PSCAD簡(jiǎn)單入門教程

/PSCAD使用說(shuō)明PSCAD安裝PSCAD/EMTDC常見(jiàn)4.0.2ctacked版本或4.2版本，這個(gè)版本PSCAD被封裝成一個(gè)ISO文檔，如圖1-1，可用虛擬光驅(qū)或winrar打開(kāi)。下面使用winrar將其解包。圖1-1PSCAD封包形式在系統(tǒng)安裝了winrar3.2以上版本后，可以直接雙擊這個(gè)iso文檔，然后點(diǎn)擊“解壓到”圖標(biāo)，如圖1-2，就可以對(duì)其進(jìn)行解包。如圖1-2使用winrar解PSCAD的封包解壓后可以得到三個(gè)文件夾，如下圖1-3所示：圖1-3PSCAD須按以下步驟安裝，否則，裝好后可能不運(yùn)行。另外，操作系統(tǒng)最好使用WinXP專業(yè)版，曾在WinXPHome版本上出現(xiàn)過(guò)不明原因的PSCAD不能運(yùn)行情況。安裝步驟：（1）首先，運(yùn)行PSCAD4.0目錄下的Setup.exe，一路按OK或者NEXT在選擇安裝列表時(shí)選中“PSCAD(allEditions)”，如圖1-4，不要選擇LicenseManager和RealTimePlayback(它需要硬件采集設(shè)備支持，否則只是評(píng)估版)這兩項(xiàng)。使用附帶的EGCS/GNUFortran77編譯器就選中“GNUFortranCompiler”，如果要使用之前自行安裝的Fortran90編譯器就不要選這一項(xiàng)。圖1-42、當(dāng)LicenseManger選擇對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)，如圖1-5，選擇“IwillonlybeusingSingle-user/single-machinelicenses.”或“professal”這一項(xiàng)，隨后一路OK即可。注意：選theStudentEdition版本，模型只允許15個(gè)結(jié)點(diǎn)。如圖1-53、前面的PSCAD4.0以與EGCS/GNUFortran77(如果選擇了)全部安裝完畢后，運(yùn)行PSCAD4.0Patchfile目錄下的Setup.exe（安裝PSCAD4.0.2補(bǔ)?。?、補(bǔ)丁安裝完畢后將\Crack目錄下的PSCAD.exe復(fù)制到C:\Program\PSCAD401\bin\win下，覆蓋原主程序即可。安裝完成后,最好注銷或者重啟計(jì)算機(jī)一下，否則，仿真時(shí)PSCAD4可能找不到Fortran編譯器，不能夠運(yùn)行。2．PSCAD界面簡(jiǎn)介在重啟計(jì)算機(jī)后，可以在開(kāi)始>所有程序>PSCAD中看到兩個(gè)版本的PSCAD。一個(gè)是Educational，一個(gè)是Professional，我們一般使用Professional版本進(jìn)行仿真。點(diǎn)擊Professional的圖標(biāo)，PSCAD啟動(dòng)，界面如下圖2-1所示：圖2－1點(diǎn)擊右上角的“白紙”new圖標(biāo)，或者從File選項(xiàng)卡中選擇，都能夠建立一個(gè)新的仿真工程（Project），如圖2－2、2－3所示。圖2－2直接點(diǎn)擊new新建工程圖2－3使用File選項(xiàng)卡新建工程新建的仿真工程是沒(méi)有名字的，系統(tǒng)默認(rèn)為noname，可在這個(gè)工程上右擊，選擇Saveas，如圖2－4，就可將其重新命名。命名最好用英文名稱，因?yàn)镻SCAD有時(shí)對(duì)漢字名的工程不支持或不能運(yùn)行。因此，本說(shuō)明為這個(gè)新建仿真工程命名為test1。圖2－4為新建工程取名建立了test1工程后，就可在其中搭建電路模型了。PSCAD的工程顯示窗口中可以同時(shí)顯示多個(gè)工程，但是，只有一個(gè)工程處于激活狀態(tài)，如下圖2－5中test4所示（激活狀態(tài)的圖標(biāo)為籃色，未激活工程圖標(biāo)為黑白色）。只有處于激活狀態(tài)的工程模型才可以進(jìn)行仿真，其他工程的模型即使按仿真運(yùn)行的按鈕也是不會(huì)動(dòng)作。圖2－5同時(shí)顯示多個(gè)工程工程的激活狀態(tài)可以更改。例如，如果要將名為test2的工程激活，直接在test2的圖標(biāo)上鼠標(biāo)右擊，選擇“setasactive”就OK，如圖2－6所示。圖2－6切換不同工程的激活狀態(tài)在PACAD中，所有的元件放在master（MasterLibrary）當(dāng)中，鼠標(biāo)左雙擊工程創(chuàng)空中的第一項(xiàng)：綠色的master，工程即可進(jìn)入元件庫(kù)，如圖2－7所示。圖2－7PSCAD元件庫(kù)選擇元件：雙擊相應(yīng)的元件類型，找到需要的元件后，在元件符號(hào)上左點(diǎn)擊，元件變成閃爍狀態(tài)，用鍵盤上Ctrl＋C或鼠標(biāo)右擊，選擇copy，就將該元件復(fù)制，如圖2－8所示。圖2－8復(fù)制元件然后，雙擊新工程圖標(biāo)，在該工程窗口空白處用鍵盤Ctrl＋V或右擊選擇Paste，就將剛選擇的元件模型放置在工程中了。通常一邊選元件，一邊進(jìn)行連接。要?jiǎng)h除一個(gè)元件，鼠標(biāo)左擊，待其閃爍狀態(tài)，按鍵盤上Delete鍵。常用元件放在主界面右邊，如圖2－9所示，可直接點(diǎn)擊快捷按鈕來(lái)選擇，方法：左點(diǎn)需要選擇的元件，再在“工程”空白處鼠標(biāo)左點(diǎn)一下。選中的元件按“R”或“L”鍵旋轉(zhuǎn)。圖2－9快捷欄中的常用元件3．建立“工程”模型與仿真（1）設(shè)置仿真時(shí)間和步長(zhǎng)新建的仿真工程，先應(yīng)對(duì)“工程”的仿真時(shí)間、步長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)置（也可在建好模型仿真開(kāi)始前完成）。