[发明专利]在PSCAD中实现故障起始角控制及自动遍历的方法

说明书

本发明公开了一种在PSCAD中实现故障起始角控制及自动遍历的方法，属于电力系统故障仿真领域。本发明通过计算期望故障起始角γ在给定频率f下所对应的时间间隔△t以及检测过零点时刻t_cr的方法，达到在故障起始角γ所对应绝对时刻触发故障的目的，实现在故障仿真中的故障起始角准确控制。本发明还通过设置故障起始角的变化范围及变化步长，利用“多重运行元件”在PSCAD中实现故障起始角的自动遍历和批量仿真。

技术领域

本发明属于电力系统故障仿真领域，具体涉及一种在PSCAD中实现故障起始角控制及自动遍历的方法。

背景技术

在继电保护研究中，往往需要考虑不同故障起始角对算法的影响。故障起始角是指电力系统发生故障时，故障开始时刻相对于前面最近的、由负到正过零点的角度。通过研究不同故障起始角下的故障特性，可以明确故障起始角对继电保护算法的影响程度，并有望在此基础上形成不受故障起始角影响的新保护判据，从而进一步提高继电保护整体水平。

目前在以下场合需要研究故障起始角对继电保护算法的影响：

(1)行波保护。在故障起始角接近0°时发生故障，行波信号微弱，行波保护无法可靠工作。因此，必须通过设置故障起始角接近0°的实验，研究行波保护的性能。

(2)小电流接地系统的单相接地选线。不同故障起始角将会对小电流接地系统单相接地故障时的暂态零序电流幅值产生较大影响，影响利用暂态零序电流幅值的接地选线算法正确性和灵敏度。因此，需要通过设置不同故障起始角，对故障选线算法进行实验验证。

(3)电流互感器饱和。故障电流中的非周期分量是导致电流互感器饱和的直接因素，非周期分量的含量又与故障起始角密切相关，因此，可以通过在实验中设置不同的故障起始角，间接研究电流互感器的饱和特性。

(4)空投变压器的励磁涌流。空投变压器将会产生幅值巨大的励磁涌流，有效抑制励磁涌流的措施是选相合闸，即在电压的给定角度合闸，验证选相合闸算法性能时，必须建立合闸角度可控的实验模型。空投变压器选相合闸的角度控制与故障起始角控制的方法是完全一致的。

由此可见，故障起始角是涉及多个继电保护算法的共性基础问题，有必要研究简单、有效的故障起始角控制方法，用于高效的实验研究。

目前，对故障起始角的实验研究手段主要是动模实验和数字仿真。动模实验虽然可以更加真实的模拟物理设备，但是设备昂贵、参数设置不便，特别是难以精确控制故障起始角。

相比之下，数字仿真优势明显。PSCAD作为专业的数字仿真软件，被广泛用于电力系统的故障仿真领域研究。但是在PSCAD中对故障起始角进行仿真研究时，尚存以下问题，严重影响仿真精度和效率：

(1)在进行故障起始角仿真研究时，通常是设置“故障控制元件”中的“故障发生时刻”参数项后，在随机的故障起始角下触发故障，无法直接、准确的设定所要求的故障起始角数值，这种实验方法存在较大的故障起始角仿真误差。

(2)在研究不同故障起始角下的故障特性，且需要做大批量仿真时，通常采用手动改变参数的方式，即每次手动修改“故障控制元件”中的“故障发生时刻”参数项，这种实验方法，效率极低。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种在PSCAD中实现故障起始角控制及自动遍历的方法。本发明通过计算期望故障起始角γ在给定频率f下所对应的时间间隔△t以及检测过零点时刻t_cr，达到在故障起始角γ所对应绝对时刻触发故障的目的。本发明还通过设置故障起始角的变化范围及变化步长，利用“多重运行元件”在PSCAD中实现故障起始角的自动遍历和批量仿真。

本发明采用的具体技术方案如下：