PSCAD的电力系统仿真大作业

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PSCAD在电力系统电磁暂态仿真的应用

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。

pscad案例讲解

pscad案例讲解

pscad案例讲解PScad是一款用于电力系统仿真的软件工具,它可以帮助工程师模拟和分析各种电力系统的行为。

下面将列举10个具体案例,以pscad为工具,讲解其应用和实际效果。

1. 变压器仿真案例:使用PScad可以对变压器进行建模和仿真,分析其在不同负载条件下的电压和电流变化情况,以及其对电力系统的影响。

2. 电力电子器件仿真案例:通过PScad可以模拟和分析各种电力电子器件,如整流器、逆变器、交流调压器等的电压、电流和功率波形,以及其在不同工况下的性能表现。

3. 风力发电系统仿真案例:利用PScad可以对风力发电系统进行建模和仿真,分析其在不同风速和负载条件下的输出功率、电压和电流变化情况,以及其对电网的影响。

4. 太阳能光伏系统仿真案例:使用PScad可以模拟和分析太阳能光伏系统的性能,包括光伏阵列的输出功率、电压和电流波形,以及其在不同光照条件下的运行情况。

5. 电动汽车充电系统仿真案例:借助PScad可以对电动汽车充电系统进行建模和仿真,分析其在不同充电功率和充电时间下的电压、电流和充电效率等参数的变化情况。

6. 输电线路仿真案例:利用PScad可以模拟和分析不同类型的输电线路的功率损耗、电压降和电流波形等参数,以及其对电力系统稳定性和效率的影响。

7. 发电机组仿真案例:使用PScad可以对发电机组进行建模和仿真,分析其在不同负载和运行条件下的电压、电流和功率波形,以及其对电力系统的稳定性和可靠性的影响。

8. 电力系统稳定性仿真案例:借助PScad可以模拟和分析电力系统的稳定性,包括短路故障、过电压、过电流等情况下系统的动态响应和稳定性评估。

9. 动态重构系统仿真案例:通过PScad可以模拟和分析动态重构系统的性能,包括重构过程中的电压、电流和功率波形,以及系统在不同故障条件下的恢复能力。

10. 线路参数优化仿真案例:利用PScad可以进行线路参数的优化研究,通过模拟和分析不同参数配置下的电压、电流和功率波形,以及系统稳定性和效率的变化情况,从而指导实际线路的设计和运行。

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

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。

电力工程仿真实验方案

电力工程仿真实验方案

电力工程仿真实验方案一、实验目的通过电力工程仿真实验,学生能够掌握电力工程的基本原理与知识,加深对电力系统的理解,同时培养学生的动手能力和创新思维,提高学生的实际操作能力。

二、实验设备与工具1. 电力仿真软件:例如MATLAB、PSCAD等;2. 个人电脑或者实验室电脑;3. 电力实验设备:例如电力供应器、电压表、电流表等。

三、实验内容1. 电力系统基本原理的仿真实验1.1 电力传输与分配仿真实验:通过仿真软件建立一个基本的电力系统模型,包括发电厂、变电站、输电线路和负荷等,模拟电力传输与分配的过程,观察各个节点的电压、电流和功率变化规律。

