第7章_MATLAB在微机继电保护中的应用实例
自适应微机继电保护的matlab仿真实现 程序与算法

if Vfb1<20 & Vfc1<20
mb=0;mc=0;
disp('BC两相短路');
end
end
if Kd==1
ma=0;mb=0;mc=0;
disp('三相短路');
end %具体短路相的判断
Ic2=sqrt(Ic2/512);Vc2=sqrt(Vc2/512);Zsc2=Vc2/Ic2;
Zs2=(Zsa2+Zsb2+Zsc2)/3; %保护二的系统等效阻抗计算
i=1;
Ia1=0;Va1=0;
Ib1=0;Vb1=0;
Ic1=0;Vc1=0;
Zs1=(Zsa1+Zsb1+Zsc1)/3; %保护一的系统等效阻抗计算
i=n;
Ia=0;
Ib=0;
Ic=0;
while(i<n+513)
i=i+1;
Ia=Ia+S1(i,2)*S1(i,2);
Ib=Ib+S1(i,3)*S1(i,3);
附 录
详细计算算法:
clc;
Zl=0.4;
L3=6;L2=6;L1=4;
Krel1=1.3;Krel2=1.1;Krel3=1.2;Kss=2;Kre=0.85;Kta=120;ILmax=0;%系统参数的给定
th1=pi+alph2;
th2=pi-alph1;
ia=Ia;
ib=Ib*exp(j*th1);
ic=Ic*exp(j*th2);
Matlab引擎在继电保护自动化测试软件中的应用

技术与应用2010年第2期50Matlab 引擎在继电保护自动化测试软件中的应用周煦光 杨茂坤 胡鸿鹏(西南交通大学,成都 611731)摘要 本文介绍了利用Matlab 引擎来实现继电保护自动化测试的一种有效方法。
利用VC 灵活调用Matlab 引擎,不但可以实现对于继电保护测试脚本的执行与数据输出,而且缩短开发周期,提高自动化测试的程度。
该方法操作简单,交互性强,方便操作与使用。
文中给出具体的实例。
关键词:Matlab ;引擎;VC++;继电保护;自动化测试A Visual Method for Relay Test with Engine of MatlabZhou Xuguang Yang Maokun Hu Hongpeng (South West Jiao Tong University, Chengdu 611731)Abstract The paper introduces a valuable method for the automated testing for relay, which is by using the engine of Matlab. It is flexible to invoke the engine with Visual C. This can not only achieve the testing root for relay and the exporting of the data, but curtail the development cycle and enhance the automated degree. The method is simple, interactive and strong, facilitate the operation and the use, this paper gives specific examples.Key words :Matlab ;engine ;visual C ;relay ;automated testing1 引言近年来,在国内Matlab 已在许多工业部门,设计单位和科研机构特别是高校得到广泛的应用。
MATLAB在继电保护教学中的应用

搭 建子 系统模块 包括 : 电流 保护 模型和 重合 闸机构模 型 ,如图2 所示 ,其中傅立 叶模块 主要参数为 :频率5 0 H z ;延时模块 :1 0 m s( 可 根据 电流保护时 限整 定原则来进行 整定 );R e l a y 模块 :该 模块主要模 拟继 电特 性,其动作值 可根据 电流I 段保护整 定原则来整定 。
【 关键词 】继电保护 ;MA T L A B;教 学
先 按 有选 择 性 的 方 式动 作 跳 闸 。 当A R C动 作重 合 于 永久 性 故 障 上 时 ,保 护得 到加 速 ,快速 切 除故障 ,与第 一次切 除故 障是 否带 有 时 限 无关 。若 发生 的故 障 是瞬时 性 的 ,则重 合成功 ,恢 复供 电;若 故 障 是永久 性 的 ,保 护 再次动 作使 断路 器跳 闸。 为 了加 深 对重 合 闸技 术 的理 解 ,本 文 以A相 线路 自动 重合 闸 电 流 保 护 为例 建立 电力 系 统 仿 真模 型 , 并 依 次搭 建 电 力系 统 模 型 、 电流保 护模 型和 重 合闸机 构模 型 。并 对模 型主 要参 数进 行 了配 置 。 如图1 所示 。图 中 电源模 块 主要 参数 为 : 电压 l 1 O K V,5 0 H z , 电源 等 效 电阻 3 Q,等 效 电感 为4 H ; 三相 并联 负载 主 要参 数 :用功 功 率
E L E C T R 0N I C S WOR L D・ 高 索. 与 i 雳
MAT L A B 在继 电保护教学 中的应用
广 东理 工学院 电气工程 系 唐 东成
【 摘 要 】电 力 系统 继 电保 护 是 电 气工程 专 业一 门重要 的 专业 课 程 ,在教 学过程 中既要 注 重理 论教 学 ,又要 增加 相 应的 实践 教 学环 节。 开展 实践 教 学 可加 深 对理 论 的理 解 ,有 利 于 掌握 继 电保 护 技 术 。 实践 教 学 主要 利 用 实验 设 备进 行 模 拟 ,也 可 利 用MA T L A B 进 行 仿 真 。本 文 以 MA T L A B ) v 5 " 真软件 示范继 电保 护重 合 闸技 术的数 字仿 真技 术的 在教 学 中的应 用 。
MATLAB_SIMULINK在继电保护设计中的应用_杨兰

protection.We will understand all of the character specification for relay by this software analyze.And the design of
relay will be more advanced and accurate in principle.
