基于Matlab軟件的電力變壓器差動保護仿真研究

李 平

云南經濟管理學院

基于Matlab軟件的電力變壓器差動保護仿真研究

李 平

云南經濟管理學院

本文以電力變壓器繼電保護計算機數字仿真系統為研究對象，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。從真實的變壓器繼電保護原理出發，建立對應的仿真模型，得出相應的仿真數據和波形。

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、高電壓變為小電流、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，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，相當于保護區內故障，Fault2在UM、UN之外，相當于保護區外故障。

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，相關的環節經過封裝而成。

(1)保護區內故障時的仿真：仿真時間為0.5s，Fault1在0.1s接入，0.5s斷開，Fault2不動作。仿真結果如下：

圖1-1 保護區內三相短路電流

圖1-2 保護區內三相短路時保護的動作情況

(2)保護區外故障時的仿真：仿真時間為0.5s，Fault2在0.1s接入，0.5s斷開，Fault1不動作。仿真結果如下：

圖1-3 保護區外三相短路電流

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生的機理及常用的勵磁涌流識別方法和判據，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建模及動態仿真[M].北京：電子工業出版社，2002.1.

圖1 勵磁電流仿真模型