1.2 电力系统稳定性仿真实验:通过改变负荷大小、发电厂输出功率等参数,观察系统的稳定性变化,了解电力系统的稳定性原理和调节方法。

2. 电力设备性能仿真实验2.1 电力变压器仿真实验:建立电力变压器的等值电路模型,观察电压、电流、功率的变化规律,了解电力变压器的工作原理和性能特点。

2.2 电力传动设备仿真实验:通过建立电动机等传动设备的数学模型,观察各个参数的变化,了解电力传动设备的运行特性和性能。

3. 电力系统故障仿真实验3.1 短路故障仿真实验:在模拟的电力系统中引入短路故障,观察各个节点的电压、电流的变化,了解短路故障对电力系统的影响和分析方法。

3.2 过载故障仿真实验:在模拟的电力系统中引入过载故障,观察系统的稳定性变化,了解过载故障对电力系统的影响和分析方法。

四、实验步骤1. 准备工作:将电脑打开,启动仿真软件,准备实验所需的电力系统模型和参数设置。

2. 连接设备:将电力仿真软件与电力实验设备连接,通过接口设置参数。

3. 实验操作:进行各项仿真实验,观察数据变化,记录实验数据。

4. 数据处理:对实验数据进行分析和处理,得出实验结果。

5. 结果分析:分析实验结果,总结电力系统的特点和规律。

五、实验要求1. 熟悉电力仿真软件的基本操作方法;2. 理解电力系统的基本原理与知识;3. 能够独立完成实验操作,获取实验数据;4. 能够分析实验数据,得出结论并进行总结。

