110kv线路微机保护算法仿真
摘 要 为了适应当代飞速发展的电力系统，并且能够安全可靠高效的完成对整个系统的保护,继电保护进入了一个崭新发展阶段，微机保护产生了。传统的保护方式正在被新型的微机保护所慢慢取代，其核心是其微机保护的算法。因此重中之重就是加强对微机保护算法的研究，并且对其进行试验与仿真。根据课题的要求做了以下几个方面的工作：（1）了解与学习微机保护目前的基本状况和发展前景。（2）针对几种非常典型的算法进行分析与研究（3）学习并使用6种微机保护算法：半周积分算法，两点乘积算法、导数法、突变量电流算法，正弦型，余弦型瞬时值采样比相判据算法以及傅里叶级数算法在专业MATLAB软件平台上对110KV线路微机保护进行三段式电流保护模型的搭建。（4）分析仿真结果得出结论。
目 录
第1章 前言 1
1.1电力系统微机保护的研究现状及其发展前景 1
1.2本课题研究的主要内容 2
第2章 电力系统微机保护常用的算法 3
2.1概述 3
2.2假定输入为正弦量的算法 3
2.2.1两点乘积算法 4
2.2.2导数法 6
2.2.3半周积分算法 7
2.3突变量电流算法 8
2.4傅里叶级数算法 10
2.5正弦型，余弦型瞬时值采样比相判据算法 12
2.6微机保护算法性能 14
第3章 110kV线路微机保护仿真模型的建立 16
3.1 MATLAB/Simulink仿真软件在电力系统中的应用介绍 16
3.2微机保护算法仿真模型的建立 16
3.2.1两点乘积算法仿真模型的建立 16
3.2.2导数法仿真模型的建立 17
3.2.3突变电流法仿真模型的建立 18
3.2.4傅里叶级数算法仿真模型的建立 19
3.3 110kV线路三段式电流保护原理及仿真模型的建立 20
第4章110kV线路三段式电流保护仿真实例分析 24
结论 32
致谢 33
参考文献 34
附录 36
第1章 前言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.1电力系统微机保护的研究现状及其发展前景
现在的电力系统微机保护是建立在数字计算机的基础上（微型机）的。老式的机电保护装置是直接将获得的模拟信号直接输入继电器达成保护的功能。微机保护决定是否实现跳闸是通过将模拟信号转变为数字信号后再计算实现的。
由于微机保护它具有非常令人满意的的动作特性，它的发展也非常快，随着科学技术的发展，应用也十分广泛。以输电线路微机保护为例，它的基本结构已经由20世纪80年代初期的早期的单CPU结构，经过几十年的发展，发展到目前的CPU结构；现在的微机保护系统工作速度和可靠性大大提高，已经在全国各地主要电网的高压输电线路上得到了广泛推广使用。
继电保护可以分为好多种，原件保护和线路保护是根据保护对象分的。差动保护、电压、电流保护和距离保护这些保护是按照保护使用的原理分的。哪一种保护的目的都是为了算出一些能够表示被保护对象的一些物理量用来判断是否进行继电保护。
60年代中期至70年代初期，国外主要着重于理论的研究，包括保护算法，数字滤波。一些部门也做了是做了实验与样机。因为当时计算机价格很贵，研究成本高，所以方案为了控制成本，整个系统只采用一个计算机进行试验和控制。这时候存在的问题就是由于计算机发展水平受到限制而产生的，比如说可靠性差控制速度慢。
70年代中期到80年代中期，由于科学技术的进步，各种计算机的价格降低，研究成本减小，是的微机保护可以广泛地应用于电力系统中。
80年代后期到90年代中期，各方面条件变好和科学技术飞速进步，现在一个系统同时使用很多个CPU进行保护，可靠性得到进一步的提升，保护速度的提升也很快。
90年代中期以来，新型高性能单片机产生，同是微机保护也采用了一些新的技术，使保护的性能与装置的可靠性大幅度提高，微机保护的应用也更加广泛。
