pscad电力系统暂态仿真
PSCAD在电力系统电磁暂态仿真应用技术
2．机电暂态过程分析。主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分析是研究电力系统受到诸如短路故障，切除或投入线路、发电机、负荷，发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下，电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力。为选择规划设计中电力系统的网络结构，校验和分析运行中电力系统的稳定性能和稳定破坏事故，制定防止稳定破坏的措施提供依据。静态稳定分析是研究电力系统受到小扰动后的稳定性能，为确定输电系统的输送功率，分析静态稳定破坏和低频振荡事故的原因，选择发电机励磁调节系统、电力系统稳定器和其他控制调节装置的型式和参数提供依据。
电力系统分析包括稳态分析、故障分析和暂态分析三方面内容。
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主要研究电力系统稳态运行方式的性能，包括系统有功功率和无功功率的平衡，网络节点电压和支路功率的分布等，解决系统有功功率和频率调整，无功功率和电压控制问题。
潮流计算是进行电力系统稳态分析的主要方法。潮流计算的结果可以给出电力系统稳态运行方式下各节点电压相量和各支路功率分布。通过调整系统运行方式的给定条件，进行必要的潮流计算，可以研究并从中选择经济上合理、技术上可行、安全可靠的正常方式，及时发现电力网元件如变压器和线路过负荷、母线电压越限等异常工况并做出适当处理。潮流计算还给出电力网的功率损耗，便于进行网损分析，并进一步制定降低网损的措施。潮流计算还可用于电力系统事故预想，通过模拟发电厂、线路、变压器等元件的开断，分析其引起潮流分布的相应改变，确定事故影响的程度和防止事故扩大的措施。潮流计算也用于输电线路工频过电压研究和调相、调压分析，为确定超高压线路并联补偿容量、变压器可调分接头设置、发电机额定功率因数等系统规划设计的主要参数以及线路绝缘水平提供部分依据。潮流计算还是考虑负荷电流的短路电流计算和稳定计算的基础，为这些计算提供初始运行方式。
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_EMTDC简介
(5) EMTDC 模型分析由于没有统一的网络初始化程序,在仿真中, 各物理量均从零开始计算,但发电机在这种条件下很难达到稳态, 这就需要事先用其他程序计算出一个潮流结果作为初始条件；
(6) PSCAD/ EMTDC 是在一定的时域内采用逐步法进行计算的, 因此,一般认为仿真过程较短,只适合于进行1～2 s 以内的电磁 暂态计算,往往不能描述一个完整的动态过程，但在实际计算分 析中经常需要进行这样的描述。
电阻、 电感、 电源 负荷
数据
控制
故障、 电力 开关 电子
通信 变压器 电机 运算 架空线 电缆
表计
保护
录波、 操作 存储 序列
逻辑 Pi和耦 运算 合线
5步…
第1步…
第2步…
放大：+ 缩小：-
第3步…
第4步…
The Bergeron Model is a very simple, constant frequency model based on travelling waves.
It is useful for studies wherever the transient or harmonic behaviour of the line or cable is important. It works very well for 1 conductor lines, 2 horizontal conductors, or for an ideally transposed line geometry. It should not be used for untransposed or when multiple towers are modelled on the same right of way.
基于PSCAD EMTDC的电力系统机电暂态与电磁暂态混合仿.