pscad模型案例

pscad模型案例

pscad模型案例PSCAD(Power System Computer-Aided Design)是一种用于电力系统仿真的软件工具。

它可以帮助工程师模拟和分析各种电力系统的行为和性能,包括电力传输、配电和控制系统。

下面是一些关于PSCAD模型案例的示例,以展示其在电力系统设计和分析中的应用。

1. 变频器控制系统模型:该模型用于研究变频器在电力系统中的控制策略和性能。

通过模拟不同的负载和控制参数,可以评估变频器的稳定性、响应速度和功率因数等指标。

2. 风电场电网连接模型:该模型用于模拟风电场与电网的连接和交互行为。

通过调整风机的输出特性和电网的负荷条件,可以评估风电场对电网稳定性和电能质量的影响。

3. 短路分析模型:该模型用于分析电力系统中的短路故障。

通过模拟不同类型的短路故障,可以评估系统的保护装置和自动开关的动作性能,以及短路故障对系统设备的影响。

4. 输电线路模型:该模型用于模拟电力系统中的输电线路的行为和性能。

通过调整线路的参数和输入条件,可以评估线路的输电能力、电压稳定性和传输损耗等指标。

5. 电池储能系统模型:该模型用于研究电池储能系统在电力系统中的应用。

通过模拟不同的负载和储能系统的控制策略,可以评估储能系统的充放电效率、能量储存能力和对系统稳定性的影响。

6. 发电机模型:该模型用于模拟不同类型的发电机在电力系统中的行为和性能。

通过调整发电机的参数和控制策略,可以评估发电机的响应速度、电压调节能力和功率因数调整能力等指标。

7. 配电系统模型:该模型用于模拟电力系统中的配电系统的行为和性能。

通过调整配电系统的负荷和变电站的容量,可以评估系统的电压稳定性、短路能力和供电可靠性等指标。

8. 变压器模型:该模型用于模拟变压器在电力系统中的行为和性能。

通过调整变压器的参数和负载条件,可以评估变压器的效率、电压调节能力和短路能力等指标。

9. 非线性负载模型:该模型用于研究电力系统中非线性负载的行为和性能。

基于PSCAD4.2软件的电力系统距离保护仿真分析

基于PSCAD4.2软件的电力系统距离保护仿真分析

0 引 言
电力系统 保护 中,输 电线路 的保护 主要 是距 离
保 护 ,其不 受运行 方 式的影 响 ,继 电保 护性 能得 到
电 以及 继 电保护 系统 等领域 较 为活跃 ,该 软件 主要
对 电力系统 时域 和频 率等变 量进 行仿 真分 析 ,其结
果一般 以简 单 易懂 的图形 界面输 出,使得 仿真 过程 清 晰 、准确 而 灵活 J 。本 文 基 于P S C A D 4 . 2 软件 对
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基 于P s C A D 4 . 2 软件 的电力系统距离保护伪真分析
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基 于P S C A D 4 . 2 软件 的 电力系统距 离保护仿真分析
彭湃 ,程汉湘
( 广 东工业 大学 自动化 学院 s t r a c t :Ana l y s i s wa s ma d e o n t he b a s i c pr i n c i p l e o f po we r t r a n s mi s s i o n l i ne d i s t a n c e p r o t e c t i o n ,t hi s pa pe r b u i l t up t h e d i s t a nc e p r o t e c t i o n s i mu l a t i o n mo de l b a s e d o n PS CAD4. 2 s o twa f r e a n d s e t p o s s i b l y h a p p e ni n g g r o u n di n g f a ul t s a n d f a ul t s b e t we e n p h a s e s o f t h e t r a n s mi s s i o n l i n e s , t o ge t wa v e f o r ms o f v o l t a g e , c u r r e n t a n d o t h e r c ha ng e r ul e s t r a ns mi s s i o n l i n e u n d e r t h e c o n d i t i on s of d i f f e r e n t f a u l t k i nd s .S i mu l a t i o n r e s ul t s h o ws t h a t t h e e s t a b l i s he d mo d e l wi t h t hi s s o f t wa r e c a n c o r r e c t l y r e le f c t f u n c t i o n me c h a ni s m o f d i s t a n c e p r o t e c t i o n ,t ha t t h e di s t a nc e pr o t e c t i o n d e vi c e i s a b l e t o r e s p o n d t o f a u l t s i g n a l f a s t wi t h a c t i on o n t h e c i r c u i t b r e a k e r , t o r e a l i z e p r o — t e c t i o n of po we r t r a n s mi s s i o n l i ne s . Ke y wo r ds :P S CAD4. 2 s of t wa r e ; d i s t a n c e p r o t e c t i o n ; g r o u n d i n g f a u l t

实验三 PSCAD故障建模及仿真一

实验三 PSCAD故障建模及仿真一

1
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
4
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

PSCAD的电力系统仿真大作业3

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。

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电力系统分析课程报告姓名 *******
学院自动化与电气工程学院
专业控制科学与工程
班级 *******
指导老师 *******
二〇一六年五月十三
一、同步发电机三相短路仿真
1、仿真模型的建立
选取三相同步发电机模型,以三相视图表示。

励磁电压和原动机输入转矩Ef 与Tm均为定常值,且发电机空载。

当运行至时,发电机发生三相短路故障。

同步发电机三相短路实验仿真模型如图1所示。

图1 同步发电机三相短路实验仿真模型
2、发电机参数对仿真结果的影响及分析
衰减时间常数Ta对于直流分量的影响
三相短路电流的直流分量大小不等,但衰减规律相同,均按指数规律衰减,衰减时间常数为Ta,由定子回路的电阻和等值电感决定(大约)。

pscad同步发电机模型衰减时间常数Ta对应位置如图3所示(当前Ta=)。

图3 同步发电机模型参数Ta对应位置
1)Ta=时,直流分量的衰减过程(以励磁电流作为分析)如图4所示。

图4 Ta=发生短路If波形
2)Ta=时,直流分量的衰减过程(以励磁电流作为分析)如图5所示。

图5 Ta=发生短路If波形
短路时刻的不同对短路电流的影响
由于短路电流的直流分量起始值越大,短路电流瞬时值就越大,而直流分量的起始值于短路时刻的电流相位有关,即直流分量是由于短路后电流不能突变而产生的。

Pscad模型中对短路时刻的设置如图6所示
图6 Pscad对于短路时刻的设置
1)当在t=时发生三相短路,三相短路电流波形如图7所示。

图7 t=时三相短路电流波形
2)当在t=时发生三相短路,三相短路电流波形如图8所示。

图8 t=6时三相短路电流波形
Xd、Xd`、Xd``对短路电流的影响
1) Xd的影响
Pscad中对于Xd的设置如图9所示:
图9 Pscad对于D轴同步电抗Xd的设置
下面验证不同Xd时A相短路电流的稳定值。

i.Xd=(标幺制,下同)时,仿真波形如图10所示
图10 Xd=时A相短路电流波形
ii.Xd=10时,仿真波形如图11所示
图11 Xd=时A相短路电流波形
2)Xd`的影响
在Pscad中暂态电抗Xd`的设置如图13所示:
图13 Pscad对于暂态电抗Xd的设置
下面验证不同Xd`时A相短路电流的暂态过程。

i.Xd`=时A相短路电流的波形如图14所示:
图14 Xd`=时A相短路电流波形
ii.Xd`=1时A相短路电流的波形如图15所示:
图15 Xd``=1时A相短路电流波形
3)Xd``的影响
这里次暂态电抗Xd``与暂态电抗Xd`相似,Xd``影响的是短路后的次暂态过程。

