具有圖形用戶界面的發電機縱聯差動保護實驗設計

孫浩

摘要：介紹了具有圖形用戶界面的發電機縱聯差動保護實驗的設計。該實驗包括Simulink建模、GUI界面設計，學生可以直觀地觀察不同情況下保護動作電流和制動電流的波形，判斷保護的動作情況。通過仿真實驗可以加深學生對理論知識的理解，有效提高教學效果。

關鍵詞：發電機;GUI;差動保護

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0169-02

繼電保護裝置是電力系統不可或缺的組成部分，作為電力系統的安全屏障，是電力系統安全運行的重要保證。《電力系統繼電保護》課程是電氣工程及其自動化專業一門重要的專業課，該課程概念抽象，理論復雜，有一定的難度，并且具有理論性和實踐性并重的特點。因此，本文使用Matlab的人機交互圖形用戶接口（Graphical User Interface，GUI）設計發電機縱聯差動保護仿真實驗，激發學生的學習興趣，加深對繼電保護原理知識的理解。

1 實驗原理

發電機定子繞組發生相間短路故障時，繞組中將會出現很大的短路電流，對發電機危害嚴重，并且發電機及其引出線的故障中也是相間短路故障最多，是發電機保護研究重點之一，廣泛采用具有比率制動特性的縱聯差動保護作為發電機內部相間短路的主保護[1]。

2 實驗內容與結果分析

利用MATLAB的Simulink建立發電機定子回路故障和保護的仿真模型，采用GUI來實現實驗界面設計。

發電機定子回路故障的仿真模型如圖1所示。

為便于設置故障點，將發電機的各相電動勢和阻抗均劃分為兩部分，故障模塊Fault動作時，對發電機繞組發生相間短路故障進行仿真;故障模塊Fault1動作時，對發電機外部發生相間短路故障進行仿真。

建立A相保護元件的仿真模型[2]如圖2所示。

設計GUI界面，通過編程實現對所建模型的調用，在GUI界面上輸入參數，選擇發電機AB相定子繞組發生兩相短路故障，運行界面如圖3所示。選擇外部AB兩相短路故障，運行界面如圖4所示。

圖3相間短路故障選擇為AB相定子繞組短路，可以看出動作電流明顯遠大于制動電流，保護動作。圖4相間短路故障選擇為發電機外部AB相短路，可以看出動作電流很小，遠小于制動電流，保護不動作。仿真實驗結果與理論分析相符。

3 結語

縱聯差動保護是發電機內部相間短路的主保護，通過該仿真實驗，可以比較發電機內部繞組相間短路和外部相間短路不同故障條件下，系統不同參數時，保護動作電流和制動電流的關系，引導學生思考判斷保護的動作情況，實現抽象的原理以直觀、具體的形式呈現，有助于加深學生對保護原理的理解，提高教學效果。

參考文獻

[1] 張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].第2版.北京：中國電力出版社，2010.

[2] 于群，曹娜.電力系統繼電保護原理及仿真[M].北京：機械工業出版社，2015.