在“工程”模型窗口空白處鼠標(biāo)右擊，選擇ProjectSetting，出現(xiàn)設(shè)置窗口，如圖3－1所示，在這里可對(duì)本“工程”的仿真時(shí)間、計(jì)算步長(zhǎng)、PSCAD繪圖步長(zhǎng)等進(jìn)行設(shè)定。一般仿真時(shí)間“Durationofrun”設(shè)為0.3~0.5s，計(jì)算步長(zhǎng)“EMTDCtimestep(us)”設(shè)為0.1,繪圖步長(zhǎng)“PSCADplotstep(us)”設(shè)為10。如果計(jì)算步長(zhǎng)大，則仿真進(jìn)展快，但是，過(guò)電壓變?。赡軙?huì)漏掉峰值）！圖3－1設(shè)置仿真時(shí)間、步長(zhǎng)（2）建立仿真模型以交流電源串聯(lián)R-L-C電路為例，先建立新工程，命名為：test1，從主界面右側(cè)或庫(kù)中選擇需要的元件，放在工程上。點(diǎn)擊該元件使其變?yōu)殚W爍，按L或R鍵，向左或右轉(zhuǎn)90度，直到合適位置。再選擇“導(dǎo)線”，點(diǎn)擊導(dǎo)線，兩端會(huì)出現(xiàn)小端點(diǎn)，用鼠標(biāo)左壓并拖動(dòng)，可調(diào)節(jié)導(dǎo)線長(zhǎng)度。調(diào)節(jié)方法：點(diǎn)擊一段導(dǎo)線，它的兩端就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)綠色的方塊，此時(shí)點(diǎn)住某個(gè)方塊對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行拉長(zhǎng)或者縮短，直到想要的長(zhǎng)度。用適當(dāng)長(zhǎng)度的導(dǎo)線將各個(gè)元件按照原電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來(lái)。注意：導(dǎo)線與導(dǎo)線，或?qū)Ь€與元件的一端連接時(shí)，當(dāng)兩條導(dǎo)線或?qū)Ь€與元件接近時(shí)，會(huì)自動(dòng)連接上；導(dǎo)線與導(dǎo)線交叉時(shí)，相互絕緣，如果要兩導(dǎo)線在交叉點(diǎn)連接，需要從主界面右邊常用元件中選擇“Pin”并放置在交叉點(diǎn)。建立的仿真模型如下圖3－2所示，其中E1為測(cè)對(duì)地電壓的測(cè)量元件，E2為測(cè)“0.3電阻”的端電壓，I1為測(cè)電流。圖3－2工程中的元件、導(dǎo)線和電路模型建立電路模型時(shí)應(yīng)該注意：（1）模型中的元件，特別是同類元件的名字絕對(duì)不得重復(fù)。（2）模型圖上若有任何無(wú)關(guān)的東西，例如：一條懸空線、點(diǎn)，或者參數(shù)設(shè)置不對(duì)，例如：負(fù)荷與其變壓器的容量大于電源變壓器的容量，則運(yùn)行時(shí)就會(huì)出錯(cuò)。（3）電源回路必須有一點(diǎn)接地，否則，運(yùn)行出錯(cuò)。如果要求不接地電源，可以增加一個(gè)MΩ級(jí)的大電阻。（4）對(duì)大模型應(yīng)采取“步步為營(yíng)”的方法建立，即：先建電源與部分元件，試運(yùn)行一下，通過(guò)了，再增加元件，否則，查找問(wèn)題，直到試運(yùn)行通過(guò)了，才可以繼續(xù)。（3）設(shè)置元件參數(shù)需要對(duì)所有元件的參數(shù)（包括元件名稱－名稱不可重復(fù)）進(jìn)行設(shè)定，方法：雙擊元件符號(hào)，彈出對(duì)話窗口，修改其中參數(shù)，按“OK”退出。一些元件，例如：電源、變壓器等，需要設(shè)置的參數(shù)較多，因此，對(duì)話窗口中含有多個(gè)副窗口，要一一進(jìn)行設(shè)置。下面以電源為例，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。雙擊電源符號(hào)，出現(xiàn)下圖3－3窗口式的設(shè)置菜單：圖3－3電源參數(shù)設(shè)置對(duì)話窗口電源菜單第1頁(yè)“Configuration”－配置，這是最基本的設(shè)置：電源名字，電源內(nèi)部阻抗，可以選擇電感、電容、串聯(lián)的RLC，理想電源等，電源是否接地，專門參數(shù)：“BehindttheSourceimpendance”在電源阻抗之后,－當(dāng)僅僅知道電勢(shì)E和相位角，才選擇該項(xiàng)?！癆ttheTerminal”(在終端)－如果穩(wěn)態(tài)潮流的最終數(shù)據(jù)（電壓或有功、無(wú)功）已知，則選擇該項(xiàng)。電源的輸入方式：內(nèi)部的－電源的大小、頻率由填入表中數(shù)據(jù)確定，而且為常數(shù)；外部的－由其它方式確定。電源類型：選擇AC/DC。第2頁(yè)“SignalParameters”－信號(hào)參數(shù)，如圖3－4，可以設(shè)置：圖3－4電源：電壓源默認(rèn)單位kV，電流源默認(rèn)單位kA。DC為幅值；AC為有效值，AC電源按照正弦規(guī)律變化。（2）上升時(shí)間：電源從0升到穩(wěn)態(tài)值時(shí)間，設(shè)為0。注意：實(shí)際總有延時(shí)，約0.02秒。（3）t=0的初始相位角：以度我單位。（4）電源的頻率。第3頁(yè)“Resistance”－非理想電源的電阻參數(shù)設(shè)置，第4頁(yè)“ImpedanceR//R-L”－非理想電源的并聯(lián)阻抗參數(shù)設(shè)置，第5頁(yè)“Resistance”－非理想電源的R-L-C串聯(lián)阻抗參數(shù)設(shè)置，第6頁(yè)“Inductance”－非理想電源的電感參數(shù)設(shè)置，第7頁(yè)“Capacitance”－非理想電源的電容參數(shù)設(shè)置，第8頁(yè)“Resistance”－非理想電源的阻抗參數(shù)設(shè)置，第9頁(yè)“Monitoring”－監(jiān)控（跟蹤）參數(shù)，設(shè)置電源名稱。