微机保护为了实现不同的功能，就得分析这些算法各自的性能。其中的核心即使根据实际情况找到合适的算法，通过收集的数据进行计算，才能实现微机保护。每种算法都有各自的优点和缺点，不同情况也会采用不同的算法。所以对这些算法的研究和分析就变得很重要。
因此，在电力系统广泛应用微机保护的今天，对电力系统微机保护算法仿真研究就显得非常有现实意义。
1.2本课题研究的主要内容
此次课题主要工作内容是针对电力系统微机的一些保护算法进行详细的仿真与研究。模拟仿真110kV双端电源输电线路进行三段式电流仿真，并且使用不同的算法进行。主要做了以下几项工作：
（1）学习了解目前电力系统微机保护发展的现状和认识一些微机保护的基本装置。；
（2）对几种典型的而微机保护算法原理进行仿真分析。；
（3）针对线路保护的保护原理和保护配置，电力系统模型的典型选择，在软件平台上模拟实际的电力系统进行仿真。
（4）总结分析仿真结果。
第2章 电力系统微机保护常用的算法
2.1概述
算法就是将系统中数模转换器收集的物理量经过一定的计算分析判断得出是否要进行继电保护结论的功能。继电保护可以分为好多种，原件保护和线路保护是根据保护对象分的。差动保护、电压、电流保护和距离保护这些保护是按照保护使用的原理分的。每一种保护的核心问题都是为了算出一些能够表示被保护对象的物理量为，从而判断是否实施保护。也可以计算出系统的其它数据，如谐波分量，基波分量和序分量。文章主要研究分析的算法有下面几种。
2.2假定输入为正弦量的算法
我们假定将系统输入的为正弦量的原始数据值提供给算法的理想采样值叫做这种算法，以电流为例，可表示为
（21）
式中
：角频率
：电流有效值
：采样间隔
：n=0时的电流相角
事实上，各种暂态分量都包含在故障后电流、电压中。但是这种算法不精确必须要配合数字滤波器进行使用，因为系统存在误差。应该是（21）中的，转换器的值不能直接使用。。
2.2.1两点乘积算法
比如电流，采样时刻和相隔，采样值设为和（如图21所示），即
（22）
根据式（21）有：
（23）
（24）
电流的相角为，可能为任意常数。
图21 两点乘积法采样示意图
（25）
（26）
（27）
（28）
目 录
第1章 前言 1
1.1电力系统微机保护的研究现状及其发展前景 1
1.2本课题研究的主要内容 2
第2章 电力系统微机保护常用的算法 3
2.1概述 3
2.2假定输入为正弦量的算法 3
2.2.1两点乘积算法 4
2.2.2导数法 6
2.2.3半周积分算法 7
2.3突变量电流算法 8
2.4傅里叶级数算法 10
2.5正弦型，余弦型瞬时值采样比相判据算法 12
2.6微机保护算法性能 14
第3章 110kV线路微机保护仿真模型的建立 16
3.1 MATLAB/Simulink仿真软件在电力系统中的应用介绍 16
3.2微机保护算法仿真模型的建立 16
3.2.1两点乘积算法仿真模型的建立 16
3.2.2导数法仿真模型的建立 17
3.2.3突变电流法仿真模型的建立 18
3.2.4傅里叶级数算法仿真模型的建立 19
3.3 110kV线路三段式电流保护原理及仿真模型的建立 20
第4章110kV线路三段式电流保护仿真实例分析 24
结论 32
致谢 33
参考文献 34
附录 36
第1章 前言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
1.1电力系统微机保护的研究现状及其发展前景
现在的电力系统微机保护是建立在数字计算机的基础上（微型机）的。老式的机电保护装置是直接将获得的模拟信号直接输入继电器达成保护的功能。微机保护决定是否实现跳闸是通过将模拟信号转变为数字信号后再计算实现的。
