基于Matlab软件的电力变压器差动保护仿真研究

李 平

云南经济管理学院

基于Matlab软件的电力变压器差动保护仿真研究

李 平

云南经济管理学院

本文以电力变压器继电保护计算机数字仿真系统为研究对象，把电力变压器的继电保护原理与MATLAB／Simulink仿真有机地结合起来，研究基于MATLAB／Simulink软件的电力变压器差动保护仿真系统。从真实的变压器继电保护原理出发，建立对应的仿真模型，得出相应的仿真数据和波形。

Matlab软件； 电力；变压器；仿真

1 三相变压器励磁涌流建模与仿真

利用simulink搭建的励磁电流仿真建模如图1所示：

该模型由三相断路器QF1控制合闸时间，三相变压器二次侧开路，当QF1在t=0.001s合闸时，相当于变压器空载投入，变压器原边将产生较大的励磁涌流。仿真时间为1s，采用ode23t算法。励磁涌流的仿真波形如下：

运行Powergui对励磁电流进行FFT分析。

2 三相变压器差动保护建模与仿真

变压器差动保护的Simulink仿真由启动部分、谐波分量的提取、差动元件、差动速断元件几个部分组成，仿真模型如图1-4所示。其中，UM、UN为测量模块，把变压器一次二次侧的电流电压送入互感器中，通过电流电压互感器，将大电流、高电压变为小电流、低电压，供继电保护装置使用。Fault为三相故障模块，通过设定参数，可以模拟三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。Fault1在UM、UN两个测量模块之间，相当于保护区内故障，Fault2在UM、UN之外，相当于保护区外故障。

QiDongYuanJian、ErCiXieBoZhiDong、ErDuanShiBiLiZhiDong、ChaDongSuDuan为启动元件、二次谐波制动元件、二段式比率制动元件、差动速断元件四个子模块，相关的环节经过封装而成。

(1)保护区内故障时的仿真：仿真时间为0.5s，Fault1在0.1s接入，0.5s断开，Fault2不动作。仿真结果如下：

图1-1 保护区内三相短路电流

图1-2 保护区内三相短路时保护的动作情况

(2)保护区外故障时的仿真：仿真时间为0.5s，Fault2在0.1s接入，0.5s断开，Fault1不动作。仿真结果如下：

图1-3 保护区外三相短路电流

3 总结

本文分析了作为变压器主保护之一的差动保护与案例，及影响差动保护可靠性的各种因素和相应的应对办法。深入研究了变压器励磁涌流产生的机理及常用的励磁涌流识别方法和判据，运用Simulink构建了变压器差动保护仿真模型，对变压器各类故障进行了大量仿真与研究。利用Simulink的SPS构建了变压器差动保护，其保护出口和故障波形与理论分析一致，证明了仿真模型的正确性与有效性。

[1] 杨新民.电力系统微机保护原理与运行[M].北京：中国电力出版社，2000.9.

[2] 王沫然.Simulink4建模及动态仿真[M].北京：电子工业出版社，2002.1.

图1 励磁电流仿真模型