孫浩

摘要：介紹了具有圖形用戶界面的發(fā)電機縱聯(lián)差動保護實驗的設計。該實驗包括Simulink建模、GUI界面設計，學生可以直觀地觀察不同情況下保護動作電流和制動電流的波形，判斷保護的動作情況。通過仿真實驗可以加深學生對理論知識的理解，有效提高教學效果。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機;GUI;差動保護

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0169-02

繼電保護裝置是電力系統(tǒng)不可或缺的組成部分，作為電力系統(tǒng)的安全屏障，是電力系統(tǒng)安全運行的重要保證?！峨娏ο到y(tǒng)繼電保護》課程是電氣工程及其自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課，該課程概念抽象，理論復雜，有一定的難度，并且具有理論性和實踐性并重的特點。因此，本文使用Matlab的人機交互圖形用戶接口（Graphical User Interface，GUI）設計發(fā)電機縱聯(lián)差動保護仿真實驗，激發(fā)學生的學習興趣，加深對繼電保護原理知識的理解。

1 實驗原理

發(fā)電機定子繞組發(fā)生相間短路故障時，繞組中將會出現(xiàn)很大的短路電流，對發(fā)電機危害嚴重，并且發(fā)電機及其引出線的故障中也是相間短路故障最多，是發(fā)電機保護研究重點之一，廣泛采用具有比率制動特性的縱聯(lián)差動保護作為發(fā)電機內(nèi)部相間短路的主保護[1]。

2 實驗內(nèi)容與結(jié)果分析

利用MATLAB的Simulink建立發(fā)電機定子回路故障和保護的仿真模型，采用GUI來實現(xiàn)實驗界面設計。

發(fā)電機定子回路故障的仿真模型如圖1所示。

為便于設置故障點，將發(fā)電機的各相電動勢和阻抗均劃分為兩部分，故障模塊Fault動作時，對發(fā)電機繞組發(fā)生相間短路故障進行仿真;故障模塊Fault1動作時，對發(fā)電機外部發(fā)生相間短路故障進行仿真。

建立A相保護元件的仿真模型[2]如圖2所示。

設計GUI界面，通過編程實現(xiàn)對所建模型的調(diào)用，在GUI界面上輸入?yún)?shù)，選擇發(fā)電機AB相定子繞組發(fā)生兩相短路故障，運行界面如圖3所示。選擇外部AB兩相短路故障，運行界面如圖4所示。

圖3相間短路故障選擇為AB相定子繞組短路，可以看出動作電流明顯遠大于制動電流，保護動作。圖4相間短路故障選擇為發(fā)電機外部AB相短路，可以看出動作電流很小，遠小于制動電流，保護不動作。仿真實驗結(jié)果與理論分析相符。

3 結(jié)語

縱聯(lián)差動保護是發(fā)電機內(nèi)部相間短路的主保護，通過該仿真實驗，可以比較發(fā)電機內(nèi)部繞組相間短路和外部相間短路不同故障條件下，系統(tǒng)不同參數(shù)時，保護動作電流和制動電流的關(guān)系，引導學生思考判斷保護的動作情況，實現(xiàn)抽象的原理以直觀、具體的形式呈現(xiàn)，有助于加深學生對保護原理的理解，提高教學效果。

參考文獻

[1] 張保會，尹項根.電力系統(tǒng)繼電保護[M].第2版.北京：中國電力出版社，2010.

[2] 于群，曹娜.電力系統(tǒng)繼電保護原理及仿真[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.