（4）設(shè)置輸出量的觀測(cè)與調(diào)節(jié)電路模型的仿真輸出可以是單相或三相的電壓、電流瞬時(shí)值或有效值、功率、頻率、相位差，等等，輸出結(jié)果采用示波器方式給出。注意：測(cè)量元件、“數(shù)據(jù)標(biāo)簽”、“輸出通道”、示波器必須配套使用，缺一個(gè)運(yùn)行就出錯(cuò)。首先，要在電路模型需要輸出的位置上設(shè)置測(cè)量元件（常見(jiàn)的電壓、電流測(cè)量元件可直接從主界面右邊取，其它的從庫(kù)中meters單元中?。纾涸趫D3－5中設(shè)置輸出電壓E1、E2和電流I1三個(gè)測(cè)量元件。輸出信號(hào)傳遞通過(guò)主界面右邊元件欄上的“數(shù)據(jù)標(biāo)簽”(從右邊攔中選出DataLabel)這個(gè)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系是通過(guò)信號(hào)名稱來(lái)確定。選用三個(gè)“數(shù)據(jù)標(biāo)簽”元件并雙擊它，將其名稱設(shè)定為與對(duì)應(yīng)的電壓、電流監(jiān)測(cè)元件名稱（E1、E2、I1）相同，然后，將“數(shù)據(jù)標(biāo)簽”用導(dǎo)線連接到“輸出通道”(從右邊攔中選出OutputChannel)上。使用示波器（從右邊攔中選出GraphFrame）觀察波形，還須使用輸出通道，可以雙擊“輸出通道”，對(duì)其進(jìn)行設(shè)定，特別是Title選項(xiàng)，最好設(shè)定為信號(hào)的名字，因?yàn)檫@個(gè)是要在示波器上顯示的。連接好以后如下圖3－5所示：圖3－5設(shè)置測(cè)量元件、“輸出通道”三個(gè)輸出信號(hào)，可用三個(gè)示波器進(jìn)行顯示，也可用一個(gè)示波器顯示。點(diǎn)擊主窗口右邊的快捷欄的示波器，可拉出一個(gè)示波器顯示框，在示波器上右擊，選擇“AddAnalogGraph”，如圖3－6所示，這就將示波器設(shè)置為一個(gè)模擬量示波器。圖3－6示波器設(shè)為模擬示波器后，將需要顯示的數(shù)據(jù)傳遞到示波器上，具體方法是，右擊“輸出通道”，在“Input/OutputReference”選項(xiàng)中選擇“AddasCurve”，如下圖3－7所示。圖3－7在示波器的模擬顯示框上右擊鼠標(biāo)，選擇“PasteCurve”，如下圖3－8所示，這就將這一個(gè)信號(hào)粘貼輸出到了示波器上。按照同樣方法，可在一個(gè)示波器上粘貼幾個(gè)信號(hào)，則一個(gè)示波器就同時(shí)顯示幾個(gè)波形。圖3－8設(shè)置示波器顯示坐標(biāo)，使得波形能夠恰當(dāng)顯示。雙擊示波器左或右邊空白處，設(shè)置縱坐標(biāo)顯示的最大最小值、每個(gè)坐標(biāo)格的大小；雙擊示波器下方空白處，設(shè)置橫坐標(biāo)，如圖3－9.1,.2,.3。圖3－9縱坐標(biāo)菜單：在“Preferences”中設(shè)屏幕背景色、網(wǎng)格、曲線標(biāo)號(hào)等；“Title”中設(shè)Y的名稱、最大最小值、縱坐標(biāo)間隔（Grid）大小。橫坐標(biāo)菜單：在“Title”中設(shè)X名稱、顯示的最大最小值、橫坐標(biāo)間隔（Grid）大小?！癕arkers”中標(biāo)記最大最小值，而且在圖右邊顯示數(shù)值。示波器上具有自動(dòng)縮放功能，當(dāng)仿真完成后，如果波形超出了示波器的顯示范圍，可在示波器空白處右擊，選擇zoom，RestAllExtents，如圖3－10，就會(huì)自動(dòng)按照X軸、Y軸進(jìn)行縮放到合適的顯示波形圖3－10（5）進(jìn)行仿真建好模型、設(shè)完參數(shù)、示波器、仿真時(shí)間和步長(zhǎng)，才能進(jìn)行仿真。注意：如果模型中存在任何不需要的元件、導(dǎo)線等，仿真不能夠執(zhí)行。當(dāng)仿真執(zhí)行時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，有關(guān)信息以“小紅旗”形式顯示在主界面下方出錯(cuò)信息攔中，雙擊“小紅旗”以標(biāo)簽方式指示到模型中的出錯(cuò)處，根據(jù)該信息可對(duì)模型進(jìn)行修改。仿真開(kāi)始：點(diǎn)擊主界面上方“綠色三角”按鈕；如圖3－11所示，中斷仿真，點(diǎn)擊“紅色園點(diǎn)”按鈕。圖3－11仿真結(jié)果如下圖3－12所示，注意：縱坐標(biāo)單位為kV或kA，橫坐標(biāo)單位為秒s。圖3－12如果想調(diào)整一個(gè)示波器的大小，可以有鼠標(biāo)點(diǎn)擊示波器上方的“AdvanceGraphFrame”，此時(shí)示波器四周出現(xiàn)綠色方塊，如圖3－13，用鼠標(biāo)按住綠色方塊拖動(dòng)，即可對(duì)示波器的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖3－13如果想對(duì)顯示的波形進(jìn)行X方向縮放，可將鼠標(biāo)放置在下面所示的位置，此時(shí)鼠標(biāo)光標(biāo)將會(huì)變?yōu)殡p向箭頭，如圖3－14，就可以通過(guò)左右拖動(dòng)對(duì)波形進(jìn)行X方向的縮放了。圖3－14如果想在一個(gè)示波器當(dāng)中對(duì)兩個(gè)波形進(jìn)行比較，可以將信號(hào)輸出貼到一個(gè)示波器中，同時(shí)進(jìn)行顯示。例如，下面將E1、E2共同輸出到同一個(gè)示波器中顯示。