9、数值距离继电器的仿真与MATLAB建模

数值距离继电器的仿真与MATLAB建模

1. 引言

在电力系统领域，继电器模型有着广泛的应用。公用事业工程师和顾问借助它来挑选适合特定应用的继电器类型，分析那些在故障发生时可能误动作或不动作的继电器性能。制造商通过设计继电器模型，能加快并节约研发新继电器的成本。电力公司利用基于计算机的继电器模型，来确认继电器在系统扰动和正常运行条件下的表现，并对继电器设置进行必要的调整。软件模型还可用于培训年轻和经验不足的工程师与技术人员，研究人员则用它来改进保护设计和算法。目前，模拟数值继电器以选择过电流继电器和距离继电器稳态运行的合适设置，是继电器模型最常见的用途。

数值继电器模型可分为两类：
- 第一类模型只考虑电压和电流的基波频率分量，基于相量的模型是最早广泛用于设计和应用继电器的。
- 第二类模型除了基波频率分量外，还考虑了电压和电流的高频和衰减直流分量，这类模型被称为继电器的暂态模型。

本文的目标是解释距离继电器MATLAB模型的构建过程，并验证当描述继电器位置处电压和电流信号的输入数据由使用EMTP - ATP对电网进行仿真生成时，继电器的行为。由于故障期间电压和电流信号会严重失真，EMTP能呈现带有直流衰减分量和高频振荡的电压和电流信号，因此在故障期间常被用作电力模拟器。同时，模型也通过使用MATLAB对电网进行仿真生成的类似输入数据进行了验证，验证过程涵盖了因故障位置变化、存在电阻性故障或存在多个电源输入而导致测量阻抗改变的情况。

2. 保护继电器

故障电流是指负载短路时在电路中流动的电流，通常非常高，可能超过设备额定电流的十倍。电力系统中的故障不可避免，外部原因如雷击可能损坏架空线路的绝缘，内部过电压也可能导致绝