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《电力系统继电保护》课程用输电线路PSCAD模型说明


山东大学

本科继电保护课程 PSCAD 模型 (线路保护用)
刘世明 2010-7-28

由学生上网下载 PSCAD 的教学版本,运行本模型,可以演示线路故障前后电流、电压特 性,尝试电流保护、距离保护、纵联保护等算法和逻辑。

电流速断保护 PSCAD 建模

参数设置
<

br />电源一参数设置

电源一参数

正序阻抗(小运行)

正序阻抗(大运行)

零序阻抗(小运行)

零序阻抗(大运行)

线电压有效值

传输线 T1

传输线 T1

传输线 T2

传输线 T2 由于短路故障发生在 T1T2 之间,因此通过调整 T1 T2 的线路长度值 即可模拟在线路任意一 点短路故障的情况。短路故障可以设置的参数有三相、两相、单相、接地与否、接地电阻的 阻值。

传输线 T1T2 参数 选择贝瑞龙模型

传输线 T3

传输线 T3

传输线 T3 参数 选择贝瑞龙模型

电源 2 设置

正序阻抗(小运行)

正序阻抗(大运行)

零序阻抗(小运行)

零序阻抗(大运行)

线电压有效值

快速傅里叶转换 FFT 模块 Va 为保护处 A 相电压的原始波形 经过快速傅里叶转换后,分成基波、1 次谐波、2 次谐波 等共 7 个波形。 经过数据选择器选择第一个波形即基波的波形, 基波的有效值输出为 MagVa。 Ph 为含有 7 个波形的相位值,同样只选择基波的相位,输出为 PhVa。 保护处的其他电压电流的有效值、相角同理可得。 调整 T1 T2 线路长度 即可调整短路位置处于线路的百分比
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

位置 kV kA

Ua Ub

66.421 76.231

117.439 133.557

158.686 178.780

193.228 215.781

222.794 246.931

248.617 273.757

271.647 297.545

293.406 318.053

312.623 338.647

Ia Ib

4.570 4.544

4.217 4.119

3.921 3.781

3.665 3.500

3.441 3.262

3.242 3.055

3.062 2.873

2.898 2.710

2.749 2.563

两相短路 接地 金属性 最小运行方式 不同短路位置处的保护安装处电流
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

位置 kV kA

Ua Ia

64.736 6.758

117.721 6.135

161.981 5.615

199.693 5.172

232.125 4.790

260.640 4.456

285.645 4.158

310.404 3.894

331.921 3.656

三相短路 接地 金属性 最大运行方式 不同短路位置处的保护安装处电流

两种运行方式 短路电流曲线

零序电流保护

Ia Ib Ic 分别为保护处的三相电流 此模块的功能是将三个电流波形相加 并取其有效值 此值 便是零序电流有效值

单相短路 接地 金属性 10%故障位置

两相短路 接地 金属性 10%故障位置

三相短路 接地 金属性 10%故障位置

两相短路 不接地 10%故障位置

距离保护

上图实现的运算为



的实部



的虚部

后面接阻抗继电器 当复平面上的点在圈内 则使得 BRKmho 输出 1

其中 取 0.95

(忽略接地电容)

则 因此 mho 阻抗继电器的圆心为 半径为 45.45538142
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

位 置

R X

0.053 5.912

3.010 18.950

6.180 38.220

9.520 57.880

13.020 77.980

16.670 98.440

20.420 119.260

24.240 140.540

28.045 162.125

31.796 183.960

A 相单相短路 接地 金属性 不同短路位置处的测量阻抗值

位置 kV kA

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

R X

1.750 4.808

8.770 11.470

16.575 22.220

23.790 32.650

30.540 42.900

37.050 53.100

43.300 63.280

49.485 73.600

55.578 84.120

61.660 94.890

AB 两相短路 接地 金属性 不同短路位置处的 A 相测量阻抗值
位置 kV kA

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

R X

-1.648 4.901

-6.046 15.610

-12.170 29.998

-18.178 43.595

-24.140 56.750

-30.060 69.620

-35.840 82.140

-41.610 94.760

-47.340 107.400

-53.040 120.160

AB 两相短路 接地 金属性 不同短路位置处的 B 相测量阻抗值

位置 kV kA

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

R X

0 3.8500

0.2815 9.568

0.545 19.160

0.850 28.820

1.140 38.540

1.420 48.450

1.710 58.470

2.030 68.670

2.350 79.100

2.690 89.810

ABC 三相短路 接地 金属性 不同短路位置处的测量阻抗值

纵联电流差动保护

实现

实现

单相 接地 金属性短路 T1 长度 363KM 短路处于被保护线路外部 在保护安装处的前端

Ia Ia1 分别表示 Im 和 In 即 M N 侧的电流

Ir Ires 差动电流与制动电流

短路处于被保护线路外部 在保护安装处的后端

Ir Ires 差动电流与制动电流 短路处于被保护线路外部 在保护安装处的后端 并且 T1=181.5KM 即相隔保护安装处

181.5km

Ir Ires 差动电流与制动电流

短路处于被保护线路内部 调整 T1 T2 距离 实现短路位置的变化

下列图为在不同短路位置处的 Ir Ires 关系图 0% 10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%


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