基于Matlab軟件的電力變壓器差動保護仿真研究

李 平

云南經(jīng)濟管理學院

基于Matlab軟件的電力變壓器差動保護仿真研究

李 平

云南經(jīng)濟管理學院

本文以電力變壓器繼電保護計算機數(shù)字仿真系統(tǒng)為研究對象，把電力變壓器的繼電保護原理與MATLAB／Simulink仿真有機地結合起來，研究基于MATLAB／Simulink軟件的電力變壓器差動保護仿真系統(tǒng)。從真實的變壓器繼電保護原理出發(fā)，建立對應的仿真模型，得出相應的仿真數(shù)據(jù)和波形。

Matlab軟件； 電力；變壓器；仿真

1 三相變壓器勵磁涌流建模與仿真

利用simulink搭建的勵磁電流仿真建模如圖1所示：

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

運行Powergui對勵磁電流進行FFT分析。

2 三相變壓器差動保護建模與仿真

變壓器差動保護的Simulink仿真由啟動部分、諧波分量的提取、差動元件、差動速斷元件幾個部分組成，仿真模型如圖1-4所示。其中，UM、UN為測量模塊，把變壓器一次二次側的電流電壓送入互感器中，通過電流電壓互感器，將大電流、高電壓變?yōu)樾‰娏?、低電壓，供繼電保護裝置使用。Fault為三相故障模塊，通過設定參數(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兩個測量模塊之間，相當于保護區(qū)內故障，F(xiàn)ault2在UM、UN之外，相當于保護區(qū)外故障。

QiDongYuanJian、ErCiXieBoZhiDong、ErDuanShiBiLiZhiDong、ChaDongSuDuan為啟動元件、二次諧波制動元件、二段式比率制動元件、差動速斷元件四個子模塊，相關的環(huán)節(jié)經(jīng)過封裝而成。

(1)保護區(qū)內故障時的仿真：仿真時間為0.5s，F(xiàn)ault1在0.1s接入，0.5s斷開，F(xiàn)ault2不動作。仿真結果如下：

圖1-1 保護區(qū)內三相短路電流

圖1-2 保護區(qū)內三相短路時保護的動作情況

(2)保護區(qū)外故障時的仿真：仿真時間為0.5s，F(xiàn)ault2在0.1s接入，0.5s斷開，F(xiàn)ault1不動作。仿真結果如下：

圖1-3 保護區(qū)外三相短路電流

3 總結

本文分析了作為變壓器主保護之一的差動保護與案例，及影響差動保護可靠性的各種因素和相應的應對辦法。深入研究了變壓器勵磁涌流產(chǎn)生的機理及常用的勵磁涌流識別方法和判據(jù)，運用Simulink構建了變壓器差動保護仿真模型，對變壓器各類故障進行了大量仿真與研究。利用Simulink的SPS構建了變壓器差動保護，其保護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)微機保護原理與運行[M].北京：中國電力出版社，2000.9.

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

圖1 勵磁電流仿真模型