在E1對(duì)應(yīng)的輸出通道中右擊，在“Input/OutputRefrernce”選項(xiàng)中選擇“AddasCurve”，然后使用上面介紹的方法將其粘貼到示波器上，然后再將E2對(duì)應(yīng)的輸出通道右擊，同樣在“Input/OutputRefrernce”選項(xiàng)中選擇“AddasCurve”，此時(shí)在已經(jīng)粘貼了E1信號(hào)的示波器的顯示框中右擊鼠標(biāo)，選擇“PasteCurve”，這樣E2信號(hào)也就粘貼到了同一個(gè)示波器上了，如下圖所示，E1信號(hào)和E2信號(hào)將用兩種不同的顏色顯示，此時(shí)再運(yùn)行仿真程序，在這個(gè)示波器中就可以看到E1和E2對(duì)比的波形了，如下圖3－15所示：圖3－15要想讀取示波器中曲線在某點(diǎn)的數(shù)值，可以用鼠標(biāo)移到這個(gè)點(diǎn)上，如圖3－16，等待一會(huì)，就會(huì)顯示這個(gè)點(diǎn)的X－Y坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)值的讀取。圖3－16在示波器顯示框中，還可以點(diǎn)住鼠標(biāo)左鍵，選擇感興趣的區(qū)域松開(kāi)鼠標(biāo)后，如圖3－17，該區(qū)域自動(dòng)放大，以便觀察，則在一些高頻信號(hào)的顯示中比較實(shí)用。圖3－17放大前后的波形4.開(kāi)關(guān)/斷路器開(kāi)關(guān)（斷路器）從master庫(kù)到Breakers單元中選取，庫(kù)中有：?jiǎn)蜗?、三相開(kāi)關(guān)，三相開(kāi)關(guān)有單線和三線連接方式，如下圖4－1。對(duì)于小方塊表示的開(kāi)關(guān)，運(yùn)行時(shí)紅色（工程中稱為高開(kāi)關(guān)）實(shí)際為閉合，綠色（工程中稱為低開(kāi)關(guān)）為斷開(kāi)。開(kāi)關(guān)必須與一個(gè)Logic模塊配合使用，即：需將“BRK”和“BRK－TimeBreakerLogic”都復(fù)制到工程中去。圖4－1開(kāi)關(guān)模型庫(kù)在工程中雙擊開(kāi)關(guān)圖形，可以看到如圖4－2所示的菜單式對(duì)話窗口：圖4－2在圖4－2中可設(shè)置：“BrekerName”:設(shè)置開(kāi)關(guān)的名稱?！癘penpossibleifcurrentflowing”項(xiàng)中選擇yes，表示在任何時(shí)間可斷開(kāi)的理想開(kāi)關(guān)；選擇no，開(kāi)關(guān)在電流過(guò)零時(shí)才關(guān)斷。“UsePre-insertionResistance”－應(yīng)用開(kāi)關(guān)合閘插入電阻，一般選擇N0?！癎raphicsDisplay”－開(kāi)關(guān)符號(hào)顯示形式：“LowVoltage”顯示線條式開(kāi)關(guān)，“HighVoltage”顯示方塊式開(kāi)關(guān)，閉合時(shí)方塊式為紅色，打開(kāi)為綠色。PSCAD中開(kāi)關(guān)不是真正的理想開(kāi)關(guān)，打開(kāi)時(shí)開(kāi)關(guān)的電阻應(yīng)設(shè)置Ω以上，閉合時(shí)開(kāi)關(guān)的電阻應(yīng)設(shè)置Ω以下，如圖4－3所示：圖4－3在同一個(gè)模型中，可以使用多個(gè)開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)由不同的開(kāi)關(guān)控制邏輯單元進(jìn)行控制，為了實(shí)現(xiàn)控制，需要將開(kāi)關(guān)設(shè)置為不同的名字，同時(shí)，控制邏輯的名字也要與開(kāi)關(guān)一一對(duì)應(yīng)，如果對(duì)應(yīng)不正確，則仿真就會(huì)出錯(cuò)，如下圖4－4所示：圖4－4Logic模塊的作用是按照設(shè)定的時(shí)間控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作。在模型中點(diǎn)擊Logic模塊，就能夠?qū)﹂_(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，如下圖4－5所示：圖4－5開(kāi)關(guān)邏輯控制單元設(shè)置開(kāi)關(guān)可以設(shè)置動(dòng)作一次或兩次，上圖表示：BRK動(dòng)作次數(shù)2次，t=0時(shí)初始狀態(tài)為close，t=0.1s時(shí)刻，執(zhí)行打開(kāi)動(dòng)作，t=0.15s時(shí)刻，再次執(zhí)行閉合動(dòng)作。一般情況，開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間最好不要設(shè)置到大于整個(gè)模型仿真的時(shí)間以外。在圖4－6所示仿真結(jié)果中，波形顯示了二階電路突然斷開(kāi)和接入正弦交流電源時(shí)觀測(cè)的電壓電流振蕩波形。圖4－6仿真結(jié)果注意：如果要開(kāi)斷電流源，必須要保持電流源自己的回路，因?yàn)殡娏髟从肋h(yuǎn)有電流流出，圖4－7就斷不開(kāi)；給電流源并聯(lián)一個(gè)數(shù)十k的大電阻（電阻值應(yīng)不影響開(kāi)關(guān)閉合后的電流大?。鐖D4－7才能夠斷開(kāi)。圖4－7圖4－85．架空線路/分布參數(shù)線路（1）架空線（分布參數(shù)線路）模型從master庫(kù)到MoreonTransmissionLines單元中選取Tline模型，注意：一條線必須同時(shí)選用三個(gè)元件：2個(gè)外部連接的端口、1個(gè)線路內(nèi)部連接件，如下圖5-1所示：(a)PSCAD4.02版(b)PCSAD4.2版圖5－1在圖5-1中，上圖部分為架空線路（分布線路）與其它元件連接的外部連接端口，點(diǎn)擊后出現(xiàn)下圖5－2菜單，可設(shè)置：線路名稱（每條線路的名稱不得相同?。?