(长沙理工大学 电气与信息工程学院,湖南 长沙 410076)
摘要:在输电线路距离保护设计中,需分析阻抗继电器的动作特性。本文介绍 Matlab /Simulink 相位仿真方
法在比相式继电器动作特性分析中的应用。仿真结果表明,在继电保护设计中应用 Matlab 软件分析可以充
分理解继电器的各项性能指标,使继电保护的设计在原理上严格、精确,实现高指标。
U - 1/i0Zbr i0Zbr 构成 U I Uop Uop 构成
型;继电器模块为已封装的子系统,内含各种极化
图 3 继电器模块
Uop0 Uop ang 3 Uop0 比相 Uop0
ua1- ua ang 4
Uop
ua0- ua
ua0- ua 比相
i0Zbr Uop ang 4 i0Zbr 比相 i0Zbr
1/Ua1
2
U
Ua1
×
3
ang
Uop Uopa /Ua1 相位输出
2 ang
图 6 比相模块
2006 年 第 1 期
杨 兰,杨廷芳,陈 众等 MATLAB / SIMULINK 在继电保护设计中的应用
·55·
表 1 仿真结果
从仿真结果可以看
正方向出口故障
保护范围末端 230 km 处故障
Rg
自适应微机继电保护的matlab仿真实现

自适应微机继电保护的matlab仿真实现摘要:自从微型计算机引入继电保护以后,继电保护技术取得了明显的进步,特别是微机保护在利用故障分量方面。
自适应控制理论与继电保护结合而产生的自适应微机保护使得变电站和发电厂的集成控制和综合自动化得以比较容易实现。
本文采用自适应继电保护的原理,利用matlab进行10kV配电系统模型的搭建,对系统在短路时的三段自适应保护进行仿真模拟。
关键词:自适应,微机继电保护,三段保护一.自适应控制原理在微机继电保护中的引入自适应保护是一种保护理论,根据这种理论,可以使各种保护功能更适应即时的电力系统工况。
能够根据电力系统运行方式和故障状态的变化而实时改变保护性能、特性或定值的保护。
传统的继电保护也力图适应系统运行方式的变化和故障状态,如电流的速断保护整定时,按系统最大运行方式下线路末端发生三相短路考虑,能保证所有可能的正常和故障状态下保护不会误切被保护的线路,但按该方法设定的定值,在其它运行方式下不是最佳的,而且在最小运行方式或最不利的短路条件下,保护可能失效或性能严重变差。
同时电流保护中的反时限特性、差动保护中的制动特性等也是自适应性能的体现,在继电保护进入微机时代后,这些特性能够更好的得以应用,更值得说明的是,微机具有极强的运算能力和数据处理能力,这就为继电保护的实时性、可靠性和快速性的实现提供了极为有利的条件。
传统的电流速断装置是在离线状态下,假定工作在最大运行方式下进行计算整定的,随着电力系统的不断发展,电网结构越来越复杂,其规模也越来越大,而且处在不断地变化之中,使传统的继电保护的速断保护显得力不从心,本文所模拟的配电系统微机三段保护能够很好的体现不同工况的自适应性,即实时的判断故障类型,系统的运行方式以及系统等效阻抗等,使整定值更准确,判断的可靠性更高。
二. 自适应微机继电保护电流速断的推导与整定电流速断是一种有效的辅助性保护,由于它不带时限动作,因此从保护选择性出发,电流速断的定值应该躲开最大运行方式时,下一条线路出口三相短路时流过保护的电流max F IL s k F k DZ Z Z E k I k I +=m in m ax (1) 式中:DZ I 为电流速断的整定值;E 为系统等效电源的相电势; min s Z 为保护装置到系统等效电源之间的最小阻抗L Z 为被保护线路的阻抗;k k 为可靠系数,3.1~2.1=k k ; 实践上短路电流的大小与系统运行方式、短路类型和短路点在线路上的位置有关。
MATLAB在电路中的应用

12
[例2] 对如图2所示的电路,已知R1=R2=R3=4Ω, R4=2Ω,
控制常数 K1=0.5, k2=4, is=2A, 求 i1和i2。
图2 例2的电路
13
解:
ua
A) 建模
对图示电路,用节点电压法列写方程得:
1 R2
1 R1
ua
1 R2
% 输入解 (1) 的已知条件
A=[a11,a12,a13;a21,a22,a23;a31,a32,a33]; % 列出系数矩阵A
B=[b1;0;0]; I=A\B*us;
% I=[ia;ib;ic]
ia=I(1); ib=I(2); ic=I(3);
i3=ia - ib, u4=R4*ib, u7=R7*ic
A=[a11,a12,a13,a14; a21,a22,a23,a24; a31,a32,a33,a34; a41,a42,a43,a44];
B=[1; 0; 0; 0];
% 设置系数B
X=A\B*is;
i1=X(3), i2=X(4)
% 显示要求的分量
16
C) 程序运行结果(电路的解)
i1 = 1 ,i2 = 1
,
i3
k1us
k1 k2
u4 ,
u7
k3us
k3 k2
u4
9
B) Matlab程序( Ex01.m )
2 4 12
12
0
12 12 4 12
12