在Pscad中次暂态电抗Xd``的设置如图16所示:
图16 Pscad对于次暂态电抗Xd``的设置
下面验证不同Xd``时A相短路电流的暂态过程。

i.Xd``=时A相短路电流的波形如图17所示:
图17 Xd``=时A相短路电流波形
ii.Xd``=时A相短路电流的波形如图18所示:
图18 Xd``=时A相短路电流波形
Td`、Td``对短路电流的影响
在Pscad中衰减时间常数的设置如图19所示:
图19 Pscad对于衰减时间常数的设置
1)下面验证不同Td`时A相短路电流暂态交流分量衰减速度。

i.Td`=时短路励磁电流的波形如图20所示
图20 Td`=时短路励磁电流的波形
ii.Td`=时短路励磁电流的波形如图21所示
图21 Td`=时短路励磁电流的波形
2)下面验证不同Td``时A相短路电流暂态交流分量衰减速度。

i.Td``=时短路励磁电流的波形如图22所示
图22 Td``=时短路励磁电流的波形
ii.Td``=时短路励磁电流的波形如图23所示
图23 Td``=时短路励磁电流的波形
二、简单电力网络的线路故障仿真
1、仿真模型的建立
仿真模型预览图
根据题目要求,建立如图24所示的仿真模型。

图24 简单电力网络仿真模型
i.三相电源参数、输电线路(π型等值电路)参数对应在仿真模型中的设置位
置如图25(a)(b)所示。

图25(a)电源参数设置位置
注:题目要求中两侧电源电势夹角为15°,即两侧Phase值相差15°。

图25(b)π型等值电路参数设置位置
ii.变压器参数设置如图26所示,变压器采用星三角连接且不接地,零序电流不流通。

图26 变压器模型参数设置位置
2、输出通道的设计
由于题目要求三相电压电流的瞬时波形和向量图,所以需要设计不同的输出通道。

瞬时波形用覆盖图形和分离图形显示(如图27所示);相量图需要将各相电气量经过FFT模块处理(如图28所示),采用其幅值相位模式,用处理完成后的基波表示(如图29所示),用向量仪显示效果(如图30所示)。

图27 瞬时波形显示方式
图28 FFT处理模块
图29 FFT模式选择
图20 相量仪输出幅相特征
3、不同故障类型下的仿真结果
线路发生三相故障
由于是对称故障且系统两侧基本相同,这里只看M侧A相。

故障前幅相特性
故障后幅相特性
线路发生A相接地故障
主要看特殊相A相的电气量变化情况
M侧A相母线电压波形
M侧母线ABC相电流波形
短路点A相电压波形
短路点ABC三相电流波形(故障前重合)。

故障前幅相特性
故障后幅相特性
线路发生BC两相故障
仍然主要看特殊相A的电气量变化
母线M侧A相电压波形
短路点ABC三相电压波形(故障前重合,故障后BC两相电压减小)
短路点ABC三相电流波形
短路前的幅相特性
短路后的幅相特性
4课程学习心得
通过对于电力系统分析这门课一个学期的学习,我更加深入的了解了电力系统分析中主要考虑的问题。

本学期主要是对电力系统的暂态的学习,通过刘益青老师的耐心讲解和课下用PSCAD仿真软件对课程的巩固,使我自己在故障分析的能力上又上了一个台阶。

对于课程的建议:可能由于课时的原因,课程进行的略微紧张,基础稍欠缺的地方有些跟不上。

因为了解到老师有做过故障保护相关工作的经验,所以希望老师以后能为学生拓展一些电力系统其他方面的知识。

在此再次感谢老师在学习上的支持和帮助。

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