三段式电流保护方案设计及仿真分析,MATLAB/Simulink 原始参数、要求见图1。 利用Simulink搭建仿真模型见图2,验证过电流保护(③段保护),仿真结果见图3。 说明书完整,包括:三段式电流保护原理分析,三段式计算,仿真原理,仿真结论分析等,见图4、5。 软件版本:MATLAB 2015b及以上、2021a及以上。
先看硬件配置,系统基准容量选100MVA,110kV电压等级下CT变比直接上400/5。别被这些数字吓到,打开Simulink的Library Browser,电力系统模块库里拽出三个Current Measurement模块,分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护。重点来了——过电流继电器得用Discrete版本,采样率设成1kHz,不然仿真时会出现蜜汁延迟。
代码最骚的操作在这段:
% Ⅲ段保护整定计算 I_3 = (K_rel * K_ms * I_load) / (K_re * CT_ratio); disp(['Ⅲ段动作电流:',num2str(I_3),' A 延时 ',num2str(t_3),'s']);这里Krel取1.2躲过负荷电流,Kms取1.3防电机自启动,老司机都懂这两个系数要是设反了,分分钟给你误动作。仿真时记得把Powergui的Solver改成discrete,不然2021a版本会弹窗警告像个碎嘴大妈。
模型里最坑的是定时限特性模块,2016版之后这货从电力系统库搬到了Simscape Utilities里。搭完模型别急着跑,先检查CT二次侧有没有接测量负载,有次我忘了接10Ω电阻,结果波形抖得跟帕金森似的。
看仿真波形时重点关注0.3秒后的故障电流,Ⅲ段保护应该在0.5秒准时动作。要是曲线出现俄罗斯方块的阶梯状,八成是定值计算时CT变比没换算清楚。有个骚操作是在故障模块里勾选"Transition times"选项,能模拟断路器真实的电弧重燃过程。
最后说个血泪教训:别在2021a版本里用传统示波器看波形,改用Simulink Data Inspector才是王道。之前有次用老方法导出数据,坐标轴精度丢失导致误判灵敏度,被导师怼得怀疑人生。保护曲线至少要跑三种故障类型,特别是两相短路接地这种妖艳贱货,专治各种不服。