0 ia 1
12
ib
0us
12 4 2ic 0
clear, close all, format compact
基于MATLAB的微机保护算法仿真

本科毕业设计(论文) 题目:基于MATLAB的微机保护算法仿真学生姓名:学号:********专业班级:电气工程及其自动化1班指导教师:基于MATLAB的微机保护算法仿真摘要基于MATLAB软件,运用Simulink工具完成一种继电保护微机保护数据采集和处理系统。
主要基于两点法、突变量算法、对称分量选相法等传统的微机保护算法,搭建MATLAB的仿真模型,根据采集的输入电气量的采样数据进行分析、运算和判断,以实现相应的继电保护功能。
本文对MATLAB软件如何应用于微机保护做了详细说明,并运用MATLAB的动态仿真工具对电力系统中的故障以及微机保护的算法进行了仿真分析,说明了MATLAB在微机继电保护中应用的可行性。
同时本文对工程中常用微机保护算法进行了原理层面的分析,并运用模型对各种算法的性能进行了仿真和研究,有很重要的现实意义。
关键词:MATLAB;微机保护;算法;采样数据Microcomputer protection algorithm based onMATLAB simulationAbstractBased on MATLAB software, using Simulink tools perform one computer protection relay data acquisition and processing systems. Mainly based on two-point method, the amount of mutation algorithms, symmetric phase selector and other traditional computer 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 computer protection, and the use of MATLAB dynamic simulation tool for power system failures and computer protection algorithms for the simulation analysis, illustrates the application of MATLAB in the feasibility of relay protection . This paper also commonly used in engineering computer 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;Microcomputer Protection;Algorithm; Sampling Data目录第1章引言 (1)第2章微机保护的基本理论知识 (4)2.1 微机保护系统简介 (4)2.2 微机保护的算法 (6)2.2.1 两点乘积法 (7)2.2.3 对称分量选相法 (9)第3章设计的主体内容 (14)3.1 典型电力系统设计 (14)3.1.1 输电线路型号及长度选择 (14)3.1.2 电源和变压器型号选择 (15)3.1.3 变压器具体参数计算 (15)3.2 微机保护部分设计 (17)3.2.1 两点法作为保护算法 (18)3.2.2 突作量电流算法作为保护算法 (20)3.2.3 对称分量选相法作为保护算法 (20)第4章结果分析与讨论 (22)致谢 (26)参考文献 (27)第1章引言微机保护是用微型计算机构成的继电保护,是电力系统继电保护的发展方向,它具有高可靠性,高选择性,高灵敏度,微机保护装置硬件包括微处理器(单片机)为核心,配以输入、输出通道,人机接口和通讯接口等。
建构主义学习观结合Matlab仿真在继电保护教学中的应用

只对学 生 的意义建 构起 帮助 和促 进作 用 , 并不 要求
能 源 发 电并 网 技 术 、 电 网安 全 稳 定 控 制 技 术 。 大
教 师直 接 向学生 篙授 和灌输 知 识 。 在建构 主义学 习
山东 电力高 等专科 学校 学报
第 1 4卷第 6期
J un lo h n o gElcrcP w rColg o r a fS a d n e ti o e l e e
赵 义 术 战 杰
山东 电力高 等专科 学校 山东 济南 2 0 0 50 2
【 要 】 机 继 电保 护是 一 门理论 紧 密联 系 实践 、 摘 微 多相 关 学科 紧 密融合 的课 程 。入 学者 需要 掌
握 较 多 的基础 知 识 , 而现 代 电气 工程 各 学科 教 学计 划决 定 了继 电保 护 课程 的学 时有 限 , 因此
0 引言
当前 . 高职 高 专课 程 正 在 向工 学 结合 、 能力 本
位 方 向发展 。 而继 电保护 技术 已进入 了微 机保护 时 代 , 护 原理 用 软 件实 现 。 保 因此 保护 元 件 的 内部 动 作 很难 得知 。 高校 中电力 系统继 电保 护课 程实验 普
