应用PSCAD进行新能源系统仿真研究
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的电力系统仿真大作业
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1.0，且发电机空载。
当运行至0.5056s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2.1 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0.2s）。
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=0.278s）。
图3 同步发电机模型参数Ta对应位置1）Ta=0.278s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=0.278s发生短路If波形2）Ta=0.0278s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=0.278s发生短路If波形2.2 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=0.5056时发生三相短路，三相短路电流波形如图7所示。
图7 t=0.5056时三相短路电流波形2）当在t=0.6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2.3 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。
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软件±500kV直流输电系统操作过电压仿真研究
基于PSCAD软件±500kV直流输电系统操作过电压仿真研究以某直流输电系统工程为例，根据其参数利用电磁暂态软件PSCAD/EMTDC建立仿真模型，模型主要包括等值交流系统、换流变压器、交直流滤波器、平波电抗器、直流输电线路及接地极等各电气设备。
运用模型对几种典型故障进行仿真，结果表明：此模型能够准确的模拟出直流输电系统，并为其输电工程的绝缘、故障分析以及过电压仿真提供了先决条件与依据，具有很大的实践意义。
标签：直流输电工程；PSCAD；过电压1 概述随着我国国民经济的飞跃发展，电力系统作为国民经济发展不可分割的一部分，其规模发展越来越大，对其安全要求也越来越高。
随着科研人员的潜心研究，电压等级越来越高、输送容量越来越大的直流工程在我国建成，等级越高则换流站设备的过电压水平就越高，从而导致事故出现几率增大，设备更容易损坏甚至也更加容易造成停电事故，以致于威胁电网运行[1-3]。
如何让所建的直流工程安全运行是电网工作人员需要解决的重要问题，因而研究直流过电压有着至关重要的意义。
本文通过该模型对高压直流的典型故障如交流母线单相接地、换流站Y/Y 换流变压器阀侧绕组接地和直流极线中点接线故障等进行仿真研究，为高压直流工程提供依据，为后续高压直流工程绝缘优化设计提供参考。
2 PSCAD/EMTDC仿真软件介绍程序PSCAD/EMTDC是目前世界上被广泛使用的一种电力系统分析软件。
在本仿真中主要运用的元件有：交流电源、电阻、电感、变压器、换流阀、输电线路等，这些元件直接从元件库选择简单又方便。
除此之外，PSCAD还具有一项高级的功能即可以自行创建所需的元件，然后可以将所建元件封装成为一个新元件，或者采用Fortran或C语言编写创建一个新元件。
只要熟练运用各种元件模型库，就能搭建所需要的模型。
PSCAD/EMTDC的建模步骤为：（1）新建一个工程文件，将具体的仿真模型搭建在该工程文件中；（2）搭建完整的仿真所需电气主接线图，对其中的元件进行参数设置和对仿真环境进行设置等；（3）保存模型参数，进行编译；（4）运行并调试模型；（5）分析输出数据，验证模型。
PSCAD实验指导书资料祥解
动加载这个库，从库中选择元件进行建模。 项目窗口：包含所有加载进来的库和例子。可以同时加入多个项目，但一个时刻只能有一个 项目处于活动状态（即显示蓝色，可以编译）。在项目名称上点右键，在列出的菜单条中选 择 Set as Active 可将项目设为活动状态。 状态栏：显示当前例子状态。在编译运行时会显示进度，完成后显示 Ready。 项目窗口切换：在例子、记录信息和文件之间切换，一般不用。 消息窗口：显示例子的编译运行信息，没有错误显示为绿色，有错误以红色显示，双击红色 消息则在工作区指示出错误地方。 工作区窗口切换：使工作区在电气连接图、模块结构图、参数、编程代码等显示界面切换。 主工作区：在此绘制电力系统电气连接图，可以绘制成多层。 元件库栏：包含一些常用的基本元件，这些元件主库里面都有，放在这儿只是方便使用，直 接点击即可选中到工作区。
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。可模拟任意大小的交直流系统。PSCAD V1 1988 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。PSCAD V3 以 PC Windows 作为 平台，在 1999 年面世。目前最新版本的是 PSCAD V4.2.1。
电力系统仿真实验指导书 （PSCAD/ EMTDC）
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
基于PSCAD的并联型有源电力滤波器系统的仿真研究
CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY
最成熟的一种谐波电流方法，本文所用的谐波电流检测正是 采用的该方法。该方法的原理如图2所示[7]。
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PLL
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ip
C iq
ip LPF LPF iq
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（Active Power Filter，APF）作为一种动态抑制谐波的电力电
