PSCAD的电力系统仿真大作业3
PSCAD在电力系统电磁暂态仿真的应用
引言电力工业是国民经济发展的基础工业。
随着经济建设的发展，发电设备的容量也在相应增大。
为了更好的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，我们应该考虑任何电力系统故障的情况，并加以研究。
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。
在供电系统中，短路冲击电流会使两相邻导体间产生巨大的电动力，使元件损坏；大的短路电流将使导体温度急剧上升，会使元件烧毁；阻抗电压大幅下降，影响系统稳定性。
发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。
所以有必要对电力系统电磁暂态进行研究。
目前，电力系统暂态分析的研究理论已越来越完善，但基本上是通过建立数学模型，并解数学方程来分析的。
这让我们很难理解其推导过程，所以很有必要利用直观的方法来分析并得出相同的结论。
本设计利用PSCAD软件建立了简单电力系统和复杂电力系统两个仿真模型。
简单电力系统模型包括：同步发电机模型、负荷模型等；复杂电力系统模型包括：同步发电机模型、变压器模型、输电线模型、负荷模型等。
本设计通过运用EMTDC模块对电力系统仿真进行计算，并分析其电磁暂态稳定性，其中计算了发生四类短路故障时的暂态参数，并对其分析比较，来研究电力系统的这四类短路之间的异同和暂态对电力系统的影响。
通过此次设计进一步巩固和加强了四年来所学的知识，并得到了实际工作经验。
设计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。
在设计中逐步掌握了查阅，运用资料的能力，总结了四年来所学的电力工业的相关知识，为日后的工作打下了坚实的基础。
由于我在知识条件等方面的局限，仍存在许多不足，但在指导老师和学院大力支持和帮助下，已有相当大的改进，在此表示衷心的感谢。
第一章绪论1.1 电力系统分析简介运用数字仿真计算或模拟试验的方法，对电力系统的稳态方式和受到扰动后的暂态行为进行考察的分析研究。
对规划、设计的电力系统，通过电力系统分析，可选择正确的系统参数，制定合理的电力系统方案；对运行中的电力系统，借助电力系统分析，可确定合理的运行方式，进行系统事故分析和预想，提出防止和处理事故的技术措施。
如何利用CAD进行电力系统设计与仿真
如何利用CAD进行电力系统设计与仿真电力系统的设计与仿真是电力工程中重要的环节之一，能够帮助工程师更好地理解电力系统的特性和性能。
在过去，电力系统设计与仿真常常需要依靠繁琐的手工计算和绘图，效率低下且容易出错。
然而，随着计算机辅助设计（CAD）技术的发展，工程师们现在可以利用CAD软件来进行电力系统设计与仿真，大大提升了工作效率和准确性。
在开始使用CAD软件进行电力系统设计与仿真之前，首先需要掌握一些基本的技巧和知识。
以下是一些常用的CAD技巧，可以帮助您更好地进行电力系统设计与仿真：1. 熟悉CAD软件界面和功能：不同的CAD软件可能有不同的界面和功能布局，熟悉软件界面和常用功能是使用CAD软件的基础。
通常，CAD软件提供了绘图工具、图层管理、坐标系设置等功能，您需要了解这些基本操作。
2. 绘制线路图：电力系统设计与仿真通常需要绘制大量的线路图，您可以使用CAD软件的绘图工具来绘制电力线路和设备。
特别需要注意的是，绘制线路图时要准确使用坐标系，确保线路图的比例和位置是正确的。
3. 添加符号和标注：为了使线路图更加清晰和易于理解，您可以使用CAD软件的符号库和文字工具添加符号和标注。
符号库中包含了电力系统中常用的设备和元件符号，文字工具可以用来添加设备参数和注释。
4. 创建和编辑电力系统模型：CAD软件通常支持三维建模和编辑功能，您可以使用这些功能来创建和编辑电力系统模型。
通过创建三维模型，您可以更加直观地了解电力系统的构造和布局，在进行仿真时也更加方便。
5. 进行电力系统仿真：一旦完成了电力系统的设计和建模，您可以利用CAD软件提供的仿真功能进行电力系统仿真。
仿真功能可以帮助您预测电力系统的性能和行为，优化设计方案。
通过调整电力系统模型和参数，您可以尝试不同的方案和策略，找到最优的方案。
此外，还有一些CAD软件专门针对电力系统设计与仿真开发的插件和工具，例如AutoCAD Electrical和Electrical CAD等。
PSCAD教程08-应用PSCAD进行直流输电系统仿真研究
应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
多实例化组件(MIM)技术
PSCAD X4之前所有版本中的组件(module)缺乏多实例化能 力，即一个组件定义只能有一个实例。X4版本通过完全重 新设计PSCAD的程序结构，使其成为更朝向以数据为中心 的模型，从而具备了提高多实例化组件的能力。
无插值时的二极管电流
由于时间步长固定，若器件动作处于时间步长间隔中，只 有等到下一时间步长时程序才能体现出此事件。此时将造 成仿真错误 。
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
解决方法： 缩短仿真步长—仿真时间延长、内存需求增大， 不能根本性解决问题。 变步长仿真—检测到开关动作事件时，划分仿真步长为 更小的时间间隔。不能避免虚假电压和电流尖峰。 插值方法—具有更快的速度和更高的精度。能在采用较大时 间步长的情况下更精确地对任何开关事件进行仿真。
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
平波电抗器
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
6. 滤波器（Filter）
减小注入交、直流系统谐波的设备 种类: 交流滤波器， 直流滤波器 有源滤波器； 无源滤波器：单调谐滤波器 双调谐滤波器 高通滤波器
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究进行高压直流输电系统仿真研究应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究主要内容?一高压直流输电系统的主要元件?二相关元件的pscad模型?三高压直流输电系统运行与控制第2页?四高压直流输电系统的pscad仿真应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究交流母线换流站i平波电抗器直流平波电抗器直流滤波器交流母线换流交流母线换流变压器换流站ii换流变压器换流变压器一高压直流输电系统的主要元件第3页交流系统交流系统i无功补偿设备交流滤波器无功补偿设备交流滤波器直流线路vdi滤波器桥i变压器断路器桥ii交流系统交流系统ii无功补偿设备无功补偿设备交流滤波器交流滤波器vdii应用pscad进行高压直流输电系统仿真研究1
基于PSCAD的微电网控制系统建模与仿真
基于PSCAD的微电网控制系统建模与仿真PSCAD软件是电力系统仿真软件中的一种，它可以用于设计、分析和优化电力系统的控制系统。
微电网是一种能够让多种不同的能源设备和负载集成在一起的电力系统，其控制和管理对于实现微电网功率均衡和优化非常关键。
因此，本文将介绍如何使用PSCAD软件来建模和仿真微电网控制系统。
第一步，建立微电网模型。
在PSCAD中创建新项目后，选择微电网模型的拓扑结构，包括各种能源源（太阳能光伏发电、风能发电等）和负载（家庭、工厂等）。
将拓扑结构中所有的能量汇（如充电电池、ESSE等）布置在一个区域内，充当能量存储和管理的中心。
在模型设置中，设置各种能源源的容量、负载需求、电池充放电等参数。
第二步，建立微电网控制系统。
将微网设计中的器件或系统连接起来，实现对微电网的控制和管理。
利用PSCAD提供的控制器和信号处理器建立微网的分级控制系统。