，線路的導(dǎo)線數(shù)（可改成單相、多相線路，對(duì)單相選為1），模型圖顯示導(dǎo)線數(shù)（對(duì)單相選為singleline）。對(duì)單相線路可以不用這兩個(gè)外部連接的端口元件。圖5－2在圖5－1中，下圖部分為線路內(nèi)部的連接件：T形（PSCAD4.02版）/“雙端箭頭”形（PSCAD4.2版）或連線形，是設(shè)置線路參數(shù)的關(guān)鍵。點(diǎn)擊后出現(xiàn)下圖5－3菜單：圖5－3設(shè)置內(nèi)容：線路名稱，必須與線路外部連接端口的名稱一一對(duì)應(yīng)；穩(wěn)定狀態(tài)頻率：波在線路上多次折反射后趨于穩(wěn)定的頻率，這個(gè)頻率越高，波經(jīng)過(guò)線路的一次傳輸時(shí)間就越小，波在線路上的折反射過(guò)渡過(guò)程（趨于穩(wěn)定）的總時(shí)間也越少。因此，值越大，計(jì)算時(shí)間越少，但波過(guò)程的計(jì)算效果越差。所以，應(yīng)盡可能取小值。當(dāng)線路長(zhǎng)度小于990km，值可取為0；當(dāng)線路長(zhǎng)度大于990km，＝0，則計(jì)算可能太大，出錯(cuò)，應(yīng)0.5,0.8,1等，取得越大，衰減趨于穩(wěn)定的時(shí)間越少。線路長(zhǎng)度：線路的導(dǎo)線數(shù)，也需與線路外部連接端口的設(shè)置完全一致；端頭風(fēng)格形式：直接連接（端頭直線形式），“雙端箭頭”形式。對(duì)單相線路，可不用線路模型的2個(gè)外部連接端口、用線路內(nèi)部連接件的直接連接形式與外部其它元件端子進(jìn)行連接。在圖5－3中，點(diǎn)擊“Edit“打開(kāi)，才可以設(shè)置線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)。先從master庫(kù)到MoreonTransmissionLines單元中選取線路模型的“定義標(biāo)簽”和線路導(dǎo)線幾何模型，并復(fù)制、粘貼到打開(kāi)的“Edit“界面，如圖5－4所示（圖中選擇的是單相導(dǎo)線）。其中：“定義標(biāo)簽”有“Bergeron－貝杰龍“模型（一般線路選用），另外2個(gè)為相頻模型、頻模模型；線路導(dǎo)線的幾何模型有多種形式，要根據(jù)線路的導(dǎo)線數(shù)選取。PSCAD中有三種輸電線路或電纜的等效模型：PI型等值電路、Bergeron模型和依頻特性模型。在線路處于基波頻率下，PI型等值電路和Bergeron模型足夠使用，不同之處是，Bergeron模型用分布參數(shù)方式來(lái)代替PI型等值線路中的LC元件，電阻等都是集中參數(shù)。依頻特性線路模型考慮到所有頻率相關(guān)的參數(shù)，用模分析技術(shù)（ModalTechniques）和相域（PhaseDomain）處理技術(shù)進(jìn)行求解，可以在比較大的頻率范圍內(nèi)相對(duì)準(zhǔn)確地線路的特性。使用這種模型，只需要T-line/Cable的導(dǎo)體屬性和幾何參數(shù)，便可以搭建線路模型，內(nèi)置的輸電線路和電纜常數(shù)例程（TransmissionLineandConstantsRoutine）即可算法出數(shù)據(jù)，并且可以以文件或波形的形式輸出。在PSCAD/EMTDC中的依頻特性模型有兩種：FrequentDependent(Mode)Model和FrequentDependent(Phase)Model，前者簡(jiǎn)稱為Mode模型，后者簡(jiǎn)稱為Phase模型。對(duì)于理想換位線路，這兩種模型都可以給出比較準(zhǔn)確的結(jié)果。對(duì)非換位線路，Phase模型要比其它任何模型更準(zhǔn)確。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11頻域線性模型FigureSTYLEREF1\s4SEQFigure\*ARABIC\s11ModeoftheLinearFrequencyRegionPhase模型和Mode模型計(jì)算原理基本相同。在頻域下的特定頻率的線路方程的求解，可以方便地得到線路在時(shí)域下的方程。如圖4-1所示為從兩端看進(jìn)去的線路模型在頻域中的等值電路。特定頻率下，線路其中一端的電壓和電流可以用另一端的電壓或電流來(lái)表達(dá)：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s11)(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s12)在這里：為傳播常數(shù)是波阻抗是線路的并聯(lián)導(dǎo)納是線路的串聯(lián)阻抗在節(jié)點(diǎn)處提出前向和反向行波的函數(shù)和：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s13)(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s14)同理在節(jié)點(diǎn)處：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s15)(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s16)把方程(4-4)代入方程(4-3)可得：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s17)同理，由方程(4-5)和(4-6)可得：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s18)方程(4-1)和(4-2)（k點(diǎn)和m點(diǎn)的方程）可以用前行和反行波的方式表示為：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s19)(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s110)在這里，(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s111)是傳播常數(shù)并且是一個(gè)復(fù)數(shù)，實(shí)部α是衰減常數(shù)，虛部β是相位常數(shù)。