G110kVABC110km215km3MATLAB在三段式电流保护教学中的应李裕冷雪梅孙璟张雪萍（云南农业大学机电工程学院，云南昆明650201）摘要：三段式电流保护是电力系统继电保护中最基本的保护，也是最重要的保护。它不仅在线路而且在电力设备中都得到普遍应用。为了便于学生通过学习三段式电流保护掌握过电流保护的原理，掌握继电保护中近后备、远后备概念、保护动作时间的配合及保护的“四性”等问题，提出在三段式电流保护教学过程中利用MATLAB进行仿真，分析不同保护范围内故障时各段保护是如何配合动作的。中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）33-0061-02一、问题的提出电力系统继电保护课程是电气专业非常重要的专业课程，其教学内容主要从分析被保护设备故障状态与正常运行状态的差异着手，并利用这些差异构成各种保护原理，并在此基础上讲述利用不同保护原理构成的保护装置的逻辑图。在教学过程中三段式电流保护在电力系统继电保护课程中占有非常重要的地位，需要详细讲解。为了便于学生通过学习三段式电流保护掌握过电流保护的原理，掌握继电保护中近后备、远后备概念、保护动作时间的配合及保护的“四性”等问题，提出在三段式电流保护教学过程中利用MATLAB进行仿真，分析不同区域故障时各段保护是如何配合动作的。二、三段式电流保护的重要性电力系统中以电力线路规模巨大，线路保护成为继电保护中的重要组成部分。[1]电力线路的电流保护是电力系统继电保护中最基本的保护，也是最重要的保护，它不仅在线路而且在电力设备中都得到普遍应用。在电力系统继电保护的教材中，大多都是最先讲三段式电流保护，然后讲其他的保护方式，这除了文中所列上述两个原因外，还因为三段式电流原理简单，可以通过对该部分知识的详细讲授，使学生容易掌握继电保护中保护范围、近后备、远后备、保护动作时间的配合及保护的“四性”等概念，便于后期复杂保护的学习。以往该部分知识的讲授是由理论教学与实验相结合完成。理论部分利用板书画图讲解，但这种讲解方式存在浪费时间、不直观等缺点，不利于学生的理解。学生实验效果不好。很多高校的继电保护教学实验装置都是直接厂家的插线式教学仪器。学生在做实验的时候只需要按照实验讲义要求插拔相应的线路，完善对应的数据就好了。虽然做实验的时间缩短了，但是学生做完实验后依然不明白实验原理是什么、为什么这么做实验、解决了什么问题。利用仿真可以方便设置不同位置的短路点，且在理论教三、仿真实例现以一单电源辐射型输电网络为例进行三段式电流保护的MATLAB仿真，并通过分析仿真结果来讲解保护的相关概念。1.实例计算单电源辐射型网络如图1所示，其相关相关数据如下标图1简单的单电源供电系统网络电压等级为10kV，AB线路长10km，BC线路长15km，单位阻抗为Z1=0.4Ω/km，其中=1.25，=0.3Ω，=1.1，=0.2Ω。=1.2，=1.5，=0.85，整定计算结果如下：（1）电流速断保护。动作值：（KA）；动作时间：t1=0s（在仿真时，为了方便观察将I段动作时间近似设为0.001s）；灵敏性校验：，灵敏性满足要（2）限时电流速断求。保。动作值：0.82（KA）；动作时间：（在仿真时，为了方便观察将II段动作时间近似设为0.1s）；灵敏性校验：，灵敏性满足要求。（3）定时限过电流保护。动作值：（KA）；动作时间：（在仿真时，为了方便观察将III段动作时间近似设为0.5s）；灵敏性校验：近后备Ksen近=4.5>1.5，灵敏性满足要求，可做本线路近后备保护；远后备：Ksen=1.87>1.2，灵敏性满足要求，可做下一条线路远后备保护。2.SIMULINK介绍Simulink是以工具库的形式挂接在MATLAB上的，不能独立运行，只能在MATLAB环境中运行。[2]Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散或两者混合的线性和非线性系统，也支持具收稿日期：2014-06-05基金项目：云南农业大学教育改革研究项目（XYJG201344）作者简介：李裕（1979-），女，云南通海人，讲师；冷雪梅（1979-），女，云南丽江人，讲师。2014年第33期（总第328期）率系统。本设计中共使用了位于Simpowersystems模块库和Simulink模块库中的29个不同的模块。3.三段式电流...