【正文】 示： a 故障點等效圖 b 故障等效三組序分量 c 正序電路 d 負序電路 e 零序電路 圖 單相接地時對稱分量法運用 由圖 分析可知，圖 c 正序網(wǎng)絡(luò)中只有正序電勢在作用 包括發(fā)電機的電勢和故障點的正序分量電勢 ，網(wǎng)絡(luò)中只有正序電流，各元件呈現(xiàn)的阻抗就是正序阻抗，圖 d 、 e 分別為負序網(wǎng) 絡(luò)和零序網(wǎng)絡(luò)。 各種簡單短路時的和列于表 ： 表 簡單短路時的和 短路類型 三相短路 0 1 兩相短路接地 兩相相間短路 單相接地短路 3 基于 PSCAD/EMTDC和 MATLAB 的電磁暫態(tài)仿真設(shè)計 PSCAD/EMTDC 的工作環(huán)境介紹 PSCAD/EMTDC 主界面 PSCAD/EMTDC 主界面如圖 所示【 16】： 圖 PSCAD/EMTDC 主界面 菜單欄：包括文件、編輯、視圖、編譯、窗口、幫助選項。在編譯運行時會顯示進度，完成后顯示 Ready。 Sources：單相和三相電壓源、電流源、多相諧波源。 Machines：各種電機，包括汽輪機、水輪機等。 Data_Recorders_Readers：其它運行信息或記錄的波形可以通過此輸入到當前例中。 EMTDC 主程序結(jié)構(gòu)流程如圖 所示： 圖 EMTDC 主程序結(jié)構(gòu) MATLA 的工作環(huán)境介紹 電力系統(tǒng)是控制系統(tǒng)應(yīng)用在電力行業(yè)中的體現(xiàn)。 4 電機元件：包含了各種電機模型元件。 電路圖模型是 MATLAB 提供的用于電力系統(tǒng)的一種簡潔的數(shù)學(xué)模型。仿真流程如圖 所示。各級序網(wǎng)絡(luò)圖形如圖 a 、 b 、 c 所示。 a 變壓器模型 b 變壓器模型參數(shù)設(shè)置 圖 變壓器元件 3 輸電線元件 輸電線 TLine1 和 TLine2 都采用貝瑞隆模型 采用線路恒定頻率 ，并設(shè)置相應(yīng)的正 序和零序線路參數(shù)，線路長度各為 100km，經(jīng)過計算正序線路阻抗約為 50Ω，零序值近似為 倍的正序值，根據(jù)要求再做相應(yīng)的標幺值歸算，具體設(shè)置如圖 a 、 b 所示。 a 輸電線模型 b 輸電線模型參數(shù)設(shè)置 圖 輸電線元件 4 測量元件 MATLAB 測量元件的分類比較齊全，相應(yīng)有電流表、電壓表、功率表以及一些有效值測量元件，此處選擇可以測量電壓和電流的三相 VI 測量計，如圖 a 、 b 所示相應(yīng)模型和參數(shù)設(shè)置，可以根據(jù)波形比較的要求選擇有名值或是標幺值表示，在 PSCAD 中也可以同樣設(shè)置。雖然 MATLAB 的故障也有外部定時控制，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)換時間點就可以實現(xiàn)定時控制，但是其故障類型的改變必須經(jīng)過對框圖的參數(shù)修改方能完成，沒有可視化調(diào)節(jié)的功能。 由故障分析可知，三相短路故障的危害較為嚴重，從附錄 A 中的圖 a 、 b 觀察得到電流幅值最高可達近 。通過 PSCAD/EMTDC 程序與 MATLAB 語言接口 以下稱 PSCADMATLAB 接口 ，用戶可以將 MATLAB 中的數(shù)學(xué)和控制功能模塊 包括各種工具箱 應(yīng)用到 PSCAD/ EMTDC 程序中。接口實現(xiàn)過程如圖 所示： 圖 PSCAD/EMTDCMATLAB 接口示意圖 圖 接口實現(xiàn)過程 PSCAD 與外部數(shù)據(jù)交換通過自定義元件來實現(xiàn)。下面就元件內(nèi)部的設(shè)置做詳細說明。當自定義元件內(nèi)部設(shè)計完成后，可在 Circuit 畫布上修改它所提供的參數(shù)。代碼塊主要分數(shù)據(jù)定義、空間定義、子系統(tǒng)調(diào)用等幾部分。 2 整流側(cè)元件 如圖中所示“ rectifier81”表示整流模塊，該模塊的具體圖形如圖 所示，觸發(fā)角的參考量設(shè)為 （經(jīng)過多種觸發(fā)角檢驗，此時的整流得到電流和電壓波形較佳），圖示 AO 節(jié)點表示參考量輸入端， KB 節(jié)點表示使能輸入端，高電平“ 1”時工作，圖示用常量值“ 1”作為高電平發(fā)生函數(shù)；圖示的 AM 和 GM 分別是實際測得的和輸出端， Bus 為鎖相振蕩器輸入端，將感應(yīng)環(huán)測得的三相電壓作為參考量 其輸出相位與 該母線電壓同步 。 