方程(4-4)和(4-6)可以用4-2所示的等值電路來(lái)表示。將(4-8)代入(4-9)，得到：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s112)同樣地，由（2-7）和（2-10）可得到：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s113)為了在時(shí)域下表達(dá)圖4-2和式（4-11）與（4-13），要先求解式（4-9）的方程。在時(shí)域的相乘變成頻域的卷積：(STYLEREF1\s4SEQ圖表\*ARABIC\s114)只有經(jīng)過(guò)最短時(shí)間，線路一端的脈沖才能到達(dá)另一端，方程（4-14）的卷積的積分下限是傳播時(shí)間，傳播時(shí)間可以用傳播常數(shù)的虛部來(lái)計(jì)算。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s12頻域線性電路FigureSTYLEREF1\s4SEQFigure\*ARABIC\s12LinearCircuitintheFrequencyRegion圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s13故障等值電路圖FigureSTYLEREF1\s4SEQFigure\*ARABIC\s13EquivalentCircuitoftheFault6.故障發(fā)生模塊PSCAD/EMTDC提供了專門的針對(duì)輸電線路的故障模塊，由選擇不同的故障類型，而使內(nèi)置開(kāi)關(guān)分別實(shí)現(xiàn)，單相接地短路、兩相相間短路等等不同的故障類型。還可以設(shè)置故障電阻的大小等。PSCAD/EMTDC還專門提供時(shí)控故障邏輯，通過(guò)設(shè)置時(shí)控故障邏輯內(nèi)部參數(shù)，可以控制故障的出現(xiàn)時(shí)間和故障持續(xù)時(shí)間，對(duì)仿真實(shí)現(xiàn)行波波速度的測(cè)定提供了可能。圖5－4在圖5－4中，點(diǎn)擊上部的導(dǎo)線“定義標(biāo)簽”，出現(xiàn)如下菜單圖5－5：圖5－5在圖5－5中設(shè)置導(dǎo)線模型：選擇：是否使用近似的阻尼（Damping）衰減，NO；Yes，則填近似頻率損失、0次常數(shù)時(shí)間、所有金屬模型的常數(shù)時(shí)間，這一選項(xiàng)針對(duì)用于特殊的無(wú)線電高頻。選擇：是否使用“interpolationTravelTime”－插入傳輸時(shí)間；這一選項(xiàng)針對(duì)短線路時(shí)采用，PSCAD中計(jì)算最小長(zhǎng)度小于15km，相當(dāng)于傳輸50，如果線路小于15km，計(jì)算誤差可能較大，線路最好用庫(kù)中的“”型線。選擇：是否將這條線路作為無(wú)反射線（無(wú)限長(zhǎng)線），應(yīng)選NO，否則無(wú)折反射。在圖5－4中，點(diǎn)擊中部的導(dǎo)線布置圖，出現(xiàn)如下菜單圖5－7，設(shè)置導(dǎo)線的幾何參數(shù)：圖5－7圖5－7中第1頁(yè)為桿塔參數(shù)（TowerData）設(shè)置：桿塔名，如取N1；線路的導(dǎo)線對(duì)地高度：如6.3m；相間的水平距離：?jiǎn)蜗鄬?dǎo)線可取很大值，或者為0；線路右惻至桿塔中心的X距離：分流（旁路）電導(dǎo)（對(duì)地泄漏電導(dǎo)）：選擇是否顯示：導(dǎo)線的擋距（span）和導(dǎo)線下垂的弛度（sag）：選擇是否：線路是否理想的傳輸線？如果考慮三相線路的換位情況，選no；對(duì)于長(zhǎng)度不大的線路（包括單相線），可作為理想的傳輸線，選Yes。選擇架空地線數(shù)；選擇是否消除架空地線。圖5－7中第2頁(yè)為導(dǎo)線參數(shù)（ConductorData）設(shè)置，如圖5－8：圖5－8選擇用戶自定義（Custom）設(shè)置。設(shè)置導(dǎo)線名稱；設(shè)置導(dǎo)線半徑：0.0095設(shè)置導(dǎo)線的直流電阻；0.000001，這個(gè)值對(duì)波形衰減影響大，應(yīng)取小點(diǎn)，取0，則出錯(cuò)！設(shè)置導(dǎo)線的下垂的弛度（sag）；選擇導(dǎo)線中分裂導(dǎo)線數(shù)，取1，則無(wú)分裂導(dǎo)線。圖5－7中第3頁(yè)為地線參數(shù)設(shè)置，省略圖5－7中第4頁(yè)為分裂導(dǎo)線位置，省略圖5－7中第5頁(yè)為線路中各導(dǎo)線的相位名稱。在圖5－4中，點(diǎn)擊下部的大地圖，出現(xiàn)如下菜單圖5－9，設(shè)置土壤參數(shù)：圖5－9設(shè)置土壤電阻率；設(shè)置土壤滲透性；選擇接地計(jì)算公式：外部控制電源？7．變壓器變壓器有：?jiǎn)蜗?、三相、雙圈、三圈、自耦模型，從master庫(kù)到Transformers單元中選取，點(diǎn)擊變壓器（三圈式）符號(hào)，出現(xiàn)菜單式窗口，填寫參數(shù)并OK。