根据需要，加入分布式控制算法、能量管理算法和负载控制算法等实现微电网的自动管理。
第三步，仿真并测试微电网控制系统。
使用PSCAD中的仿真功能验证微电网控制系统的功能和性能。
为了优化微电网，可以通过调整控制系统参数来达到更好的功率均衡和能量管理效果。
通过对微电网的仿真，可以对微电网的性能进行全面的评估。
例如，可以确定微电网的电池容量是否足够、是否可以满足负载要求等。
在模拟期间，可以观察模型中多个部件之间的交互，并使用数字仪表板和时间响应曲线记录电力系统中的电量和电压。
在仿真结束后，还可以使用PSCAD生成仿真报告，分析系统的性能指标并评估系统的性能。
总之，PSCAD可以用于微电网控制系统的建模、仿真和优化，可以帮助使用者快速、高效地评估微电网性能和控制系统的优化。
据此，未来微电网的发展将会有更加广阔的前景。
数据分析是现代社会中必不可少的方法之一，可以通过数据分析的结果在各种领域中做出更好的决策。
下面我们将列举一些相关数据进行分析。
首先，我们来看全球各大洲的能源消耗情况。
基于PSCAD的高压直流输电系统建模和仿真
基于PSCAD的高压直流输电系统建模与仿真摘要：为了配合高压直流输电系统在我国的发展，介绍了高压直流输电系统的基本结构和工作原理，运用PSCAD仿真软件分别建立、分析了HVDC系统的简化模型和CIGRE的HVDC 标准测试系统模型，对四种故障下的暂态响应进行仿真计算，仿真结果表明交直流系统中的任何故障都会使直流输电控制系统的控制模式发生快速切换，且其响应速度很快，即使在交流系统故障未切除的很短时间内，直流控制系统也已能达到一种稳定的控制模式。
关键词：高压直流输电(HVDC)；电流源型换流器；PSCAD；PWM；标准测试系统0 引言高压直流输电今年来发展很快，是我国重要的区域联网方式。
文献[1]指出，我国已建成了世界上第一个±800kV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程，且计划在2020年前投运的直流输电工程将超过30个，学习和掌握直流输电技术成为电力电子技术领域及电力工程领域工作人员不可缺少的知识构成。
本文利用PSCAD仿真软件对HVDC系统进行了由简单到复杂的建模和仿真，对其运行特性进行观测和研究，是在高压直流输电课程的学习之后的总结与提升，为以后的深入学习奠定基础。
在简化模型中，直流输电系统简化为以不可控整流器、平波电抗器和逆变器相连接的交流电源，逆变器的触发脉冲由PWM调制生成，观测整流输出电流和逆变输出电压。
在较复杂的CIGRE的直流输电标准测试系统模型中，采用可控的双桥12脉动换流器作为整流器和逆变器，观测交直流侧电压、电流。
1 HVDC系统简介4图1 长距离式HVDC系统主接线1—交流系统2—换流变压器3—脉动换流器4—平波电抗器5—交流滤波器6—直流滤波器高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路和将直流电变换为交流电的逆变器三部分构成，因此从结构上看，高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。
到目前为止，工程上绝大部分直流输电的换流器(又称换流阀，包含整流器和逆变器)由半控型晶闸管器件组成，称采用这种换流器的直流输电为常规高压直流输电。
基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究
基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究摘要电磁暂态的研究主要是针对电力系统出现故障时对系统参数进行分析。
本文根据电力系统的故障分析理论，运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC和系统仿真软件MATLAB，以双电源供电系统为模型分别对其进行了单相接地、两相相间短路及三相接地故障条件下的电磁暂态仿真分析，通过仿真结果比较，得出两种仿真环境下的仿真波形几乎一致，与故障分析算例基本吻合，这说明这两种仿真环境都适用于电力系统的电磁暂态仿真，但在故障设置方面，PSCAD的设置更为灵活方便。
同时，由PSCAD建立一个简单的交直流传输系统为模型，根据PSCAD-MATLAB接口技术原理，实现了接口环境下的电磁暂态仿真研究，这说明了PSCAD-MATLAB接口仿真技术在电磁暂态分析中的有效性。
关键字：电磁暂态；PSCAD；MATLAB；接口技术The simulation study for electromagnetic transient in powersystem based on PSCAD and MATLABAbstractElectro-magnetic transient research mainly aims at power system which for analysis of system parameters when it is malfunctioning. Based on the theory of fault analysis in power system, the usage of Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients in DC system and Matrix Laboratory, as well as the model of two-source supply system, this paper mainly illustrates the simulation for electromagnetic transients through the application of a variety of faults, such as single-phase earth fault, inter-phase short circuit, andthree-phase grounding fault. By the comparison of simulation outcomes, it showed that the simulation waveforms under two kinds of simulation environment does almost unanimously which is similar to the example of fault analysis, the two simulation environments are suitable for the research of electromagnetic transients in power system. But in fault setting, the setting of PSCAD is more agile and convenient . Meanwhile, it presented the implementation of the simulation study for electromagnetic transient with the basis of the principle ofPSCAD-MATLAB interface techniques and the model established by PSCAD of a simple AC/DC transmission system, which has shown that the effectiveness of PSCAD-MA TLAB interface techniques in the study of electromagnetic transients.Key words: electromagnetic transients; PSCAD; MATLAB; interface techniques目录摘要 (I)Abstract (II)第一章概述 (1)1.1 国内系统事故概况 (1)1.2 电力系统的电磁暂态数字仿真概述 (2)1.3 本文主要工作 (3)第二章电力系统的故障分析 (5)2.1 电力系统的故障介绍 (5)2.1.1 电力系统的短路故障概念和分类 (5)2.1.2 电力系统的短路故障原因及其危害 (6)2.2 电力系统的不对称故障分析方法—对称分量法 (7)2.2.1 对称分量法原理 (7)2.2.2 对称分量法的应用 (8)2.2.3 正序等效定则 (10)第三章基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的电磁暂态仿真设计 (12)3.1 PSCAD/EMTDC的工作环境介绍 (12)3.2 MATLA的工作环境介绍 (15)3.3 基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真设计 (19)3.3.1 基于PSCAD交流电力网络的模型建立 (19)3.3.2 基于MA TLAB交流电力网络的模型建立 (24)3.3.3电力系统的故障设置 (28)3.3.4时域仿真分析 (30)第四章基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的电磁暂态接口仿真研究 (32)4.1 PSCAD和MATLAB的接口技术介绍 (32)4.1.1 接口技术的背景 (32)4.1.2 接口技术原理及接口的实现过程 (33)4.2 基于PSCAD-MA TLAB的电力系统电磁暂态仿真 (35)4.2.1 基于PSCAD的交直流系统的模型建立 (35)4.2.2 电力系统的故障设置 (39)4.2.3 PSCAD-MA TLAB的接口环节 (40)4.2.4 时域仿真分析 (41)4.2.5 接口仿真分析 (43)第五章结束语 (51)参考文献 (52)附录A (54)附录B (58)致谢 (62)第一章概述1.1 国内系统事故概况我国电力系统是世界上发展非常迅速的系统。
实验三 PSCAD故障建模及仿真一
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1.安装并启动软件， 选择 File/New， 新建一个以学号********命名的项目文件， 保存在桌面。 2.构造电气主接线图 （1）在 Master Library 库中找到所需的元件或模型，复制并粘贴到空白工作区，所需原件有 三相电压源、断路器和架空线路，如下图 2 所示。
图 2.1 三相电压源
图 2.2 断路器
图 2.3 架空线
图 3 所示，鼠标移动到 工作区后，移动鼠标进行连线。
图3 （3）设置线路参数 如下图 5，图 6 所示。
连线按钮（图中红圈处按钮）
图5
图6
2
（4）设置短路 假设在线路末端出口处发生单相接地故障， 在元件库中选取如下图 7 所示的故障模型， 并对故障参数进行设置，如图 8 所示。
图 10 实验结果
图 11 仿真波形
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五.实验结果分析与总结 通过图 11 可以看出，当系统运行到 0.2s 时，故障发生，持续时间也为 0.2s，相电压与 相电流在故障被排除后恢复到了正常运行状态。 通过本次试验我初步了解了利用 PSCAD 进行电力系统故障仿真的基本方法和操作步 骤，通过实验操作得到的仿真波形与理论分析结果相同。 六.实验思考题 1.电力系统由哪些部分组成？ 答：电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电 能并输送和分配到用户的一个统一系统。 输电网和配电网统称为电网， 是电力系统的重要组 成部分。 发电厂将一次能源转换成电能， 经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备， 从而完成电能从生产到使用的整个过程。 电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装 置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为二次系统） 。 2.附录中的线路参数和 Bergeron 模型中需输入的参数如何转化？ 答：附录中的线路参数如下图 12 所示
基于PSCAD调用MATLAB的电力系统电磁暂态仿真
２０１７年东北电力技术ＮＯＲＴＨＥＡＳＴＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ专论基于ＰＳＣＡＤ调用ＭＡＴＬＡＢ的电力系统电磁暂态仿真田汝冰１，朱时雨２，吉炫颖１，朴永鑫１（１．国网通化供电公司，吉林㊀通化㊀１３４００１；２．国家电网公司东北分部，辽宁㊀沈阳㊀１１０１８０）摘要：随着社会的不断发展，电力系统逐渐发展成为一个大规模㊁时变的复杂系统，因而对电力系统仿真分析软件的要求也不断提高㊂介绍了电磁暂态分析程序ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与数学模型软件包ＭＡＴＬＡＢ的基本概况及优点，鉴于ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口能综合两者的优点，详细阐述了两者互联的原理及实现方法㊂在ＰＳＣＡＤ中建立了一个简单的电力系统供电模型，根据ＰＳＣＡＤ－ＭＡＴＬＡＢ接口技术原理，实现了接口环境下的电磁暂态仿真研究㊂通过仿真结果比较，得出２种仿真环境下的仿真波形几乎一致，说明了ＰＳＣＡＤ－ＭＡＴＬＡＢ接口仿真技术在电磁暂态分析中的有效性㊂关键词：电力系统仿真；ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；接口［中图分类号］ＴＭ７４３㊀［文献标志码］Ａ㊀［文章编号］１００４－７９１３（２０１７）１０－０００１－０４ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＴｒａｎｓｉｅｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢＣａｌｌｓＰＳＣＡＤｉｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴＩＡＮＲｕｂｉｎｇ１，ＺＨＵＳｈｉｙｕ２，ＪＩＸｕａｎｙｉｎｇ１，ＰＩＡＯＹｏｎｇｘｉｎ１（１．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＴｏｎｇｈｕａＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｔｏｎｇｈｕａ，Ｊｉｌｉｎ１３４００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＮｏｒｔｈｅａｓｔＢｒａｎｃｈｏｆＳｔａｔｅＧｒｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ１１０１８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｏｃｉｅｔｙ，ｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｏａｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅａｎｄｔｉｍｅ⁃ｖａｒｙｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｇｒｉｄ．Ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｓｈｏｕｌｄｈａｓｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｏｆｉｌｅａｎｄａｄ⁃ｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｇｒａｍＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣａｎｄｔｈｅｍａｔｈｍｏｄｅｌｓｏｆｔｗａｒｅｐａｃｋａｇｅＭＡＴＬＡＢ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒ⁃ｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣａｎｄＭＡＴＬＡＢｉｓａｂｌｅｔｏｔａｋｅｆｕｌｌａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｉｒｍｅｒｉｔｓ，ｔｈｕｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｈｅｉｍ⁃ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｓｉｍｐｌｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｕｓｉｎｇＰＳＣＡＤａｎｄｉｔｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＰＳＣＡＤ⁃ＭＡＴＬＡＢｉｎｔｅｒｆａｃｅ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈｅｗａｖｅｆｏｒｍｓｕｎｄｅｒｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｄｏｅｓａｌｍｏｓｔｕｎａｎｉｍｏｕｓｌｙｗｈｉｃｈｈａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆＰＳＣＡＤ⁃ＭＡＴＬＡＢｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ随着社会的不断进步及科技的不断发展，电力系统也不断扩大和网络化，并逐渐发展成为一个大规模㊁时变的复杂系统，在国民经济中发挥着举足轻重的作用㊂通过建立适当的数学模型来模拟实际电路进行分析变得越来越重要㊂掌握高效的模拟仿真技术对于电力系统工作者进行电力系统规划㊁保护㊁调度及故障研究具有重要的实际意义［１－２］㊂ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ是目前世界上被广泛使用的电力系统仿真分析程序㊂ＰＳＣＡＤ是电磁暂态分析程序，在电力系统分析上能够发挥强大的优势，科研工作者可以在集成的图形环境中建立模型并进行仿真分析［３］㊂ＭＡＴＬＡＢ是数学模型软件包，具有强大的数据分析处理能力以及功能齐备的各种工具箱［４］㊂ＰＳＣＡＤ仿真程序中提供了可供与ＭＡＴＬＡＢ接口的功能，因此可将两者的优点结合起来，使得仿真过程灵活多变，增强电力系统仿真的实用性㊂国内相关文献对接口技术做了一定的研究㊂文献［５］介绍了ＰＳＣＡＤ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口的实现方法㊂文献［６］在ＰＳＣＡＤ中建立接口模型，启动ＭＡＴ⁃ＬＡＢ数学引擎调用Ｍ文件进行仿真分析，验证了两者互联后进行仿真的有效性㊂文献［７］联合ＭＡＴＬＡＢ与ＰＳＣＡＤ提供的接口元件，搭建了ＳＶＣ控制系统仿真模型，并将其应用到ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ㊀东北电力技术２０１７年仿真模型中，通过仿真证明了该方法的可行性和仿真模型的正确性㊂本文主要介绍了ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ各自的仿真特点，并详细分析了ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口原理及其实现方法㊂最后通过仿真算例验证了两者接口的有效性和可行性㊂为接口功能的进一步发展提供了一定的理论依据㊂１㊀ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ概述ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ程序广泛应用于电力系统相关仿真分析中，具有非常完善的ＥＭＴＤＣ元件模型库和功能，能够用以研究电力系统中交直流方面的问题，也可以进行电力电子器件仿真分析，具有非线性控制的多功能仿真工具㊂ＰＳＣＡＤ是ＥＭＴＤＣ的前置处理程序，具有较好的可视界面，用户可以在该图形界面上搭建所需电力系统方面的相关模型并配置各元件的参数值，ＰＳＣＡＤ程序运行时通过ＦＯＲ⁃ＴＲＡＮ编译器进行编译㊁连接，仿真结果随着ＰＳＣＡＤ程序运行的进度在ＰＬＯＴ中实时生成曲线，用户可根据仿真曲线来验证结果是否合理，因而使该软件更加人性化，方便广大用户使用㊂ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ仿真程序能应用于电力系统时域和频域方面的仿真，在电网受到扰动或有关参数发生变化时，计算和分析电网中相应参数随时间变化的规律，即交流系统的谐波研究㊁暂态扭矩的分析㊁直流系统的启动㊁直流系统换相方法研究㊁串联或并联的多端输电系统的电磁暂态仿真㊁同杆架设的交直流电路的相互影响等㊂以数据计算和处理闻名的ＭＡＴＬＡＢ是当前国际认可的优秀科技应用软件之一，包括ＭＡＴＬＡＢ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ两大部分㊂ＭＡＴＬＡＢ是以矩阵运算为基础，把计算机可视化程序设计融入到交互的工作环境中，可实现建模仿真㊁工程数据分析和计算㊁算法研究等功能；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是ＭＡＴＬＡＢ所提供的内置仿真程序，用以对动态系统进行建模㊁仿真和分析，具有非线性控制的动态系统多功能仿真工具㊂它挂接在ＭＡＴＬＡＢ环境上，以ＭＡＴＬＡＢ强大的计算分析能力为基础，利用直观的仿真模型元件进行仿真分析和计算㊂另外，为了更加有利于仿真建模，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ提供了各种仿真工具箱，并不断扩展和完善，自电力系统模块集（ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＢｌｏｃｋ）推出后，使得Ｓｉｍｕｌｉｎｋ在电力系统领域的应用日趋完善［８］㊂２㊀ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口原理分析ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ主要应用于电力系统仿真，ＭＡＴＬＡＢ数据分析能力强，两者各具优点且具有互补性，因而可考虑将两者结合起来增强电力系统仿真的实用性㊂ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口的实现方法主要有以下两种㊂ａ．用户可根据需要编写Ｍ文件来定义所需元件模型，并通过ＭＡＴＬＡＢ引擎调用Ｍ文件将这些自定义模型与ＰＳＣＡＤ中的元件模型进行连接㊂ｂ．