仿 真软件 。 软 件对学 生 学习继 电保 护原 理具 有 良 该
的交 互 式环 境 之 中 , 为科 学 研 究 、 程设 计 以及必 工
须进 行 有效 数 值 计算 的众 多学 科 提 供 了一 种 高效
率 的编程 工具 。 Smuik i l 是一个用来 对动态系统 进行建模 、 真 n 仿 和分 析的软件包 , 它支持 线性和非 线性 系统 , 连续 和
提供 了一个 了解 模 型是 如 何组 成 以及 它 的各个 部 分是 如何相 互联 系 的方法 定 义完 一个模 型 以后 .就 可 以通 过Sm l k i ui 的 n
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近保护范围末端故障 A相 -178.9 -28.9 -10.0 B相 -178.9 -28.9 -10.0 C相 -178.9 -28.9 -10.0
保护范围外部故障 A相 -1.0 -8.9 3.1 B相 -1.0 -8.9 3.1 C相 -1.0 -8.9 3.1
表7-3 采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”时的仿真计算结果表
A相 -17 7.8 -9 5.17 -8 6.9 -17 7.8 -9 5.17 -8 6.9 B相 -17 7.8 -9 5.17 -8 6.9 86.3 12 1.1 12 9.3 C相 -17 7.8 -9 5.17 -8 6.9 -6 0.9 -2 8.8 -1 2.35
近保护范围末端故障
图7-17
设置整定阻抗界面
图7-18“0°接线”用相位比较方式构成方向阻抗继电器的模块
图7-19
采用“相电压和具有K3补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器模块
图7-20
继电器模块的内部结构
表7-2 采用“0°接线”时的仿真计算结果表
故障 类型
三相 短路
过渡 电阻
0 10 20
正方向出口故障
五次 2 谐波 3.5 (h5)
2 3.3
2 2.2
6.3
7.2
3 3.5
2 3.0
2 1.3
3.8
7.3
4 0.5
6.0
THD
11 5.2
5 7.2
11 5.3
9 2.2
9 1.7
9 2.9
5 6.9
11 4.4
11 5. 3
9 0.9
10 5.5
9 2.3
图7-31
变压器采用“D11”接线方式时的空载合闸励磁涌流
EN
QF1
A B C
A B C
A B C
Load 5 MW 1 Mvar
A B C
Fault2
Load 5 MW 1 Mvar1
Ib_m Iabc_M From Ic_m Terminator
Ia_n
图7-35
Id
Terminator1 0.5 Gain Ib_n Ires
7.2.1 基于正弦函数模型的微机继电保 护算法
1. 两点乘积算法简介 2. 两点乘积法计算举例
1. 两点乘积算法简介
图7-4
两点乘积算法采样示意图
图7-5 例7-������ 2电路图
图7-6
利用两点乘积法计算得到的输入信号有效值、相位差及电路的电阻、电抗
7.2.2 全波傅里叶算法
1. 全波傅里叶算法简介 2. 全波傅里叶算法的频率特性分析 3. 利用全波傅里叶算法计算信号幅值的算例
100
表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表
二次 5 谐波 9.3 (h2)
11
3 0.6
7 5.8
5 7.3
7 6.2
8 4.5
8 3.3
4 3.7
5 5.9
7 5.7
7 5.6
三次 2 谐波 2.2 (h3)
5.7
3
4 7.8
3 4.7
4 8.6
6 3.9
6 3.8
6.7
2 8.8
4 7.8
4 7.4
四次 5.2 谐波 (h4)
1.0
4.7
2 4.1
5 2.5
24
4 1.9
4 3.2
2 8.6
5 3.7
2 3.3
2 3.5
表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表
五次 3 谐波 (h5)
2.9
1.8
8.0
3 4.6
7.0
2 2.9
2 4.3
2 4.2
3 1.7
6.7
83.9
83.0
74.7
64.1
75.6
63.4 三次 谐波 (h3)
6.9
63.4
47.4
46.7
33.2
7.2
62.8
63.4
46.0
43.9
47.4
42.5 四次 谐波 (h4)
28.2
41.1
22.7
22.9
55.1
28.0
40.4
42.7
22.7
57.9
22.7
表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表
5 5.4
1 0.1
6 2.4
5 2.8
5 1.9
5 5.5
1 8.5
5 4.4