第三章电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC
电路,运行、分析结果和处理数据,保证并提高了研究工作的质量和效率。
在线画图、控制、监测功能使得用户可以在仿真进行过程中修改系统参数,并直接观察仿真结果。
PSCAD 和EMTDC 的关系如图3—1所示。
§3.2PSCAD 介绍
3.2.1PSCAD 运行环境
PSCAD 运行时的主界面如图3—2所示,主要包括:主菜单、工具栏、工作区窗口、输出窗口和编辑器窗口。
图3-2PSCAD的主界面
一、主菜单(Menus
主界面左上方的是主菜单,,包括:文件、编辑、浏览、编译、窗口和帮助等选项。
同时PSCAD还提供鼠标右键弹出菜单功能。
二、工具栏(Tool bar:
工具栏包含PSCAD常用命令的快捷键,通过使用工具栏中的快捷键,用户可以方便快捷地完成仿真中的各步骤工作。
P8CAD工具栏包括:
1主工具栏:含有新建、打开、保存、打印、运行、暂停等按钮;。
基于PSCAD调用MATLAB的电力系统电磁暂态仿真
基于PSCAD调用MATLAB的电力系统电磁暂态仿真田汝冰;朱时雨;吉炫颖;朴永鑫【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、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.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.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.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.【期刊名称】《东北电力技术》【年(卷),期】2017(038)010【总页数】4页(P1-4)【关键词】电力系统仿真;PSCAD/EMTDC;MATLAB/Simulink;接口【作者】田汝冰;朱时雨;吉炫颖;朴永鑫【作者单位】国网通化供电公司, 吉林通化 134001;国家电网公司东北分部, 辽宁沈阳 110180;国网通化供电公司, 吉林通化 134001;国网通化供电公司, 吉林通化134001【正文语种】中文【中图分类】TM743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、时变的复杂系统，在国民经济中发挥着举足轻重的作用。
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。
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、保护、调度及故障研究具有重要的实际意义[1-2]。
PSCAD/EMTDC是目前世界上被广泛使用的电力系统仿真分析程序。
PSCAD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]。
MATLAB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]。
电力系统故障仿真实验指导书(PSCAD EMTDC软件手册)
电力系统故障仿真实验指导书（PSCAD/ EMTDC软件手册）（试用版）目录第一章PSCAD/EMTDC软件介绍 (1)1.1 概述 (1)1.2 PSCAD/EMTDC软件的使用 (2)1.2.1 PSCAD/EMTDC基本操作方法 (2)1.2.2 PSCAD/EMTDC故障建模及仿真流程 (12)第二章实验项目 (16)实验一电力系统故障建模 (16)1、实验目的 (16)2、预习要求 (16)3、实验内容及步骤 (16)4、思考题 (17)5、实验报告 (17)实验二电力系统故障仿真分析 (17)1、实验目的 (17)2、预习要求 (17)3、实验内容及步骤 (17)4、思考题 (18)5、实验报告 (18)实验三 IEEE14bus系统建模（选做） (19)附录不同电压等级下的输电线路典型参数 (20)第一章PSCAD/EMTDC软件介绍1.1 概述PSCAD/EMTDC是加拿大马尼托巴高压直流研究中心出品的一款电力系统电磁暂态仿真软件，PSCAD（Power Systems Computer Aided Design）是用户界面，EMTDC （Electromagnetic Transients including DC）是内部程序。
EMTDC最初代表直流暂态，是一套基于软件的电磁暂态模拟程序。
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，编写这个程序的原因是因为当时现存的研究工具不能够满足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，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。
pscad案例
pscad案例PSCAD（Power System Computer Aided Design）是一种专业的电力系统仿真软件，广泛应用于电力系统设计和分析领域。
下面列举了十个PSCAD案例，帮助读者了解PSCAD的功能和应用。
1. 电力系统稳态分析：利用PSCAD，可以对电力系统进行稳态分析，包括电压、电流、功率等参数的计算和评估。
例如，可以模拟并评估变压器的负载能力和电压稳定度。
2. 电力系统短路分析：PSCAD可以模拟电力系统的短路故障，并计算短路电流、短路电压等参数。