用户可根据需要利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的数学和控制功能模块搭建模型，通过在ＰＳＣＡＤ中建立自定义接口元件实现与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的互联㊂ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ的接口原理图如图１所示㊂利用ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ接口主要是兼顾两者优点，搭建相应模型并同时运行及完成它们之间数据㊁控制信息的交换，实现两者协同仿真的目的㊂假设ＰＳＣＡＤ中搭建的模型通过接口有ｍ个输入变量和ｎ个输出变量㊂将ＰＳＣＡＤ中的ｍ个数据通过外部接口传输到ＭＡＴＬＡＢ中㊂充分发挥ＭＡＴＬＡＢ强大的数据处理及分析能力，经过分析运算，将得到的ｎ个运算结果反映到ＰＳＣＡＤ中，最后得出所需的数据结果㊂因此，根据需要在ＰＳＣＡＤ中搭建电力系统模型并利用ＭＡＴＬＡＢ中的控制条件㊁分析算法就可以得到相应的仿真数据及其分析结果㊂图１㊀ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ接口原理在ＰＳＣＡＤ界面中建立自定义元件模型，其通过该元件与外部数据进行交换㊂ＰＳＣＡＤ内包含ＤＳ⁃ＤＹＮ（数字仿真动态子程序）和ＤＳＯＵＴ（数字仿真输出子程序）２个Ｆｏｒｔｒａｎ文件，通过编写ＤＳＤＹＮ和ＤＳＯＵＴ文件的代码来实现自定义元件与ＰＳＣＡＤ程序中的数据交换㊂２ １㊀ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ接口原理同其它仿真工具的语言编码相比，ＭＡＴＬＡＢ语言具有语法简单㊁容易调试㊁人机交互性强等优点㊂因此，用户可以方便根据研究需要来编写ＭＡＴＬＡＢ程序中的Ｍ文件定义元件模型㊂ＥＭＴＤＣ库文件中提供了与ＭＡＴＬＡＢ的接口子程序ＭＬＡＢ＿ＩＮＴ，通过它可以启动ＭＡＴＬＡＢ数据引擎调用Ｍ文件㊂２０１７年田汝冰，等：基于ＰＳＣＡＤ调用ＭＡＴＬＡＢ的电力系统电磁暂态仿真接口程序的相关参数包括Ｍ文件的名称㊁保存路径以及输入变量格式定义㊂ＥＭＴＤＣ程序运行时将在每个执行周期由ＤＳＤＹＮ直接调用接口程序，以此来启动ＭＡＴＬＡＢ并运行相应的仿真程序，ＭＡＴ⁃ＬＡＢ运行期间实时将其运算结果通过接口元件送至ＰＳＣＡＤ，并在ＰＳＣＡＤ实时生成仿真曲线㊂这样，ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ就紧密地结合起来，实现用户所需的仿真目的㊂ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ的接口内部结构如图２所示㊂图２㊀ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ接口内部结构２ ２㊀ＰＳＣＡＤ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口原理为了更好发挥ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ语言的接口技术优点，可以考虑将Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的数学模块和控制功能模型应用到ＰＳＣＡＤ程序中㊂ＥＭＴＤＣ库文件中提供了与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口子程序ＳＩＭＵＬＩＮＫ＿ＩＮＴ，这就为实现ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ语言的接口技术提供了条件㊂为了实现与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口，可在ＰＳＣＡＤ仿真程序中搭建自定义接口元件，通过该接口元件调用接口子程序ＳＩＭＵＬＩＮＫ＿ＩＮＴ，并利用Ｆｏｒｔｒａｎ的接口功能启动ＭＡＴＬＡＢ引擎而打开Ｓｉｍｕｌｉｎｋ文件㊂然后把ＥＭＴＤＣ里面的仿真数据通过ＷｏｒｋｓｐａｃｅＩ／Ｏ传递给Ｓｉｍｕｌｉｎｋ㊂之后再把Ｓｉｍｕ⁃ｌｉｎｋ仿真后的运算结果返回到ＥＭＴＤＣ中，并在ＰＳＣＡＤ实时生成仿真曲线，这样，ＰＳＣＡＤ与Ｓｉｍ⁃ｕｌｉｎｋ就紧密地结合起来，实现用户所需的仿真目的㊂ＰＳＣＡＤ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口内部结构如图３所示㊂图３㊀ＰＳＣＡＤ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口内部结构２ ３㊀接口元件设计接口自定义元件包括Ｇｒａｐｈｉｃ㊁Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ和Ｓｃｒｉｐｔ３个部分的设计，它们之间相辅相成㊂Ｇｒａｐｈｉｃ的功能是用户可根据个人喜好来设计自定义元件的外观，以及修改输入输出数列的名称和维数㊂Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ的作用是提供自定义元件的一些参数的设置㊂这里主要是对ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ路径和文件名以及调用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ文件的速度进行设置㊂脚本代码主要由用户根据需要来完成，自由度较大㊂需要注意的是，由于ＰＳＣＡＤ仿真程序是根据每个变量的名称来区分变量，因此，在设置相应参数时应确保同一变量的名称保持前后一致㊂３㊀仿真分析单相接地短路㊁两相短路以及三相短路是影响电力系统安全稳定运行最常见的故障㊂其中三相短路的危害最大，但其出现的概率相对较低，而单相接地短路最常见，约占短路总故障的６５％［９］㊂本文在ＰＳＣＡＤ仿真软件中搭建了一个简单的供电网络模型来模拟各种短路故障，用以验证ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ接口技术在电力系统仿真分析中的有效性㊂图４所示为一简单的供电系统电路图，现在ＰＳＣＡＤ中按接线图搭建仿真模型并模拟各种短路故障，利用ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ接口对其线路发生故障情况下进行仿真㊂图４㊀系统接线图３ １㊀算例１基于ＰＳＣＡＤ和ＭＡＴＬＡＢ的接口思想，实现ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ的联合仿真，通过接口模块调用ＭＡＴＬＡＢ程序中的Ｍ文件，实现ＭＡＴＬＡＢ的相量图绘制功能㊂以下就故障处发生短路故障的情形，绘制电流的相量图，并且与ＰＳＣＡＤ绘制的相量图进行对比分析㊂为了实现接口的绘图功能，需要先用傅里叶分解模块ＦＦＴ进行矢量分解，输入的电流值可以分解为三相的幅值和相位分量㊂经过分解之后，利用ＰＳＣＡＤ自身的绘图功能，实时实现相量图的绘制；另外，ＰＳＣＡＤ同时将定义的各分量输入至ＰＳＣＡＤ－ＭＡＴＬＡＢ自定义的接口元件模块，这样待系统编译运行后，便会出现ＭＡＴＬＡＢ的绘图框动态显示相量图的情况㊂故障处分别对单相接地短路㊁两相接地短路㊁三相接地短路进行仿真，具体仿真结果如图５所示㊂基于ＰＳＡＣＤ－ＭＡＴＬＡＢ的接口仿真在３种故障㊀东北电力技术２０１７年（ａ）单相接地短路（ｂ）两相接地短路（ｃ）三相接地短路图５㊀ＭＡＴＬＡＢ与ＰＳＣＡＤ在不同故障下绘制的各相电流相量图条件下的仿真结果可知，由ＭＡＴＬＡＢ绘制的相量图与ＰＳＣＡＤ的仿真结果几乎一致㊂因此，上述基于２种仿真环境下的接口技术可以有效应用于电磁暂态的仿真分析中㊂３ ２㊀算例２用户可根据实际需要利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的数学和控制功能模块搭建模型，通过在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ中建立自定义接口元件实现与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ互联㊂本文利用上述电力系统电路图在没有发生故障的情况下进行仿真㊂仿真时分别对Ｂ１和Ｂ２处的电压进行测量，并将两者的值通过ＰＳＣＡＤ和ＭＡＴＬＡＢ接口模块输送到Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中进行仿真运算㊂在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建模型对两处的电压进行取正后再相加，之后将结果回馈到ＰＳＣＡＤ中进行输出，仿真结果如图６所示㊂从图６中可以得出，ＰＳＣＡＤ经过仿真运算后输出的波形与经过自定义接口元件到达Ｓｉｍｕｌｉｎｋ经过仿真运算输出的图形几乎一致，这说明了图６㊀ＰＳＣＡＤ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口仿真结果ＰＳＣＡＤ和Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的接口连接成功，证明了接口模块的有效性㊂４㊀结束语本文详细阐述了ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口的基本原理，并在ＰＳＣＡＤ中搭建了简单的供电网络模型，利用ＰＳＣＡＤ与ＭＡＴＬＡＢ的接口技术进行仿真分析㊂仿真结果表明接口技术在电磁暂态分析中的有效性㊂但将ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的各种算法应用到接口技术中进行仿真建模还需要进一步研究㊂参考文献：［１］㊀李广凯，李庚银．电力系统仿真软件综述［Ｊ］．电气电子教学学报，２００５，２７（３）：６１－６５．［２］㊀钱㊀鑫，李㊀琥，施㊀围．电力系统仿真计算软件介绍［Ｊ］．继电器，２００１，３０（１）：４３－４６．［３］㊀林良真，叶㊀林．电磁暂态分析软件包ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ［Ｊ］．电网技术，２０００，２４（１）：６５－６６．［４］㊀姚㊀伟，文劲宇，程时杰，等．基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的电力系统仿真工具箱的开发［Ｊ］．电网技术，２０１２，３６（６）：９５－１０１．［５］㊀乐丽琴，杨小品．ＰＳＣＡＤ与Ｓｉｍｕｌｉｎｋ接口的工程实现［Ｊ］．工业控制计算机，２００９，２２（２）：３３－３４．［６］㊀杨健维，麦瑞坤，何正友．ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ与Ｍａｔｌａｂ接口研究［Ｊ］．电力自动化设备，２００７，２７（１１）：８３－８７．［７］㊀邹㊀宁，方存洋，刘育鑫，等．ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ－ＭＡＴＬＡＢ联合仿真技术在ＳＶＣ控制系统仿真建模中的应用［Ｊ］．江苏电机工程，２０１２，３１（５）：４０－４４．［８］㊀于㊀群，曹㊀娜．ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ电力系统建模与仿真［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１１：２８－３１．［９］㊀熊信银，张步涵．电力系统工程基础［Ｍ］．武汉：华中科技大学出版社，２００３：１５６－１５７．作者简介：田汝冰（１９８７），男，硕士，助理工程师，现从事继电保护及智能电网相关领域仿真分析工作㊂（收稿日期㊀２０１７－０７－１０）。
基于PSCAD的交直流电力系统故障仿真
仿真技术
基于 PSCAD 的交直流电力系统故障仿真
AC/DC Power Grid Fault Simulation Based on PSCAD
（郑州大学） 蒋 建 东 周 挥 毫
J IANG J ian-dong ZHOU Hui-hao
摘要: 本 文 简 单 介 绍 了 电 力 系 统 暂 态 仿 真 软 件 PSCAD 的 功 能 、 元 件 库 和 仿 真 程 序 执 行 的 过 程 。 在 PSCAD 中 进 行 了 交 直 流 电
技
引言
由于高压直流输电具有电能损耗小，可控性强优点，在远 距离大容量输电、海底输电、系统互联等领域中得到了广泛应 用 。目前，我国已有葛上、天广、三常、三广和贵广直流输电系 统投入实际运行，形成了交直流混合电力系统。数字仿真具有 投资小、功耗低、占用场地小、灵活性和扩展性强、实验重复性 好、自动化程度高等优点，随着计算机技术的不断发展，越来越 得到大家的认可。通过数字仿真方法进行交直流电力系统故障 仿真分析是一种十分有效的方法。
1 PSCAD 简介
PSCAD 软件包的主要功能是进行电力系统时域和频域计 算仿真, 典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，电 参数随时间变化的规律；另外，PSCAD 软件包可以广泛应用于 高压直流输电、FACTS 控制器的设计、电力系统谐波分析及电 力电子领域的仿真计算。具有丰富的元件库，主要包括：
WANG Yan CHEN Xing-lin
通 讯 地 址 ：(150001 哈 尔 滨 市 哈 尔 滨 工 业 大 学 一 校 区 九 公 寓
309# ) 李志奇
(收稿日期:2009.02.23)(修稿日期:2009.03.25)
《现场总线技术应用 200 例》已出版， 每册定价 55 元(含邮资），汇至
PSCAD的电力系统仿真大作业3
仿真计算1、在PSCAD中建立典型的同步发电机模型，对同步发电机出口三相短路进行仿真研究。
要求：（1）运行“同步发电机短路”模型，截取定子三相短路电流波形，并对波形进行分析，验证与理论分析中包含的各种分量是否一致；图一同步发电机短路模型图二、定子三相短路电流定子三相短路电流中含有直流分量和交流分量，其中周期分量会衰减。
三相短路电流直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为Ta，由定子回路电阻和等值电感决定，大约在0.2s。
交流分量也按指数规律衰减，它包括两个衰减时间常数，分为次暂态过程、暂态过程和稳态过程。
（2）修改电抗参数Xd（Xd’，X’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析；图一是Xd`=0.314 p.u，Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形；图二是Xd`=0.514 p.u, Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形。
显然，随着Xd`的增大定子的电流在减少。
图三、定子三相短路电流（3）修改时间常数Td（Td’，T’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析。
参数Td’=6.55s ，Td”=0.039s时定子电流如图一所示；当参数变为Td’=3.55s ，Td”=0.039s是定子电流如图三所示，显然图四、定子三相短路电流2、利用暂态仿真软件对下面的简单电网进行建模，对模型中各元件参数进行详细说明，并进行短路计算。
将故障点的电流电压波形及线路M端的电流电压波形、相量图粘贴到课程报告上。
要求：（1）短路类型为①三相故障；②A相接地；③BC两相故障。
（2）两端系统电势夹角取15oδ=。
（3）故障点设置为线路MN中点（25km处）。
（4）仿真结果包括M、N两侧和短路点处的三相电压、电流的瞬时值波形和短路发生后时刻的三相电压、电流相量图。
三、课程学习心得通过本课程的学习，你有哪些体会和心得，请写出来。
可以从以下几个方面考虑，但不局限于这些方面：通过课程你学到了哪些知识；学会了哪些方法；对电力系统的认识；对课程的建议等。
关于 PSCAD 的电力系统电压调节器仿真分析.