子装置得到了很大发展[1]。在设备研制过程中由于并联型有
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iicc
逆变 主电路
iiLL
非线性负载
APF
指令电流 运算电路
源电力滤波器系统结构复杂、控制参数不确定等原因，仿真
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研究尤为必要，对理论分析发挥着越来越大的作用。本文采
源、非线性负载（谐波源）和APF三部分组成。系统的仿真 参数为：输入电压U s=380V，负载为阻性负荷R =10Ω的三相 整流桥，滤波器直流侧电容C =1000μ F，APF交流侧滤波电感 L =4mH，有源电力滤波器功率开关器件开关频率f =10kHz。
由于整个系统的对称性，仅给出A相的仿真结果波形， 其中图4为电网A相的负载电流和APF补偿后的电源电流。 因为非线性负载的影响，电网A相负载电流波形出现严重畸 变。补偿后电流从波形可以看出正弦波。图5为A相谐波检 测电流和实际补偿电流，补偿电流几乎可以实时跟踪谐波电 流。图6中给出了直流侧电容电压的波形，可以看出电压很
电路后，得到与e a同相位的正弦信号sinωt 和对应的余弦信号
-cosωt ，这两个信号与i a，i b，i c经C 32变换后得到的i α，i β一
PSCAD教程08-应用PSCAD进行直流输电系统仿真研究
武汉大学电气工程学院 乐 健 2012.06
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 四、高压直流输电系统的PSCAD仿真
第2页
应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
第 10 页
三相全波桥式换流电路原理图
应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
4. 换流变压器(Converter Transformer) 向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备 作用: 使HVDC系统建立自己的对地参考点； 减小注入系统的谐波。 特点: 接线方式： Y0/Y, Y0/△， Y0/Y/△ 短路电抗大： 15~20% 噪声大
1. 晶闸管（ Thyristor ）
特点：
o 可控导通 o 单向导电
K G
导通的充要条件：
• 正向电压>0 • 控制电流脉冲
A
可靠关断的充要条件：
• 正向电流<0 • 正向电压<0， 且持续一段时间
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应用PSCAD进行高压直流输电系统仿真研究
晶闸管
- 8kV (-9kV) - 2kA - 5 inch wafer
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。
基于PSCAD的变速抽水蓄能机组励磁系统仿真研究
研究可变速抽水蓄能机组的相关课题对于新能源的
基金项目：张家口可再生能源示范区重大科技示范工程运维关 键技术研究（52018K170028）
接入、电网功率平衡有着重要的意义。 变速机组的运行控制主要是通过其励磁控制器与
水轮机控制器实现的，目的是完成对电机转速及功率 的控制，使转子能根据水头和功率的变换输出不同的 转速，而输出电压频率保持恒定，从而达到变速恒频 的目的；并通过磁链定向与前馈控制相结合的方法实 现电机有功、无功功率的解耦，获得灵活的无功调节 能力，同时使机组运行在最佳工作点，是目前研究的 热点。对变速抽水蓄能机组可采用的励磁控制策略主 要有基于三相坐标系模型的励磁控制、基于交流电机 的多标量励磁控制、双通道多变量反馈励磁控制、基 于同步电机变频的矢量控制，其中，应用最为广泛的
［开放科学（资源服务）标识码］
Research on Excitation Control Strategy of Variable Speed Pumped Storage Units based on PSCAD WU Tao, XIE Huan, LI Shanying, TAN Zheng
(State Grid Jibei Electric Power Research Institute Co., Ltd., Beijing 100045, China) Abstract: This paper focuses on the excitation system of variable speed pumped storage units (VSPSU) based on PSCAD. Firstly, the mathematical model of VSPSU is proposed. Then, the vector control system of grid side converter based on grid voltage orientation and the system of rotor side converter based on stator flux orientation are proposed both in generating and pumping condition. For verification, the simulation model is built in PSCAD, and the simulation results prove that the proposed excitation system takes on high control performance. Key words: variable speed pumped storage units; AC excitation; field-oriented control; PSCAD
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”
12
第一部分 基本模块及功能介绍
3.4 传递函数
2018/10/23
13
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
10
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