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三段式电流保护Matlab/Simulink仿真分析 图1所示的35kV电力系统，电源电压为35kV，电源最大和最小等效电抗分别为XS.max=9Ω，XS. min=6Ω，线路电抗为XAB=10Ω，XBC=24Ω；线路AB的最大负荷电流为100A，线路BC的最大负荷电流为80A，线路BC的过电流保护时限为1.0s。 报告内容包含： ①理论分析； ②整定计算； ③仿真模型搭建过程及参数设置； ④线路不同位置发生故障时的仿真分析；

直接上干货，咱们来聊聊三段式电流保护在35kV系统中的实战应用。先看系统参数：电源电压35kV，XS.max=9Ω、XS.min=6Ω，线路AB电抗10Ω、BC电抗24Ω，BC段过电流时限1.0秒。这系统要是出故障，保护装置怎么动作？别慌，跟着我边算边仿。

一、保护整定怎么玩？

先算BC线路的过电流保护。取可靠系数1.2，动作电流IOP=1.2×80A=96A。时间阶梯Δt=0.5s，所以BC段过电流时间定值就是1.0+0.5=1.5s？别急，这里有个坑——负荷电流要考虑自启动系数。正确姿势是IOP=Krel×Kss×IL.max=1.2×2×80=192A（取Kss=2）。

速断保护更要命。AB线路末端三相短路电流：

I_kB.max = 35e3/(sqrt(3)*(6+10)) ≈ 1250A //最大运行方式 I_kB.min = 35e3/(sqrt(3)*(9+10)) ≈ 1075A //最小运行方式

速断定值取I段不伸出本线路，所以IOP.I=Krel×IkB.max=1.3×1250=1625A。但实际应用中要注意：如果相邻线路阻抗变化大，得用分支系数修正。

二、Simulink建模手把手

打开Simulink，拖入Three-Phase Source模块，参数设置：

Voltage = 35e3; X/R ratio = 10; //根据XS.min=6Ω换算 Base voltage = 35e3;

线路建模用PI Section Line，AB段参数：

Positive sequence R = 0; //纯电抗线路 Positive sequence X = 10; Number of pi sections = 5; //提高模型精度

保护模块是关键。用Directional Overcurrent Relay，参数配置示例：

//速断保护 Pickup current = 1625; Time dial = 0; //瞬时动作 //限时速断 Pickup current = 1075*1.2=1290A; //按最小短路电流整定 Time delay = 0.3s; //时间阶梯 //过电流 Pickup current = 192A; Time delay = 1.5s;

记得在Powergui里设置仿真为Phasor模式，步长0.001s，这样既能保证速度又能捕捉暂态。

三、故障仿真翻车现场

在AB线路中点设置三相短路，仿真结果惊了：速断0.02秒动作，限时速断0.35秒跳闸。等等，这不符合预期啊！翻看波形发现，实际短路电流只有1500A，比计算的1625A小。原来系统运行在最小方式下，XS=9Ω导致短路电流下降。这说明速断保护存在死区——解决方法是在限时速断里加入低电压闭锁。

换到BC线路末端短路时更刺激：过电流保护1.52秒动作，但上一级的AB线路限时速断0.8秒就抢先动作。这就是误动！问题出在整定计算时没考虑分支系数。修正方法是用电流分布系数Kb=1+(XBC/XAB)=1+24/10=3.4，重新计算IOP.II=Krel×IkC.min/Kb=1.2×890/3.4≈314A。

最后来个骚操作：用Matlab脚本批量测试故障点

for pos = 0:0.1:1 set_param('model/Fault','Location',num2str(pos)); simout = sim('model'); trip_time(pos*10+1) = simout.tripTime; end plot(0:0.1:1, trip_time); xlabel('故障位置比例'); ylabel('动作时间(s)');

这个曲线图能直观显示保护范围的重叠情况。特别注意0.8-1.0位置段可能出现保护越级，此时需要调整时间阶梯或引入方向元件。

搞完这一套，终于明白现场调试为什么总要带继保测试仪了——理论计算只是开始，实际系统运行中的阻抗变化、负荷波动、CT误差都是坑。下次再碰到保护误动，先查整定值是不是纸上谈兵，再查仿真模型有没有考虑分布参数，这才是工程师的自我修养。