关于 PSCAD 的电力系统电压调节器仿真分析.摘要：对于发电厂来说，高压母线电压稳定性对于整个电压的稳定性来说是十分重要的，安装电力系统电压调节器之后可以显著提升发电机动态无功储备容量，进而能够有效提升高压路线的电压稳定性。
在本研究中，针对电力系统电压调节器数学模型，进一步分析负调节效果，能够为之后电厂PSVR的运用奠定基础，构建基于电力系统计算机软件的PSVR仿真模型，进而能够对电厂中的电网事故，波动情况，冲击负荷等多种扰动现象进行仿真分析，验证PSVR在线提升机组对电力系统的支撑效果。
通过仿真分析我们发现，利用PSVR能够通过发电机潜在无功容量，提升其无功响应速度，进而能够快速恢复暂态电压，提升机组对发电厂高压母线稳定性的作用。
关键字：PSCAD；电力系统；电压调节器；仿真；分析近年来随着全国范围内电网互联工程的广泛实施，以及交直流电网施工规模的扩大，具备动态无功储备对于直流交流电网实现电压稳定性来说是十分重要的，目前对于在大型受端电网来说，暂态电压的稳定性是当前急需解决的问题。
发电厂的高压母线是电网交互和发电厂的重要界面，其高压母线的稳定性将对于整个电网稳定性十分重要，相比并联补偿电抗器，电容器等来说具有较快的数据响应速度，调节平滑等特点，传统发电机类似调节器主要是通过发电机端电压控制，然而当出现电网故障时需要较多的无功功率，进而提升其电压稳定性，无法提供较多无功功率，维持高压母线电压处于较高水平。
在安装电压调节器之后可以帮助电厂发电机提高动态无功储备容量，进而可以稳定发电厂的高压母线稳定性，因此有必要深入分析电力系统的电压调节器。
在本研究中，基于当前大电网动态无功储备量逐渐减小，且电网电压受到挑战的情况下，深入分析了电力系统电压调节器的有关性能，并且分析PSVR负调差效果，以某电厂作为研究对象，针对PSVR的具体应用作为研究对象，构建了基于电力系统计算机软件的研究系统仿真模型，包括励磁系统，PSVR，电网负荷模型，能够对该电厂的冲击负荷，电网事故，无功电压波动等多种扰动进行模拟分析，并进一步验证了PSVR在有效提升机组对无功支撑的有效作用。
应用PSCAD进行电力电子装置仿真
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.8 逻辑控制电路
多输入逻辑门电路：包括与、或、异或等
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.9 FFT模块
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
4. 自定义元件/模块
1）调用“元件向导”来创建自定 义元件/模块的“壳体”
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.4 传递函数
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.5 载波调制PWM算法
方案1：
方案2：
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.6 采样和保持模块
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.7 滤波器
可实现：低通、带通、高通、带阻等各种类型的滤波器
主要内容
第一部分：基本模块及功能介绍
电力电子器件、插值触发脉冲发生器、控制系统的搭 建、自定义模块、与MATLAB的仿真接口
第二部分：软件自带例程介绍
Power Electronics、APF
第三部分：几个典型的应用案例分析
模拟系统的仿真、数字系统的仿真、PWM脉冲策略的仿 真、缓冲吸收电路的仿真
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.2静止坐标系和旋转坐标系变换
2018/10/23
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第一部分 基本模块及功能介绍
3.2静止坐标系和旋转坐标系变换（老版本）
2018/10/23
11
第一部分 基本模块及功能介绍
电力系统仿真软件介绍（作业）
电力系统分析软件介绍1 EMTDC/PSCADEMTDC是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，一般直接将其称为PSCAD。
使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能。
PSCAD/EMTDC基于dommel电磁暂态计算理论，适用于电力系统电磁暂态仿真。
EMTDC（Electro Magnetic Transient in DC System）即可以研究交直流电力系统问题，又能完成电力电子仿真及其非线性控制的多功能工具。
PSCAD由Manitoba HVDC research center开发。
2 PSAPACPSAPAC由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。
其包含多个模块，其中部分模块可以单独使用。
模块和功能如下：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。
LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。
IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。
TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。
DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。
LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。
为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。
VSTAB（V oltage Stability Program）：该程序用来评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理。
PSCAD在电力系统电磁暂态仿真应用技术
引言电力工业是国民经济发展的基础工业。
随着经济建设的发展，发电设备的容量也在相应增大。
为了更好的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，我们应该考虑任何电力系统故障的情况，并加以研究。
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。
在供电系统中，短路冲击电流会使两相邻导体间产生巨大的电动力，使元件损坏；大的短路电流将使导体温度急剧上升，会使元件烧毁；阻抗电压大幅下降，影响系统稳定性。
发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。
所以有必要对电力系统电磁暂态进行研究。
目前，电力系统暂态分析的研究理论已越来越完善，但基本上是通过建立数学模型，并解数学方程来分析的。
这让我们很难理解其推导过程，所以很有必要利用直观的方法来分析并得出相同的结论。
本设计利用 PSCAD 软件建立了简单电力系统和复杂电力系统两个仿真模型。
简单电力系统模型包括：同步发电机模型、负荷模型等；复杂电力系统模型包括：同步发电机模型、变压器模型、输电线模型、负荷模型等。
本设计通过运用 EMTDC 模块对电力系统仿真进行计算，并分析其电磁暂态稳定性，其中计算了发生四类短路故障时的暂态参数，并对其分析比较，来研究电力系统的这四类短路之间的异同和暂态对电力系统的影响。
通过此次设计进一步巩固和加强了四年来所学的知识，并得到了实际工作经验。
设计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。
在设计中逐步掌握了查阅，运用资料的能力，总结了四年来所学的电力工业的相关知识，为日后的工作打下了坚实的基础。
由于我在知识条件等方面的局限，仍存在许多不足，但在指导老师和学院大力支持和帮助下，已有相当大的改进，在此表示衷心的感谢。
第一章绪论1.1 电力系统分析简介运用数字仿真计算或模拟实验的方法，对电力系统的稳态方式和受到扰动后的暂态行为进行考察的分析研究。
对规划、设计的电力系统，通过电力系统分析，可选择正确的系统参数，制定合理的电力系统方案；对运行中的电力系统，借助电力系统分析，可确定合理的运行方式，进行系统事故分析和预想，提出防止和处理事故的技术措施。
基于PSCAD的高压直流输电系统建模和仿真
基于PSCAD的高压直流输电系统建模与仿真摘要：为了配合高压直流输电系统在我国的发展，介绍了高压直流输电系统的基本结构和工作原理，运用PSCAD仿真软件分别建立、分析了HVDC系统的简化模型和CIGRE的HVDC 标准测试系统模型，对四种故障下的暂态响应进行仿真计算，仿真结果表明交直流系统中的任何故障都会使直流输电控制系统的控制模式发生快速切换，且其响应速度很快，即使在交流系统故障未切除的很短时间内，直流控制系统也已能达到一种稳定的控制模式。
