基于Matlab軟件的電力變壓器差動(dòng)保護(hù)仿真研究

李 平

云南經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

基于Matlab軟件的電力變壓器差動(dòng)保護(hù)仿真研究

李 平

云南經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

本文以電力變壓器繼電保護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真系統(tǒng)為研究對(duì)象，把電力變壓器的繼電保護(hù)原理與MATLAB／Simulink仿真有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，研究基于MATLAB／Simulink軟件的電力變壓器差動(dòng)保護(hù)仿真系統(tǒng)。從真實(shí)的變壓器繼電保護(hù)原理出發(fā)，建立對(duì)應(yīng)的仿真模型，得出相應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)和波形。

Matlab軟件； 電力；變壓器；仿真

1 三相變壓器勵(lì)磁涌流建模與仿真

利用simulink搭建的勵(lì)磁電流仿真建模如圖1所示：

該模型由三相斷路器QF1控制合閘時(shí)間，三相變壓器二次側(cè)開路，當(dāng)QF1在t=0.001s合閘時(shí)，相當(dāng)于變壓器空載投入，變壓器原邊將產(chǎn)生較大的勵(lì)磁涌流。仿真時(shí)間為1s，采用ode23t算法。勵(lì)磁涌流的仿真波形如下：

運(yùn)行Powergui對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行FFT分析。

2 三相變壓器差動(dòng)保護(hù)建模與仿真

變壓器差動(dòng)保護(hù)的Simulink仿真由啟動(dòng)部分、諧波分量的提取、差動(dòng)元件、差動(dòng)速斷元件幾個(gè)部分組成，仿真模型如圖1-4所示。其中，UM、UN為測(cè)量模塊，把變壓器一次二次側(cè)的電流電壓送入互感器中，通過(guò)電流電壓互感器，將大電流、高電壓變?yōu)樾‰娏鳌⒌碗妷海├^電保護(hù)裝置使用。Fault為三相故障模塊，通過(guò)設(shè)定參數(shù)，可以模擬三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相接地短路。Fault1在UM、UN兩個(gè)測(cè)量模塊之間，相當(dāng)于保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，F(xiàn)ault2在UM、UN之外，相當(dāng)于保護(hù)區(qū)外故障。

QiDongYuanJian、ErCiXieBoZhiDong、ErDuanShiBiLiZhiDong、ChaDongSuDuan為啟動(dòng)元件、二次諧波制動(dòng)元件、二段式比率制動(dòng)元件、差動(dòng)速斷元件四個(gè)子模塊，相關(guān)的環(huán)節(jié)經(jīng)過(guò)封裝而成。

(1)保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)的仿真：仿真時(shí)間為0.5s，F(xiàn)ault1在0.1s接入，0.5s斷開，F(xiàn)ault2不動(dòng)作。仿真結(jié)果如下：

圖1-1 保護(hù)區(qū)內(nèi)三相短路電流

圖1-2 保護(hù)區(qū)內(nèi)三相短路時(shí)保護(hù)的動(dòng)作情況

(2)保護(hù)區(qū)外故障時(shí)的仿真：仿真時(shí)間為0.5s，F(xiàn)ault2在0.1s接入，0.5s斷開，F(xiàn)ault1不動(dòng)作。仿真結(jié)果如下：

圖1-3 保護(hù)區(qū)外三相短路電流

3 總結(jié)

本文分析了作為變壓器主保護(hù)之一的差動(dòng)保護(hù)與案例，及影響差動(dòng)保護(hù)可靠性的各種因素和相應(yīng)的應(yīng)對(duì)辦法。深入研究了變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的機(jī)理及常用的勵(lì)磁涌流識(shí)別方法和判據(jù)，運(yùn)用Simulink構(gòu)建了變壓器差動(dòng)保護(hù)仿真模型，對(duì)變壓器各類故障進(jìn)行了大量仿真與研究。利用Simulink的SPS構(gòu)建了變壓器差動(dòng)保護(hù)，其保護(hù)出口和故障波形與理論分析一致，證明了仿真模型的正確性與有效性。

[1] 楊新民.電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)原理與運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社，2000.9.

[2] 王沫然.Simulink4建模及動(dòng)態(tài)仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.1.

圖1 勵(lì)磁電流仿真模型