變壓器菜單第1頁(yè)，如圖6－1所示，為（configuration）－結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置：圖6－1容量，MVA；頻率；1＃－2#線圈之間的泄漏電抗，標(biāo)么值；1＃－3#線圈之間的泄漏電抗，標(biāo)么值；2＃－3#線圈之間的泄漏電抗，標(biāo)么值；空載損耗（鐵耗），標(biāo)么值；銅耗（短路損耗），標(biāo)么值；是否作為理想變壓器模型；線圈的分接頭位置；采用圓圈或者線圈形式的選擇。變壓器菜單第2頁(yè)，如圖6－2，為（windingvoltagerating）－各線圈額定電壓設(shè)置：圖6－2線圈1的額定電壓（有效值）；（2）線圈2的；（3）線圈3的。變壓器菜單第3頁(yè)，如圖6－3，為（saturation）－飽和度設(shè)置：圖6－3是否選擇變壓器可能發(fā)生飽和；選擇可能發(fā)生飽和的線圈；鐵心的空氣電抗，標(biāo)么值；沖擊衰減時(shí)間常數(shù)；拐點(diǎn)（knee）電壓，標(biāo)么值；磁通量限制的釋放時(shí)間；,磁化電流，％。變壓器菜單第4頁(yè)，圖6－4（MonitoringofCurrentsandflux）－電流和磁通的跟蹤設(shè)置：圖6－4（1）線圈1電流的名，kA；（2）線圈2電流的名，kA；（3）線圈3電流的名，kA；（4）磁化電流名，kA；（5）磁通鏈的電流名，kW－N。8．避雷器無(wú)間隙MOA避雷器，從master庫(kù)到MoreonPassiveElements單元中選取MetaloxideSurgeArrester模型，點(diǎn)擊避雷器符號(hào)，出現(xiàn)下圖7－1，2，3窗口，填寫參數(shù)并OK。圖7－1避雷器菜單的第1頁(yè)（configuration），如圖7－1所示，設(shè)置參數(shù)：避雷器名稱；避雷器額定電壓等級(jí)；避雷器閥片并聯(lián)數(shù)，默認(rèn)（default）為1.0，如果吸收能量不夠，可增加；規(guī)定非線性特性：設(shè)為1，表示完全非線性；設(shè)為0，表示固定的斜坡函數(shù)（喪失了能力的廢品）；設(shè)為1～0，表示性能逐漸變壞。伏安特性的給定選擇：1)默認(rèn)值，按庫(kù)內(nèi)ASEA產(chǎn)品確定的；2）自定義，填第2頁(yè)表；3）用戶的外部數(shù)據(jù)文件定義。避雷器菜單的第2頁(yè)(I-Vcharacteristic)，如圖7－2所示。圖7－2設(shè)置伏安特性參數(shù)：共11個(gè)點(diǎn)，如果少于11點(diǎn)，保持?jǐn)?shù)據(jù)，注意：電流、電壓的第1個(gè)點(diǎn)不可用0.0；X坐標(biāo)－表示電流，kA；Y坐標(biāo)－表示電壓標(biāo)么值（相對(duì)額定電壓）；用戶采用外部數(shù)據(jù)文件定義時(shí)的路徑選擇。避雷器菜單的第3頁(yè)(internaloutputvariables)，如圖7－3所示。圖7－3設(shè)置通流容量：（1）用能量表示：?jiǎn)挝籯.J.；（2）用電流表示：?jiǎn)挝籯A。9.500kV輸電系統(tǒng)對(duì)地短路例子下面將建立一個(gè)500kV的輸電系統(tǒng)，利用PSCAD中的Tline模型作為架空線，利用Faults模型模擬輸電線路對(duì)地短路故障，并通過(guò)仿真得到發(fā)生短路故障時(shí)線路兩端的電流以與故障點(diǎn)的電壓，同時(shí)使用一個(gè)三相開(kāi)關(guān)，做一次自動(dòng)重合柵動(dòng)作。電源：從電源元件庫(kù)中選取一個(gè)三相電源（本例采用的是帶有內(nèi)阻R的三相電源），如下圖8－1所示，將此電源放置于新建的工程中，點(diǎn)擊并設(shè)置參數(shù)。圖8－1從Faults庫(kù)中選取一個(gè)三相短路模型，這個(gè)模型的控制單元也在附近，因此可以一并選取，通過(guò)控制單元可以控制Fault故障發(fā)生的時(shí)刻以與持續(xù)時(shí)間，如下圖所示：建立好的模型（本例中取名test3）如下圖所示模型中各元件參數(shù)設(shè)定如下所示：短路故障的設(shè)定是在0.25s時(shí)刻發(fā)生A、C兩相對(duì)地短路，這個(gè)可以直接雙擊三相短路模型，在FaultTape選項(xiàng)中進(jìn)行設(shè)置；短路故障0.04s后消失，這個(gè)可以雙擊短路故障時(shí)間邏輯進(jìn)行設(shè)置，具體設(shè)置如下所示：三相開(kāi)關(guān)設(shè)置為理想開(kāi)關(guān)，即在電流未過(guò)零時(shí)刻可以開(kāi)斷，開(kāi)關(guān)時(shí)刻設(shè)定為0.26s斷開(kāi)，經(jīng)過(guò)0.05s后開(kāi)關(guān)重合閘，即0.31s是開(kāi)關(guān)閉合，設(shè)定如下：線路的設(shè)定可以直接雙擊線路模型中類似大寫T的進(jìn)行設(shè)置，如下所示：這里我設(shè)置其長(zhǎng)度為1000km，如果想要進(jìn)一步設(shè)置架空線的具體參數(shù)，可以點(diǎn)擊上面選項(xiàng)框中的“Edit“按鈕，這時(shí)候可以看見(jiàn)架空線的具體參數(shù)設(shè)置，如下圖所示，可以在其中對(duì)架空線進(jìn)行更加精確的設(shè)置：各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置完成后，即可進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下所示：線路靠近短路端電流波形短路端電壓波形短路故障以與斷路器動(dòng)作時(shí)間ServiceandSupport:Formoreinformationonupdates/support,pleasevisitourwebsiteandPSCADForumat.Ifyouhaveanysuggestionsregardingthissoftware,pleasesende-mailtotheaddressbelow.ForinformationonPSCAD/EMTDCcourses,orcustommodeldevelopment,pleasecontact:ManitobaHVDCResearchCentreInc.244CreeCrescentWinnipegR3J3W1Ph:+1204989-1240Fx:+1204989-127710.PSCAD庫(kù)元件介紹（網(wǎng)址：）1）PassiveR，L，C；可調(diào)R，L，C；地；固定負(fù)荷（P+jQ)；Tunedfilter（調(diào)諧濾波器既串聯(lián)的RLC）；高通濾波器；帶通濾波器；三相負(fù)載（純R；純L；純C）；三相短路；信號(hào)匯合；避雷器；絞線（三相系統(tǒng)阻抗匹配也就是導(dǎo)線換位）；3-PhasetoSLDElectricalWireConverter（三相到單相線路轉(zhuǎn)換器，

用于將三相系統(tǒng)信號(hào)分為三個(gè)單相信號(hào)，反之亦可以。）6toTwin3-PhaseSplitter（將6維信號(hào)分離為2個(gè)獨(dú)立的三維信號(hào)，反之亦可以）；2）電源

單相電壓源模型1（單相帶內(nèi)阻的AC或DC電壓源）；三相電壓源模型1（內(nèi)阻或零序阻抗）；單相電壓源模型2（單相帶內(nèi)阻的AC或DC電壓源，但可以為理想單項(xiàng)電壓源）；地；三相電壓源模型2（有內(nèi)阻或零序阻抗，但可以為理想三相電壓源）；

電流源（理想的AC或DC電流源）；三相電壓源模型3（內(nèi)阻可為正序，零序，無(wú)內(nèi)阻（理想電壓源））；諧波電流注入（特定幅值和頻率的初值，范圍，步進(jìn)；正序，負(fù)序，零序或ALL）3）測(cè)量?jī)x表

萬(wàn)用表；電流表；電壓表（線地電壓/線線電壓）；單相電表（有效值）；三相電節(jié)點(diǎn)；三相電表（有效值）；功率表（有功，無(wú)功）；相差；頻率/相角/有效值；頻率掃描表（FFT）；InterfacetoHarmonicImpedanceSolution；數(shù)據(jù)信號(hào)標(biāo)簽；三角函數(shù)；相乘；信號(hào)和差；選擇標(biāo)量/數(shù)組；增益模塊；三相到單相線路轉(zhuǎn)換器；電阻；4）輸入輸出設(shè)備

輸出通道；以下的模塊可控制仿真輸出可調(diào)輸入（實(shí)數(shù)或整數(shù)）滑塊；開(kāi)關(guān)；旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)；按鈕；VariablePlotstep；矢量組合；MultipleRun（選擇不同變量的輸入）；OptimumRun（優(yōu)化，使程序收斂到既定參數(shù)）TotalNumberofMultipleRuns；CurrentRunNumber5）變壓器

單相2繞組變壓器；單相3繞組變壓器；三相2繞組變壓器；三相3繞組變壓器；三相4繞組變壓器；UMEC(基于磁等效電路模型；單相2繞組變壓器；單相3繞組變壓器；單相4繞組變壓器；)3/5LimbUMECTransformer；單相自耦變壓器；三相星星連接自耦變壓器；6）

單相斷路器；三相斷路器；定時(shí)斷路器；單相故障；三相故障；定時(shí)故障；7）-Sections傳輸線

-Sections(SingleCircuit)；-Section(DoubleCircuit)；MutuallyCoupled（相互耦合）Wires(TwoLines)；MutuallyCoupledWires(ThreeLines)；

詳細(xì)的資料見(jiàn)Heip和電力系分析

8）Machines

同步機(jī)；鼠籠式異步電機(jī)；繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)；兩繞組直流電機(jī)；永磁同步電機(jī)；風(fēng)力；風(fēng)力渦輪機(jī)；風(fēng)力控制器；內(nèi)燃機(jī)；交流勵(lì)磁機(jī)；直流勵(lì)磁機(jī)；靜態(tài)勵(lì)磁機(jī)；固態(tài)勵(lì)磁；電力系統(tǒng)穩(wěn)定器；Multi-MassTorsionalShaftInterface；水力控制器；水力渦輪機(jī)；水力控制器和渦輪機(jī)；蒸汽控制器；蒸汽渦輪機(jī)；數(shù)據(jù)信號(hào)標(biāo)簽；實(shí)常數(shù)；9）高壓直流輸電柔性設(shè)備

電力電子開(kāi)關(guān)器件；六脈沖橋；靜止無(wú)功補(bǔ)償器；脈沖驅(qū)動(dòng)；電流控制；角度控制；電流控制電壓；MinimumGammaMeasurement；CCCMControllerforRectifier；CCCMContollerforInverter；EffectiveGammaMeasurement；ApparentGammaMeasurement；ThyristorSwitchedCapacitorAllocator；TSC/TCRNon-LinearSusceptance；TCR/TSCCapacitorSwitchingLogic；避雷器；電感；電壓表（線地）；實(shí)極點(diǎn)；實(shí)常數(shù)；電流表；仿真時(shí)間輸出；三相電氣節(jié)點(diǎn)；3相2繞組變壓器；地；單輸入比較器；10）ControlSystemsModelingFunctions（CSMF）控制系統(tǒng)建模函數(shù)

增益；DifferentialLag（微分滯環(huán)）orForgettingFunction；Derivative（倒數(shù)）withaTimeConstant；超前與滯后；實(shí)極點(diǎn)；延遲函數(shù)；平方；平方根；絕對(duì)值；三角函數(shù)；脈沖發(fā)生器；通用傳遞函數(shù)；限幅；線性增益；單輸入比較器；帶下行斜率傳遞函數(shù)；速率限制器；