(01)PSCAD简介

PSCAD/EMTDC简介

Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，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，PSCAD的开发成功，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，而且软件可以作为实时

数字仿真器的前置端。可模拟任意大小的交直流系统。操作环境为：UNIX OS, Windows95, 98,

NT；Fortran 编辑器；浏览器和TCP/IP协议。

功能：

·可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压

·可对包含复杂非线性元件（如直流输电设备）的大型电力系统进行全三相的精确模拟，其输入、输出界面非常直观、方便

·进行电力系统时域或频域计算仿真

·电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算

·实现高压直流输电、FACTS控制器的设计

1) PSCAD/EMTDC代表什么？

最初EMTDC代表直流暂态。最初的EMTDC代码由丹尼斯.伍德福德在1975年开始编写。编写这个程序的原因是因为当时现存的研究工具不能够曼尼托巴电力局对尼尔逊河高压直流工程进行强有力和灵活的研究的要求。自此之后程序被不断开发，至今已被广泛地应用在电力系统许多类型的模拟研究，其中包括交流研究，雷电过电压和电力电子学研究。EMTDC开始时在大型计算机上使用。然后在1986年被移植到Unix系统和以后的PC机上。

PSCAD代表电力系统计算机辅助设计，并且是EMTDC的图形用户接口。PSCAD V11988年首先在阿波罗工作站上使用，然后大约在1995年PSCAD V2开始应用。(至今PSCAD V2仍然广泛地应用于Unix系统上。)PSCAD V3以PC Windows 作为平台，在1999年面世。PSCAD V3的Unix版本尚未完成。

2) 什么类型的研究能用PSCAD/EMTDC？

PSCAD/EMTDC在时间域描述和求解完整的电力系统及其控制的微分方程(包括电磁和机电两个系统)。这一类的模拟工具不同于潮流和暂态视定的模拟工具。后者是用稳态解去描述电路(即电磁过程)。但是在解电机的机械动态(即转动惯量)微分方程。PSCAD/EMTDC的结果是作为时间的即时值被求解。但通过内置的转换器和测量功能(象实有效值表计，或者快速育里叶变换频谱分析等)。这些结果能被转换为矢量的幅值和相角。

实际系统的测量能够通过很多途径来完成。由于潮流和稳定的程序是通过稳定方程来代表，它们只能基频段幅值和相位。因此PSCAD的模拟结果能够产生电力

系统所有频率的相应，限制仅在于用户自己选择的时间步长。这种时间步长可以在毫秒到秒之间变化。

典型的研究包括：

研究电力系统中由于故障或开关操作引起的过电压。它也能模拟变压器的非线性(即饱和)这一决定性因素。

多运行工具(Mnltiple mnfacilities)经常用来进行数以百计的模拟从而在下列不同情况下发生故障时最坏的情况。故障发生在波形的不同位置，故障的类型不同，故障点不同。

?在电力系统中找出由于雷击发生的过电压。这种模拟必须用非常小的时间步长来进行。(毫微秒级)

?研究电力系统由于SVC，高压直流接入，STA TCOM，机械驱动(事实上任何电力电子装置)所引起的谐波。这里需要详细的可控硅，GTO，IGBT，二极管等的模型以

及相关的控制系统模型(模拟量的和数字量的二种类型)。

?对给定的扰动，找出避雷中最大能量。

?调整和设计控制系统以达到最好的性能；多重运行工具常被用来同时自动调整增益和时间常数。

?当一个大型涡轮发电机系统与吊联补偿的线路或电力电子设备互相作用时，研究次同步谐振的影响。

?STA TCOM或电压源转换器的建模，(以及它们相关控制的详细建模)。

?研究SVC HVDC和其它非线性设备之间的相互作用；

?研究在谐波谐振，控制，交互作用等引起的不稳定性；

?研究柴油机和风力发电机对电力网的冲击影响；

?绝缘配合；

?各种类型可变速装置的研究，包括双向离子变频器，运输和船舶装置；

?工业系统的研究，包括补偿控制，驱动，电炉，滤波器等；

?对孤立负荷的供电；

3) EMTDC是EMTP或RTP的一个特殊版本吗？

不是。EMTDC的编写是完全独立于EMTP或RTP。因而，EMTDC是用了和它们显然不同的技术和方法。

4) 与EMTP和ATP相比，PSCAD/EMTDC的不同在哪儿？

我们从哪儿开始呢？可能先说那些是一样的更容易。事实上所有用于EMTP/ATP 的所有电力系统模型和技术在EMTPC中都有。

现在来看看它们的不同点：

(1) 最大的不同当然是PSCAD图形用户界面。模拟的所有方面(即电路的绘制，数据的入口，结果的可视化，结果和设置的控制等等)都是图形化地实现。准备

和试验系统模拟的速度特别是计算大型复杂系统的速度，通常都要比用ATP或EMTP快得多。

(2) 通过PSCAD图形界面，能够在线调整增益，时间常数和设置，这使得用户能够方便地修改电路元件而无需重新运行例子。

(3) EMTDC的内部运算法则在其核心部分使用梯形积分。(如同EMTP/ATP一样)。这是由赫尔曼.多梅尔在他1969年的著名论文中就定义了。然而许多串联和并联的电路元件被算术地分解，通过使用少得多的节点和支路来加速求解。因而求解就快，灵活和在数字上稳定。(比其它程序要稳定和可靠得多。)

(4) EMTDC使用一种2部分稀疏最佳运算法则作为其主要解决方案，因而开关的操作非常快。EMTDC同时使用分系统方法，这种方法的优点是基于通过行波输电线路分割的系统在数学上是相互独立的。