由于微机保护它具有非常令人满意的的动作特性，它的发展也非常快，随着科学技术的发展，应用也十分广泛。以输电线路微机保护为例，它的基本结构已经由20世纪80年代初期的早期的单CPU结构，经过几十年的发展，发展到目前的CPU结构；现在的微机保护系统工作速度和可靠性大大提高，已经在全国各地主要电网的高压输电线路上得到了广泛推广使用。
继电保护可以分为好多种，原件保护和线路保护是根据保护对象分的。差动保护、电压、电流保护和距离保护这些保护是按照保护使用的原理分的。哪一种保护的目的都是为了算出一些能够表示被保护对象的一些物理量用来判断是否进行继电保护。
60年代中期至70年代初期，国外主要着重于理论的研究，包括保护算法，数字滤波。一些部门也做了是做了实验与样机。因为当时计算机价格很贵，研究成本高，所以方案为了控制成本，整个系统只采用一个计算机进行试验和控制。这时候存在的问题就是由于计算机发展水平受到限制而产生的，比如说可靠性差控制速度慢。
70年代中期到80年代中期，由于科学技术的进步，各种计算机的价格降低，研究成本减小，是的微机保护可以广泛地应用于电力系统中。
80年代后期到90年代中期，各方面条件变好和科学技术飞速进步，现在一个系统同时使用很多个CPU进行保护，可靠性得到进一步的提升，保护速度的提升也很快。
90年代中期以来，新型高性能单片机产生，同是微机保护也采用了一些新的技术，使保护的性能与装置的可靠性大幅度提高，微机保护的应用也更加广泛。
微机保护为了实现不同的功能，就得分析这些算法各自的性能。其中的核心即使根据实际情况找到合适的算法，通过收集的数据进行计算，才能实现微机保护。每种算法都有各自的优点和缺点，不同情况也会采用不同的算法。所以对这些算法的研究和分析就变得很重要。
因此，在电力系统广泛应用微机保护的今天，对电力系统微机保护算法仿真研究就显得非常有现实意义。
1.2本课题研究的主要内容
此次课题主要工作内容是针对电力系统微机的一些保护算法进行详细的仿真与研究。模拟仿真110kV双端电源输电线路进行三段式电流仿真，并且使用不同的算法进行。主要做了以下几项工作：
（1）学习了解目前电力系统微机保护发展的现状和认识一些微机保护的基本装置。；
（2）对几种典型的而微机保护算法原理进行仿真分析。；
（3）针对线路保护的保护原理和保护配置，电力系统模型的典型选择，在软件平台上模拟实际的电力系统进行仿真。
（4）总结分析仿真结果。
第2章 电力系统微机保护常用的算法
2.1概述
算法就是将系统中数模转换器收集的物理量经过一定的计算分析判断得出是否要进行继电保护结论的功能。继电保护可以分为好多种，原件保护和线路保护是根据保护对象分的。差动保护、电压、电流保护和距离保护这些保护是按照保护使用的原理分的。每一种保护的核心问题都是为了算出一些能够表示被保护对象的物理量为，从而判断是否实施保护。也可以计算出系统的其它数据，如谐波分量，基波分量和序分量。文章主要研究分析的算法有下面几种。
2.2假定输入为正弦量的算法
我们假定将系统输入的为正弦量的原始数据值提供给算法的理想采样值叫做这种算法，以电流为例，可表示为
（21）
式中
：角频率
：电流有效值
：采样间隔
：n=0时的电流相角
事实上，各种暂态分量都包含在故障后电流、电压中。但是这种算法不精确必须要配合数字滤波器进行使用，因为系统存在误差。应该是（21）中的，转换器的值不能直接使用。。
2.2.1两点乘积算法
比如电流，采样时刻和相隔，采样值设为和（如图21所示），即
（22）
根据式（21）有：
（23）
（24）
电流的相角为，可能为任意常数。
图21 两点乘积法采样示意图
（25）
（26）
（27）
（28）
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