武汉大学继电保护数字仿真实验报告.docx

继电保护数字仿真实验
一．线路距离保护数字仿真实验
实验目的
仿真电力系统线路故障和距离保护动作。
实验步骤
将dist_protection拷到电脑，进入PSCAD界面;
打开dist_protection;
认识各个模块作用，找到接地距离保护和相间距离保护部分；
运行。
实验记录
断路器B1处保护的包括故障瞬间及断路器断开瞬间的三相测量电压、电流；
：
三相测量电流：
b. 两相接地短路三相测量电压：
三相测量电流：
c. 三相接地三相测量电压：
三相测量电流：
d．无故障三相测量电压：
三相测量电流：
各个接地距离、相间距离保护测量阻抗的变化。
在dist_relay模块中找到显示接地距离、相间距离保护测量阻抗和整定阻抗的两个XY_Plot，利用Plot右侧的滑竿可以清楚看到测量阻抗与整定阻抗的关系。注意记录的Plot要显示整个运行期间测量阻抗与整定阻抗的关系。
下图为单相接地时A相测量阻抗和正定阻抗（偏移圆）的关系，当测量阻抗落入整定圆时，距离保护动作。
实验分析
dist_protection所设是何故障，由何种距离保护动作；
由仿真实验结果图a所示，当A相接地故障发生时，A相（故障相）电压下降，而且电流上升；但是非故障相的电压电流变化几乎不变。这一结果应证了《电力系统继电保护》中对于故障环路这一概念的介绍：在接地短路的情况下，存在的是故障相与大地之间的相-地故障环路；在相间短路，存在的是故障相与故障相之间的相-相故障环路。
由于A相的电流，电压的值都发生了变化，所以计算的测量阻抗能够准确反映A相接地故障，因此A相的距离保护动作。而B，C相的距离保护都不动作。
可以看到实验结果图b，图c的结果都符合我们上面的结论。图b的两相接地短路动作的是B，C相的距离保护；图c的三相接地A，B，C相的距离保护都要动作。
此外，，。
示例中整定阻抗是否与教材所授一致，整定阻抗的阻抗角是否为线路阻抗角;
下图为A相短路时的B相的整定阻抗圆（未动作）：
易知，该阻抗圆为一偏移圆。查看阻抗圆的参数，可知：
整定阻抗的半径： ，阻抗圆的圆心坐标为。可以计算得到，正定阻抗的值为：
下图是此次仿真实验所使用的两段线路的参数数据：

电导，电纳的值很小，因此我们忽略不计。可以看到，两段线路的单位长度的电阻和电感值都是相同的，通过计算有：
进一步得到：
所以，初始设置的正定阻抗与线路阻抗有一定的差异。并且整定阻抗的阻抗角不是线路阻抗角。
进一步思考
按教材所授重新设置I段整定阻抗，要求整定阻抗的阻抗角为线路阻抗角；
首先计算圆心坐标：
偏移圆的半径为：
线路阻抗角为：
改变线路故障位置，使B1断开。要求上交满足（1）（2）项的仿真示例。
在根据（1）中设定参数之后，该段I段保护可以保护线路全长的85%。现在我们将两段线路的设定如下：左侧的线路全长为95km；右侧的线路全长为5km。短路故障设为A相接地短路，运行程序，三相电流的结果如下所示：
可见，虽然发生了单相接地短路，但由于不在I段保护的保护范围之内，虽然A相电流怎大，但是I段保护仍没有动作。下图表现了测量阻抗与偏移圆的关系：
易知，测量阻抗一直在偏移圆之外，保护不动作。
变压器的励磁涌流数字仿真实验
实验目的
通过仿真清楚励磁涌流的产生原因，找到影响其形状和大小的因素，进行傅立叶分析分析其构成。
实验步骤
将Current_in_rush拷到电脑，进入PSCAD界面;
打开Current_in_rush;
认识各个模块作用，
知道怎么通过下面模块设置合闸角，初始设为0，如图1所示；
图1. 合闸角设置
改变下面模块的设置时间从而改变空载合闸时的剩磁（断路器跳开外部电源后，磁通将随时间衰减），
图2. 变压器与外接电源断开时间设置
按初始条件运行，观察并记录变压器三相励磁电流，两相励磁电流差，三相磁通的变化；
使控制角为90度运行，观察并记录仿真结果；
增大断路器断开时间（参见（3）b.），使断路器重新合上时的剩磁约为0，运行，观察并记录仿真结果。
实验记录
各种运行条件下的三相励磁电流，两相励磁电流差，三相磁通的变化。
控制角为0度三相励磁电流以及两相