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Matlab/Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例

1.对变压器空载合闸时励磁涌流，变压器保护内部，外部故障时的比率制动以及变压器绕组内部故障的仿真进行举例说明

2.所有仿真均基于具有双侧电源的双绕组变压器电力系统

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在电力系统中，变压器是极其关键的设备，其可靠运行对于整个电网的稳定至关重要。

Matlab/Simulink

为我们研究变压器微机继电保护提供了强大的工具，下面就基于双侧电源的双绕组变压器电力系统，对几种重要工况进行仿真举例。

一、变压器空载合闸时励磁涌流仿真

当变压器空载合闸时，会产生励磁涌流，这对变压器保护装置的正确动作有重要影响。

模型搭建

在

Simulink

中的相关模块来搭建双侧电源双绕组变压器模型。

首先放置两个交流电压源模块，代表双侧电源，设置其幅值、频率等参数，例如：

%
交流电压源参数设置示例
频率50Hz

连接变压器模块，设置变压器的额定容量、变比等参数，如：

%
变压器参数设置示例
变比110kV/10kV

仿真分析

通过示波器观察变压器空载合闸时的电流波形，可以看到励磁涌流的特征，如峰值较大、偏于时间轴一侧等。

在仿真过程中，我们还可以通过编写

Matlab

脚本来自动控制合闸时刻，例如：

%
控制合闸时刻示例代码
sim('transformer_model',
tclose+0.1]);
进行仿真

这样就能清晰观察到不同合闸时刻对励磁涌流的影响，有助于我们研究如何在保护装置中识别和应对励磁涌流。

二、变压器保护内部、外部故障时的比率制动仿真

比率制动保护是变压器保护中常用的一种方式，能有效区分内部和外部故障。

模型搭建

在上述变压器模型基础上，添加故障设置模块。

在内部故障时，可以通过短接变压器绕组的方式模拟，外部故障则在变压器外部线路上设置短路故障。

比率制动原理实现代码

比率制动保护原理可以通过如下简单代码实现（假设已经获取到差动电流

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3px;">Ir）：

Krel
=
disp('保护动作，判定为内部故障');
else
disp('保护不动作，判定为外部故障');
end

仿真分析

运行仿真，当内部故障时，差动电流会快速上升，制动电流相对较小，满足保护动作条件，保护装置应可靠动作。

而在外部故障时，差动电流较小，制动电流较大，保护装置不应动作。

通过这种方式，可以验证比率制动保护在不同故障情况下的有效性。

三、变压器绕组内部故障的仿真

模型搭建

精确模拟变压器绕组内部故障需要更详细的变压器模型，我们可以使用

“Transformer

模块的改进版本，通过设置绕组内部短路电阻等参数来模拟不同程度的绕组内部故障。

仿真分析

观察故障发生时变压器的电流、电压等电气量变化。

例如，故障相电流会急剧增大，电压会下降。

利用

Simulink

的数据分析功能，可以绘制出这些电气量随时间的变化曲线，帮助我们直观地了解绕组内部故障的特征，为进一步优化保护策略提供依据。

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Matlab/Simulink在变压器微机继电保护中的应用举例

1.对变压器空载合闸时励磁涌流，变压器保护内部，外部故障时的比率制动以及变压器绕组内部故障的仿真进行举例说明

2.所有仿真均基于具有双侧电源的双绕组变压器电力系统

Matlab/Simulink

的仿真举例，我们对变压器在不同工况下的运行特性以及微机继电保护的原理和实现有了更深入的认识，为实际电力系统中变压器保护的设计和优化提供了有力的支持。

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