動作，而是限時電流速斷保護（Ⅱ段）動作。但是這個故障必須設置在電流速斷的保護范圍內(nèi)。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，來進行電流繼電器動作值的設置，使其在指定時刻重合閘，經(jīng)過后加速時間重合，若重合與永久性故障，則斷路器跳閘并不在重合。信號 8：是加法器 SUM5 的輸出信號。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 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)應該保持前一狀態(tài)，所以輸出仍為 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院畢業(yè)設計（論文）37號，在 到 之間為 1，這是根據(jù)線路中實際實時電流比較出來的。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。這與單相自動重合閘的動作原理是一致的，說明了仿真成功。電流Ⅲ段成功按時動作。將線路 1 的值設置為 ，線路 0、2 分別為 、。電流Ⅱ段成功按時動作。將線路 1 的值長春工程學院畢業(yè)設計（論文）34設置為 10 ，線路 0、2 分別為 、。電流Ⅰ段成功按時動作。1）模擬電流Ⅰ段保護動作，在電流Ⅰ段的范圍內(nèi)設置故障，將線路 1 的值設置為5 ，線路 0、2 分別為 、。同理，當故障發(fā)生在Ⅱ段或是Ⅲ段范圍內(nèi)時，保護也是按這個原理動作的。若靈敏度不滿足要求，則應當考慮電流電壓連鎖保護或是距離保護。其動作原理與電流保護Ⅰ段基本相同，也只是延遲時間設置不一樣。其動作原理與電流保護Ⅰ段基本相同，只是延遲時間不一樣，當滿足靈敏度的情況下Ⅱ段的延遲時間是 ，當靈敏度不滿足要求時，它的動作時間應與下一保護的Ⅱ段相配合，延遲時間就等于下一保護的Ⅱ段延遲時間加上 。這與單相重合閘仿真是一致的。它是將經(jīng)過傅立葉模塊變換的電流與預先設置的繼電器電流相比較，若大于預置值則輸出 1，反之輸出 0，這個信號再經(jīng)過延遲模塊，因電流Ⅰ段是速斷保護，所以這個延遲時間很小（） ，然后經(jīng)過保護出口將最終的信號輸出給斷路器的外部控制端。表 415 乘法模塊參數(shù)表乘法模塊參數(shù) Multiply長春工程學院畢業(yè)設計（論文）31Number of inputs ***Multiplication Elementwise(.*)Sample time 19) 延時模塊參數(shù)如表 416 所示。表 413 繼電器模塊參數(shù)表繼電器模塊參數(shù) Relay/ 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 411 故障模塊參數(shù)故障模塊參數(shù) Threephase FaultPhase A FaultPhase B FaultPhase C Fault長春工程學院畢業(yè)設計（論文）30Fault resistances Ron (ohms) Ground FaultGround resistances Rg(ohms) External control of fault timingInitinal status of fault [0 0 1]Snubbers resistances Rp (ohms) 1e6Snubbers Capacitance Cp (ohms) infMeasurements Fault Voltages and currents 5) 定時器模塊參數(shù)如表 412 所示。表 48 交流電壓源模塊參數(shù)表交流電壓源模塊參數(shù) 單電源系統(tǒng)Peak amplitude (V) 10e3Phase (deg) 0長春工程學院畢業(yè)設計（論文）29Frequency(Hz) 50Sample time 0Measurements None2）斷路器模塊“break”參數(shù)如表 4－9 所示。長春工程學院畢業(yè)設計（論文）28圖 48 線路三段式電流保護模型 該模型各個模塊參數(shù)設置如下：（只需雙擊模塊即可實現(xiàn)修改參數(shù)）1） “交流電壓源”模塊實際為一個單相電源模塊(AC Volatge Source block)，通過設定該模塊的參數(shù)來模擬單電源系統(tǒng)。模型搭建起來之后，我們可以在線路的不同段可分別設置故障，仿真線路保護中電流速斷保護（Ⅰ段） 、限時電流速斷保護(Ⅱ段)和定時限過電流保護(Ⅲ段)的動作情況。仿真波形如下圖 46 所示：圖 46 瞬時性接地故障仿真波形圖長春工程學院畢業(yè)設計（論文）27圖 47 重合閘后加速模塊各信號波形圖 線路三段式電流保護仿真 本設計是根據(jù)繼電保護中線路三段式電流保護的原理，模擬單側(cè)電源系統(tǒng)中，線路發(fā)生故障是保護的動作情況，并對其進行數(shù)字、波形仿真。 