表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表
基波 (Fun d)
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
83.1 二次 谐波 (h2)
43.3
84.3
75.5
75.2
58.2
43.2
图7-26
示波器模块
图7-27
示波器模块的参数设置
图7-28
空载合闸后的三相励磁涌流的波形
图7-29
利用Powergui模块中的FFT Analysis对励磁涌流波形进行谐波分析界面
图7-30
空载合闸时的励磁涌流与短路电流的比较图
表7-4 不同合闸初相角下空载合闸时励磁涌流谐波分析表
合闸 初相 角α
图7-34
变压器保护区外故障时的电流波形图
2 1 3 Transformer_A
A B C aA bB cC A B C a b c
A B C
a b c
aA bB cC
A B C
2 1 3 Fault1 Transformer_B 2 1 3 Transformer_C Ia_m
EM
UM
QF2
UN
模块构造
图7-10
方向阻抗继电器仿真所用的电力系统接线
图7-11
电力系统Simulink仿真模型
图7-12
电源EM的参数设置
图7-13
输电线路的参数设置
图7-14
三相电压电流测量模块UM的参数设置
图7-15
采用“0°接线”的方向阻抗继电器模块
图7-16
子系统“U_convert”的组成
保护范围外部故障 43.6 22.8 30.1 32.7 34.5 C相 35.9 35 35.1 42.3 41.8 40.3
A相接 地
0 10 20
7.4 Simulink在变压器微机继电保护中 的应用举例
7.4.1 变压器仿真模型构建 7.4.2 变压器空载合闸时励磁涌流的仿真 7.4.3 变压器保护区内、外故障时比率制动的仿真
7.1.1 减法滤波器(差分滤波器)简介 7.1.2 减法滤波器设计分析举例
7.1.1 减法滤波器(差分滤波器)简介
图7-1 减法滤波器幅频特性
图7-2
滤波器的幅频特性
图7-3 滤波效果的仿真波形
7.2 微机继电保护算法的MATLAB辅助 设计和分析方法
7.2.1 基于正弦函数模型的微机继电保护算法 7.2.2 全波傅里叶算法
A相 -17 8.2 -2 3.6 -3.8 -17 8.2 -2 3.6 -3.8 B相 -17 8.2 -2 3.6 -3.8 67.7 63.1 53.9 C相 -17 8.2 -2 3.6 -3.8 11.3 16.1 21.2
保护范围外部故障
A相 -2 -0.1 11.8 -2 0 11.8 B相 -2 -0.1 11.8 64.1 53.5 44.9 C相 -2 -0.1 11.8 15.2 21.7 26.9
Ian(A)
5000 0 -5000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Id(A)
5000 0 -5000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Ires(A)
5000 0 -5000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 t/s 0.5 0.6 0.7 0.8
图7-9 方向阻抗继电器的特性 a)幅值比较方式分析 b)相位比较方式分析
表7-1 阻抗继电器采用不同接线方式时,接入的电压和电流关系
7.3.2 方向阻抗继电器的仿真模型
1. 电力系统Simulink仿真模型 2. “0°接线”的方向阻抗继电器模块构造 3. “相电压和具有K30补偿的相电流接线”的方向阻抗继电器
Id(A)
5000 0 -5000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Ires(A)
5000 0 -5000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 t/s 0.5 0.6 0.7 0.8
图7-33
变压器保护区内故障时的电流波形图
Iam(A)
5000 0 -5000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
A B C
Continuous pow ergui
Fault1
Fault2
Load 5 MW 1 Mvar1
图7-22
Ia
图7-23
电源EM的参数设置
图7-24
变压器T的参数设置
图7-25
UM模块的参数设置
7.4.2 变压器空载合闸时励磁涌流的仿 真
1)包含很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于时间轴的一侧。 2)包含大量的高次谐波。 3)波形之间出现间断。
AB相 短路
0 10 20
表7-2 采用“0°接线”时的仿真计算结果表
A相接 地
0
10 20