通过分析短路故障，可以评估电力系统的保护装置的性能和选择适当的保护策略。
3. 电力系统暂态分析：PSCAD可以模拟电力系统的暂态过程，如开关操作、电容器切除等。
这些暂态过程可能导致电压暂降、电流冲击等问题，通过PSCAD模拟分析，可以评估这些暂态过程对电力设备和电力系统的影响。
4. 风电场建模与分析：PSCAD可以用于风电场的建模和分析。
可以模拟风机的输出特性、输电线路的传输特性等，评估风电场的稳定性和可靠性，并优化风电场的设计和运行。
5. 光伏发电系统建模与分析：PSCAD可以用于光伏发电系统的建模和分析。
可以模拟光伏电池的I-V特性、光照变化对发电量的影响等，评估光伏发电系统的性能和可靠性，并优化光伏发电系统的设计和运行。
6. 电力电子设备模拟：PSCAD可以模拟各种电力电子设备，如变频器、逆变器、整流器等。
可以评估电力电子设备的性能和稳定性，并优化其设计和控制策略。
7. 智能电网建模与分析：PSCAD可以用于智能电网的建模和分析。
可以模拟智能电网中的各种组件，如智能电表、智能配电网等，评估智能电网的性能和可靠性，并优化智能电网的设计和运行。
8. 超导设备模拟：PSCAD可以模拟超导设备的特性和性能，如超导线圈、超导电缆等。
可以评估超导设备的性能和稳定性，并优化其设计和控制策略。
9. 电力系统故障分析：PSCAD可以用于电力系统故障的模拟和分析。
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。
基于PSCAD单芯电力电缆故障暂态仿真建模
ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ｎ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｐ ｒ ｏｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎｇ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｏ ｒ ｉ ｇｉ ｎａ ｌ ｐｈａ ｓ ｅ ．Ｗ ｈ ｅ ｎ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏｃ ｃ ｕ ｒ ｏ ｎ ｏ ｕｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ａ ｔ ｈ ｉ ｎ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｔ ｒ ａ ｎｓ ｉ ｅ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｉ ｎ ｍｅ ｔ ａｌ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｓ ｏｆ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｐｈ ａ ｓ ｅ ｈａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐｐ ｏｓ ｉ ｔ ｅ ｐｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｔ ｙ ｗｉ ｔ ｈ
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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）。
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三相短路与相间短路波形
两相短路接地和单相短路接地波形
小结
➢ 在短路前，同步发电机的输出电压基本保持不变，在短路 瞬间立刻下降，发电机发出的有功功率也会发生波动，无 功功率会增多，使发电机输出电压有所提高，尽可能趋于 稳定。但对于三相短路，对系统影响比较大，系统发生三 相短路后，会处于失稳状态，很难在回到原来状态或进入 另一个稳定状态。三相短路虽然很少发生，但情况较严重， 应给予足够的重视。
电力系统故障引起的电力系统过电压的影 响
➢ 学生姓名：赵春阳 ➢ 学 号：0867130234 ➢ 专 业：电气工程及其自动化 ➢ 班 级：电气08-2班
总体介绍
主要内容
短路故障
单机无穷大
500kv输电线路
原因
危害
仿真Biblioteka 分析仿真分析
单机无穷大系统模型的建立与仿真
单机无穷大系统模型的建立与仿真
➢ 利用PSCAD软件建立单 机无穷大系统，并且进 行了,无故障，三相短路， 相间短路，两相接地短 路和单相接地短路的仿 真，所得波形如图：
➢ 使用金属氧化物避雷器限制短时高幅值工频 过电压
➢ 选择合理的系统结构和运行方式，以降低工 频过电压
设计结论
➢ 本设计主要是用PSCAD/EMTDC软件对四种 短路进行仿真，得出短路点、同步发电机、电 力系统的电压等重要参数的仿真图形并进行比 较，相对于书本上建立数学模型解数学方程的 方法来说直观、易懂 ，对短路故障的发生原 因、危害进行了详细的介绍，并分析比较了四 种短路故障对电力系统的影响，有理论到仿真 实践循序渐进，对各种短路故障的理解更加深 入
谢谢 !
500kv输电线路模型的建立与仿真
500kv输电线路模型的建立与仿真
仿真分析
➢ 四种短路故障中，单相接地对系统稳定性影响最大， 电力系统的运行经验表明，单相接地短路占大多数， 必须采取措施降低单相接地故障引起的过电压对电力 系统的影响。
限制单相短路故障过电压的措施
➢ 使用高压并联电抗器补偿特高压线路的充电 电容