a 故障的邏輯控制環(huán)節(jié) b 故障的開關(guān)控制界面 圖 故障控制 當開關(guān)打到 A 端時，實現(xiàn)瞬時性的定時故障控制；當開關(guān)打到 B 端時，實現(xiàn)永久性的故障控制。 時域仿真分析 現(xiàn)基于以上的三機多節(jié)點交直流傳輸系統(tǒng)，進行各種類型故障下的故障分析。 表 不同長度交流輸電線處發(fā)生三相短路時的直流電壓和電流情況 電量 距離 I dc kA V dc kV 10～ 30 公里 ～ 225 ～ 265 ～ 250～ 287 ～ 243～ 275 ～ 265～ 285 本文基于 PSCAD 和 MATLAB 的接口思想，實現(xiàn) PSCADMATLAB 的聯(lián)合仿真，通過接口模塊調(diào)用 MATLAB 的 M 文件，實現(xiàn) MATLAB 的相量圖繪制功能。 當系統(tǒng)沒有投入故障時，各電量正常運行時的相量圖如圖 a 、 b 、 c 、 d 所示。由邊界條件可知此時 ， 。因此，上述基于兩種仿真環(huán)境下的接口技術(shù)可以有效地應(yīng)用于電磁暫態(tài)的仿真分析之中。 參考文獻 [1]袁季修 .防御大停電的廣域保護和緊急控制 [M]，北京：中國電力出版社，2021. [2]屈靖，郭劍波 .“九五”期間我國電網(wǎng)事故統(tǒng)計分析 [J]，電網(wǎng)技術(shù)， 2021. [3]王梅義，吳競昌，蒙中定 .大電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù) [M]，北京：水利水電出版社，1991. [4]趙遵廉 .電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則學(xué)習和輔導(dǎo) [M]，北京：中國電力出版社，2021. [5]劉肇旭，印永華，鄭美特，徐振宇，陳汝英，潘建華 .南方互聯(lián)電力系統(tǒng)中期動態(tài)穩(wěn)定破壞事故調(diào)查和分析 [J]，電網(wǎng)技術(shù)， 1996. [6]雷曉蒙 .臺灣省 1997 年 7 月 29 日的大停電事故的教訓(xùn)和啟示 [J]，中國電力， 1996 [7]唐斯慶，張彌，李建 設(shè)，吳小辰，蔣琨，舒雙焰 .海南電網(wǎng)“ ”大面積停電事故的分析和總結(jié) [J]，電網(wǎng)技術(shù)， 2021. [8]鄂志君 .基于 PSCADE/MTDC 的電力系統(tǒng)機電暫態(tài)與電磁暫態(tài)混合仿真[D]，天津大學(xué)， 2021. [9]黃家裕，陳禮義，孫德昌 .電力系統(tǒng)數(shù)字仿真 [M]，北京：中國電力出版社， 1995. [10]李云閣，呂景順 .EMTP 的應(yīng)用研究 [J]，甘肅電力， 1995. [11]楊衛(wèi)東，徐政 .NETOMAC 在直流輸電系統(tǒng)仿真研究中的應(yīng)用 [J]，電力自動化設(shè)備， 2021. [12]楊衛(wèi)東，徐政 .基于 NETOMAC 軟 件的直流輸電系統(tǒng)混合仿真計算及參數(shù)優(yōu)化 [J]，電網(wǎng)技術(shù)， 2021. [13]李光琦 .電力系統(tǒng)暫態(tài)分析，北京：中國國力出版社， 2021. [14]何仰贊，溫增銀 .電力系統(tǒng)分析 上冊 ，第三版，北京：華中科技大學(xué)出版社， 2021. [15]常勇 .電力系統(tǒng)故障的類型及發(fā)生的原因，電網(wǎng)， 2021. [16] PSCADEMTDC 實驗指導(dǎo)教程 （試用版），西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院：電力系統(tǒng)仿真實驗室， 2021. [17]林良真，葉林 .電磁暫態(tài)分析軟件包 PSCAD/EMTDC[J]，電網(wǎng)技術(shù)， 2021. [18]石訪 . 電磁暫態(tài)軟件 PSCAD /EMTDC 的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望 [J]，華北電力，2021. [19]吳天明，謝小竹，彭彬 .MATLAB 電力系統(tǒng)設(shè)計和分析 [M]，北京：國防工業(yè)出版社， 2021. [20]林良真，葉林 . 