配电网继电保护一二次联合数字仿真系统研究

摘要

如今，配电网的结构和运行方式变得越来越复杂，从而对继电保护装置在技术性能和产品质量方面也提出了更高的要求。因此，需要改善继电保护装置的开发和测试水平，以提高装置的性能和质量。传统的继电保护装置检测采用的是理论分析和现场实验相结合的方法，该方法在实际运用中有很多缺点和局限。随着计算机技术的发展，数字仿真技术以其灵活、高效、简单、可多次重复使用等优点，成为配电网继电保护装置设计、调试和运行过程中不可或缺的工具。
　　本文首先研究了配电网短路分析计算方法，分析了基于节点阻抗矩阵和节点导纳矩阵的短路计算方法，给出了两种方法的程序实现流程图，并通过对实际算例进行各种故障类型的仿真计算，验证了本文算法的正确性。其次研究了配电网继电保护配置方案，在对常规保护配置的基本原理进行介绍的基础上，分析了分布式电源接入对配电网继电保护的影响，根据分析结果提出了对现有保护配置进行改进的方案。然后对配电网继电保护算法进行了研究，介绍了半周积分算法和全波傅氏算法的基本原理，分别用两种算法对实例进行了仿真分析，并对相电流差突变量算法用于启动元件的机理进行了分析。进而针对现有保护算法存在误差的情况，研究了改进的保护算法，并通过对实例进行仿真分析，验证了改进算法的有效性。
　　在对基本知识进行研究的基础上，本文提出了配电网继电保护一二次联合数字仿真系统。首先给出了仿真系统的总体设计方案，包括对仿真系统的基本要求和仿真系统的整体架构。然后从故障数据获取、对外数据接口、故障数据转换以及保护算法选择四个方面，重点阐述了仿真系统的关键技术和相应的实现方法。进而介绍了对仿真系统进行软件设计的方法，说明了依托PSCAD/EMTDC实现一次系统仿真的方法，并利用VC++实现仿真系统其他功能模块仿真。
　　最后，应用所研究的仿真系统分别对配电线路过电流保护和变压器纵差保护的算例进行了仿真，算例仿真结果验证了本文研究的继电保护一二次联合仿真系统的正确性和合理性。

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1 绪论

1.1 课题的背景与意义

1.2 配电网短路分析及仿真方法研究现状

1.3 配电网继电保护数字仿真技术研究现状

1.4 论文的研究思路、主要内容及章节安排

2 基于节点阻抗矩阵和节点导纳矩阵的短路计算方法

2.1 短路计算的基本原理

2.2 短路计算的数学模型

2.3 短路计算的程序实现

2.4 算例验证及结果分析

2.5 本章小结

3 配电网继电保护配置方案分析与改进

3.1 三段式电流保护

3.2 反时限过电流保护

3.3 变压器纵联差动保护

3.4 现有保护配置的改进方案

3.5 本章小结

4 配电网继电保护算法的分析与仿真

4.1 半周积分算法

4.2 全波傅氏算法

4.3 相电流差突变量算法

4.4 改进的继电保护算法

4.5 本章小结

5 配电网继电保护一二次联合数字仿真系统

5.1 仿真系统总体技术方案

5.2 仿真系统关键技术及其实现方法

5.3 仿真系统软件开发

5.4 算例仿真及结果分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间主要参与的科研项目