关键词：高压直流输电(HVDC)；电流源型换流器；PSCAD；PWM；标准测试系统0 引言高压直流输电今年来发展很快，是我国重要的区域联网方式。
文献[1]指出，我国已建成了世界上第一个±800kV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程，且计划在2020年前投运的直流输电工程将超过30个，学习和掌握直流输电技术成为电力电子技术领域及电力工程领域工作人员不可缺少的知识构成。
本文利用PSCAD仿真软件对HVDC系统进行了由简单到复杂的建模和仿真，对其运行特性进行观测和研究，是在高压直流输电课程的学习之后的总结与提升，为以后的深入学习奠定基础。
在简化模型中，直流输电系统简化为以不可控整流器、平波电抗器和逆变器相连接的交流电源，逆变器的触发脉冲由PWM调制生成，观测整流输出电流和逆变输出电压。
在较复杂的CIGRE的直流输电标准测试系统模型中，采用可控的双桥12脉动换流器作为整流器和逆变器，观测交直流侧电压、电流。
1 HVDC系统简介4图1 长距离式HVDC系统主接线1—交流系统2—换流变压器3—脉动换流器4—平波电抗器5—交流滤波器6—直流滤波器高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路和将直流电变换为交流电的逆变器三部分构成，因此从结构上看，高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。
到目前为止，工程上绝大部分直流输电的换流器(又称换流阀，包含整流器和逆变器)由半控型晶闸管器件组成，称采用这种换流器的直流输电为常规高压直流输电。
基于PSCAD的电力系统稳态分析课程设计
基于PSCAD的电力系统稳态分析课程设计摘要随着科技的发展，电力已经和人们的生活密切相关，而建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。
电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
电力系统稳态分析包括潮流分析和静态安全分析。
潮流计算针对电力系统稳定的运行方式，而静态安全分析则要研究各种运行方式下个别系统元件退出运行后系统的状况。
牛顿-拉夫逊法是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。
解决电力系统潮流计算问题是以导纳矩阵为基础的，因此，只要在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的放率。
本设计采用电力系统仿真软件pscad，可以直观地看出电力系统运行时的潮流分布，从而完成课程设计的要求。
关键词：潮流计算；稳态分析；pscad目录摘要.......................................................................................I 1 课题内容要求及目的...............................................................1 1.1课题要求.................................................................................1 1.2课题内容.................................................................................1 1.3 课题目的.................................................................................2 2 牛顿拉夫逊法简介.....................................................................2 2.1牛顿拉夫逊法原理..................................................................2 2.2潮流计算流程图.....................................................................3 3方案设计....................................................................................4 3.1方案概述.................................................................................4 3.2课题设计图........................................................................4 4系统调试与仿真........................................................................5 4.1pscad简介..............................................................................5 4.2仿真调试.................................................................................6 5总结..........................................................................................7 参考文献....................................................................................8 附录 (9)1课题内容要求及目的1.1 课题要求（1）熟悉PSCAD软件；（2）编写潮流计算流程图；（3）建立系统接线图的仿真过程；（4）得出仿真结果。
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仿真计算
1、在PSCAD中建立典型的同步发电机模型，对同步发电机出口三相短路进行仿真研究。
要求：
（1）运行“同步发电机短路”模型，截取定子三相短路电流波形，并对波形进行分析，验证与理论分析中包含的各种分量是否一致；
图一同步发电机短路模型
图二、定子三相短路电流
定子三相短路电流中含有直流分量和交流分量，其中周期分量会衰减。
三相短路电流直流分量大小不等，但衰减规律相同，均按指数规律衰减，衰减时间常数为Ta，由定子回路电阻和等值电感决定，大约在0.2s。
交流分量也按指数规律衰减，它包括两个衰减时间常数，分为次暂态过程、暂态过程和稳态过程。
（2）修改电抗参数Xd（Xd’，X’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析；
图一是Xd`=0.314 p.u，Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形；图二是Xd`=0.514 p.u, Xd``=0.280 p.u情况下的定子电流波形。
显然，随着Xd`的增大定子的电流在减少。
图三、定子三相短路电流
（3）修改时间常数Td（Td’，T’’d），增加或者减小，截取定子三相电流，并与第一步结果对比分析。
参数Td’=6.55s ，Td”=0.039s时定子电流如图一所示；当参数变为Td’=3.55s ，Td”=0.039s是定子电流如图三所示，显然
图四、定子三相短路电流
2、利用暂态仿真软件对下面的简单电网进行建模，对模型中各元件参数进行详细说明，并进行短路计算。
将故障点的电流电压波形及线路M端的电流电压波形、相量图粘贴到课程报告上。
要求：
（1）短路类型为①三相故障；②A相接地；③BC两相故障。
（2）两端系统电势夹角取15o
δ=。
（3）故障点设置为线路MN中点（25km处）。
（4）仿真结果包括M、N两侧和短路点处的三相电压、电流的瞬时值波形和短路发生后时刻的三相电压、电流相量图。
三、课程学习心得
通过本课程的学习，你有哪些体会和心得，请写出来。
可以从以下几个方面考虑，但不局限于这些方面：通过课程你学到了哪些知识；学会了哪些方法；对电力系统的认识；对课程的建议等。
课程的开始复习了一下简单的电力系统稳态分析部分，然后就进行了课程的重点就是电力系统的暂态分析，其中包括PARK变换、标么值下的磁链方程和电压方程、同步发电机各种电势的表达式、发电机阻抗的概述、（次）暂态电抗和（次）暂态电势、发电机三相短路电流、对称分量法、叠加定理、电力系统简单故障分析。
学习了几种电力系统分析中的方法，例如分析同步发电机短路时PARK变换将静止三相坐标系的量转化为旋转坐标系dq0的量，还有分析不对称故障时对称分量法转化到相对简单的对称故障分析中。