電磁暫態(tài)分析軟件包 PSCAD/EMTDC [J]，電網(wǎng)技術(shù)， 2021. [21]肖勁松，王沐然 . 與科學(xué)計算 [M]，北京：清華大學(xué)出版社，2021. [22] GOL E A, DANESHPOOY A. Towards open systems: A PSCAD/ EMTDC to MATLAB interface [C]. Conference on Power System Transient, Seattle, 1997. [23] Manitoba HVDC Research Centre Inc. PSCAD/EMTDCMATLAB Interface [A], In: Help of PSCAD/ EMTDC Version [CP/CD] ,Manitoba: Manitoba HVDC Research Centre Inc, 2021. [24]鐘波，趙華軍 .PSCAD/ EMTDC 程序與 MATLAB 語言接口的研究 [J]，廣東電力， 2021. 附錄 A a 基于 PSCAD 故障點 a 相電流波形 b 基于 MATLAB 故障點 a 相電流波形 c 基于 PSCAD 線路 L1 的故障相 a 相電壓波形 d 基于 MATLAB 線路 L1 的故障相 a 相電壓波形 圖 單相接地 a 相 的電壓電流波形比較 a 基于 PSCAD 的故障點 b、 c 兩相電流波形 b 基于 MATLAB 的故障點 b、 c 兩相電流波形 c 基于 PSCAD 的線路 L1 故障相 b、 c 兩相電壓 波形 d 基于 MATLAB 的線路 L1 故障相 b、 c 兩相電壓波形 圖 兩相相間故障 b、 c 電壓電流波形比較 a 基于 PSCAD 的故障點 a、 b、 c 三相電流波形 b 基于 MATLAB 的故障點 a、 b、 c 三相電流波形 c 基于 PSCAD 的線路 L1 故障相 a、 b、 c 三相電壓波形 d 基于 MATLAB 的線路 L1 故障相 a、 b、 c 三相電壓波形 圖 三相短路電壓電流波形比較 附錄 B 1. 交流輸電線路故障對直流傳輸?shù)挠绊? a 故障 1 處單相和兩相接地故障時直流電流 I dc 波形 b 故障 1 處單相和兩相接地故障直流電壓 V dc 波形 c 故障 1 處三相故障時直流電流 I dc 波形 d 故障 1 三相故障時直流電壓 V dc 波形 圖 故障 1 處對直流系統(tǒng)的影響 a 故障 2 和 3 同時三相短路時的直流電流 b 故障 2 和 3 同時短路時的直流電壓 圖 故障 2 和 3 同時三相短路時對直流系統(tǒng)的影響 2. 直流傳輸時故障對整個傳輸系統(tǒng)的影響 a 直流輸電線故障時整流站直流電流波形 b 直流輸電線故障時整流站直流電壓波形 c 直流輸電線故障時逆變站直流電流波形 d 直流輸 電線故障時逆變站直流電壓波形 圖 直流輸電線路故障對換流站的影響 a 等效電源 Soure51 的母線三相電壓波形 b 輸電線 Line4 的三相電壓波形 圖 直流輸電線故障對交流輸電線路的影響 致謝 歷時近三個半月的時間終于完成了本科畢業(yè)設(shè)計，在這過程中我溫顧了許多已學(xué)的知識，與此同時也感覺到自己所學(xué)知識的匱乏和不足。同時，在這短暫而充實的四年大學(xué)生活中，實驗室的各位老師，他們給予了我無私的關(guān)懷和不倦 的教誨，使我在學(xué)習上不懈努力，力爭上游，在此我一并表示我最誠摯的謝意！ 其次，我要感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。 2 利用系統(tǒng)仿真軟件 MATLAB 對其也進行了電磁暫態(tài)仿真分析，二者對比得出結(jié)論：兩種環(huán)境下的仿真波形一致， 說明兩種仿真軟件都適合應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)的仿真研究。 a MATLAB繪制 Vs1各序分量相量圖 b PSCAD繪制 Vs1各序分量相量圖 c MATLAB繪制 Is1各序分量相量圖 d PSCAD繪制 Is1各序分量相量圖 圖 兩相相間短路時的序分量圖 藍色為正序，綠色為負序，紅 褐 色為零序 以 b、 c 兩相接地為例。相位差。為了實現(xiàn)接口的繪圖功能，需要先用傅里葉分解模塊 FFT 進行矢量分解，如圖 a 、 b 、 c 所示，輸入的 Is Vs1以及 If 可以分解為三相的幅值和相位分量，或者分解為正負零序三組分量，并根據(jù)要求可以顯示從基頻至 255 次諧波