双侧电源系统距离保护MATLAB仿真模型

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系统原始数据

双侧电源系统模型如图所示：

仿真模型搭建

将线路AB分成Line1和Line2，将线路BC分成Line3和Line4，用三相电压电流测量模块作为系统母线，根据系统已知数据设置各模块参数。

模型主体：

根据测量阻抗的构成方式不同，距离保护可分为相间距离保护和接地距离保护。图中的保护模式选用的是相间距离保护，这种保护采用的测量电压是相间电压，测量电流也为相间电流，能够反应相间短路、两相接地短路和三相短路故障，但不能反应单项接地故障。其测量阻抗为：

I段保护和II段保护模块相似，都是由复数形式的三相电压和电流测量模块、方向阻抗继电器模块、绝对值比较动作部分和逻辑判断部分组成，不同之处就是二段保护多了延时处理部分。I段保护和II段保护如下图所示。

采用“0°接线”的方向阻抗继电器模块也如上图所示，图中三个阻抗继电器K1、K2、K3分别接于三相。继电器模块为已封装的子系统，如下图所示。

仿真验证

距离保护验证

0.2s时BC段三相短路，因为短路点在保护4的保护范围内，在保护3的保护范围外，所以BC段保护只有保护4动作，保护3不动作，因为故障点在AB段区外，所以保护1和2也不动作。

过渡电阻对距离保护的影响

实际情况下，电力系统的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。过渡电阻的存在，将使距离保护的测量阻抗、测量电压等发生变化，有可能造成距离保护的不正确工作。

增大过度电阻，即增大Rg到0.2Ω（对应下图中的Ron）。

母线B处的测量阻抗变为6.87，小于保护3的整定值7.667，理论上保护3动作。

保护3处的总测量阻抗会因过渡电阻的影响而减小，严重情况下，使测量阻抗落入其距离保护Ⅰ段范围内（如下图所示），造成其距离保护Ⅰ段误动作。这种因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小，进一步引起保护误动作的现象，称为距离保护的稳态超越。过渡电阻也可能造成保护3处测量阻抗的增大（当N侧电源电动势的相位超前M侧，所以在故障前N端为送端，M侧为受端时。），使Ⅱ段保护拒动。

系统振荡对距离保护的影响

当电力系统发生振荡时，两侧电源的频率将不相同，因此在仿真模型中设置fM=50Hz，fN=51Hz，显然此时振荡周期为1s。

系统的总阻抗为：

振荡电流为：

在Powergiu中选择离散算法，仿真的总时间设为2s。运行仿真，得母线M、N处的A相电压、电流的波形如图所示。

振荡时母线M、N处的A相电压、电流以及振荡中心的A相电压幅值变化曲线，如图所示。

从仿真波形可知，当t=0.5s（对应δ=180°时），母线 M、N处以及振荡中心的电压幅值达到最小值，而电流达到最大值，与理论分析相符合。