具有图形用户界面的发电机纵联差动保护实验设计

孙浩

摘要：介绍了具有图形用户界面的发电机纵联差动保护实验的设计。该实验包括Simulink建模、GUI界面设计，学生可以直观地观察不同情况下保护动作电流和制动电流的波形，判断保护的动作情况。通过仿真实验可以加深学生对理论知识的理解，有效提高教学效果。

关键词：发电机;GUI;差动保护

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）10-0169-02

继电保护装置是电力系统不可或缺的组成部分，作为电力系统的安全屏障，是电力系统安全运行的重要保证。《电力系统继电保护》课程是电气工程及其自动化专业一门重要的专业课，该课程概念抽象，理论复杂，有一定的难度，并且具有理论性和实践性并重的特点。因此，本文使用Matlab的人机交互图形用户接口（Graphical User Interface，GUI）设计发电机纵联差动保护仿真实验，激发學生的学习兴趣，加深对继电保护原理知识的理解。

1 实验原理

发电机定子绕组发生相间短路故障时，绕组中将会出现很大的短路电流，对发电机危害严重，并且发电机及其引出线的故障中也是相间短路故障最多，是发电机保护研究重点之一，广泛采用具有比率制动特性的纵联差动保护作为发电机内部相间短路的主保护[1]。

2 实验内容与结果分析

利用MATLAB的Simulink建立发电机定子回路故障和保护的仿真模型，采用GUI来实现实验界面设计。

发电机定子回路故障的仿真模型如图1所示。

为便于设置故障点，将发电机的各相电动势和阻抗均划分为两部分，故障模块Fault动作时，对发电机绕组发生相间短路故障进行仿真;故障模块Fault1动作时，对发电机外部发生相间短路故障进行仿真。

建立A相保护元件的仿真模型[2]如图2所示。

设计GUI界面，通过编程实现对所建模型的调用，在GUI界面上输入参数，选择发电机AB相定子绕组发生两相短路故障，运行界面如图3所示。选择外部AB两相短路故障，运行界面如图4所示。

图3相间短路故障选择为AB相定子绕组短路，可以看出动作电流明显远大于制动电流，保护动作。图4相间短路故障选择为发电机外部AB相短路，可以看出动作电流很小，远小于制动电流，保护不动作。仿真实验结果与理论分析相符。

3 结语

纵联差动保护是发电机内部相间短路的主保护，通过该仿真实验，可以比较发电机内部绕组相间短路和外部相间短路不同故障条件下，系统不同参数时，保护动作电流和制动电流的关系，引导学生思考判断保护的动作情况，实现抽象的原理以直观、具体的形式呈现，有助于加深学生对保护原理的理解，提高教学效果。

参考文献

[1] 张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].第2版.北京：中国电力出版社，2010.

[2] 于群，曹娜.电力系统继电保护原理及仿真[M].北京：机械工业出版社，2015.