設置故障與仿真結(jié)果 因為本仿真是對線路發(fā)生接地故障時，斷路器跳閘繼而再重合閘，所以就在線路的中點設置了一個接地故障，具體又分為永久性和瞬時性接地故障： 1）永久性接地故障本設計設置的是線路在 發(fā)生永久性接地故障，在設置完仿真參數(shù)后，執(zhí)行仿真，仿真結(jié)果是：線路在 之前是正常運行的有一個線路電流，在 發(fā)生永久性接地故障，電路電流突然變大，在經(jīng)過保護的 延時后跳閘，經(jīng)過 延時后，重合閘動作，斷路器重合，又經(jīng)過 延時后，重合閘后加速，之后重合不成功，斷路器跳開，不在重合。其參數(shù)設置如圖 44 所示。其參數(shù)設置如圖 43所示。如圖 43 所示。注意在一個采樣點，還有子系統(tǒng)命名問題，不能重復。后加速模塊的邏輯功能基本等同于保護模塊和保護出口模塊的功能合成，不同的是后加速模塊是在重合閘后啟動的，另外，該模塊要實現(xiàn)加速跳閘的功能，因此在本例中設定延時值為 。如故障依然存在，則發(fā)出跳閘命令并不再重合；如故障解除，則保持合閘狀態(tài)。如保護模塊輸出為 0，則經(jīng)整定延時后，重合閘使能出口模塊輸出為“1” 。（4）重合閘模塊，主要功能是在第一次判斷線路發(fā)生故障跳閘后，經(jīng)過一段時間實現(xiàn)斷路器重合。由圖 41 可見，如保護模塊中延遲模塊的輸出為 “0”, 相加后，可是保護出口模塊使能端輸出為“1”。由于使能子系統(tǒng)模塊的特點是：使能端輸入正數(shù)或零時，子系統(tǒng)開啟；使能端輸入負數(shù)時，子系統(tǒng)關閉，模塊輸出端為初始值或保持前一狀態(tài)。（2）保護模塊，模塊主要由傅立葉變換模塊（Fourier） 、繼電器(Realy) 、延遲模塊(Transport Delay,本例中設入延時值為 ),其主要功能是將經(jīng)傅立葉變換后的零序電流幅值與定值相比較，一旦大于定值，才經(jīng)延時輸出為“0” 。表 46 繼電器模塊參數(shù)表繼電器模塊參數(shù) RelaySwitch on point 3Switch off point 2Output when on 1Output when off 0Enable zero crossing detectionSample time (1 for inherited) 17) 電流測量模塊如表 47 所示。表 44 故障模塊參數(shù)表故障模塊參數(shù) Threephase FaultPhase A FaultPhase B FaultPhase C Fault□□Fault resistances Ron (ohms) 長春工程學院畢業(yè)設計（論文）22Ground FaultGround resistances Rg(ohms) External control of fault timingInitinal status of fault [0 0 1]Snubbers resistances Rp (ohms) 1e6Snubbers Capacitance Cp (ohms) infMeasurements Fault Voltages and currents 5) 定時器模塊參數(shù)如表 45 所示。表 41 交流電壓源模塊參數(shù)表交流電壓源模塊參數(shù) 單電源系統(tǒng)Peak amplitude (V) 100Phase (deg) 0Frequency(Hz) 50長春工程學院畢業(yè)設計（論文）21Sample time 0Measurements None2）斷路器模塊“breaker”參數(shù)如表 4－2 所示。長春工程學院畢業(yè)設計（論文）20圖 41 線路單相自動重合閘電流保護模型該模型各個模塊參數(shù)設置如下：（只需雙擊模塊即可實現(xiàn)修改參數(shù)）1） “交流電壓源”模塊實際為一個單相電源模塊(AC Volatge Source block)，通過設定該模塊的參數(shù)來模擬單電源系統(tǒng)。 線路單相自動重合閘電流保護仿真 圖中以單側(cè)電源線路為例，在線路的不同段可分別設置故障發(fā)生器，并設置線路重合閘電流保護。再與整定值進行配合，使保護能有選擇性的動作滿足實際要求。 仿真設計步驟 第一步，利用 Simulink 中的 SimPowerSystems 工具箱構建一個簡單的單電源供電系統(tǒng)，并在 Matlab 環(huán)境中調(diào)試成功。利用MATLAB進行繼電保護原理及裝置的計算機仿真是當今高校及科研機構學習研究新型保護裝置的重要手段之一。4 線路繼電保護仿真 保護仿真軟件概述Matlab是 MathWorks公司推出的一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件。 .?323式中： ≥， 為分支系數(shù)。sen動作時限：因相間零序電流Ⅲ段保護定值與相鄰線路零序電流保護Ⅱ段配合，所以Ⅲ段動作時限比相鄰線路零序電流保護Ⅱ段的動作時限高出一個 Δt 即可，可取 。（3）零序電流保護Ⅲ的整定原則：按照躲開在下級線路出口處相間短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流 321IrelIstK?式中： ≥靈敏度校驗： ?式中：I 線路末端接地短路時流過保護的最小零序電流； 被保護線路末段故障，保護的靈敏系數(shù)。 .?320式中： 相鄰線路零序電流Ⅱ段整定值。動作時限：因相間零序電流Ⅱ段保護定值