【正文】 的相量情況。 1. 交流輸電線路故障對直流傳輸?shù)挠绊? 經過在 PSCAD 環(huán)境下的交流側故障位置 3 的仿真，發(fā)現(xiàn)故障 1 處 靠近換流站的位置 的任意類型的故障對直流電壓和電流的影響十分明顯。 PSCADMATLAB 的接口環(huán)節(jié) PSCADMATLAB 的接口示意如圖 a 所示，其輸入量為電量的幅值 和相位，PSCAD/EMTDC 內有一個 Fortran 文件 DSDYN , 通過它可以調用外部 Fortran 子程序。六脈沖橋采用默認設置。STORAGE 用來定義全局變量，即該自定義元件的輸入變量。在編輯菜單上點 New Category，彈出 Category 屬性，點 OK 后出現(xiàn)分類布，在上面右鍵點擊選 New Control，可以選不同的類型。這里主要用到的是輸入輸出數(shù)列性質的修改。 PSCAD/ EMTDC 內的一個 Fortran 文件 DSDYN , 通過它可以調用外部 Fortran 子程序。由于 M 文件采用語法簡單、可讀性強、調試容易、人機交互性強的 MATLAB 語言來編制，因此用戶可以方便地根據需要自定義元件模型，這些用戶自定義元件模型可以跟 PSCAD/EMTDC 中的元件模型進行連接【 22】 。 綜上所述，在各種故障條件下，兩種仿真環(huán)境下的仿真波形幾乎一致，與故障分析算例基本吻合，這說明這兩種仿真軟件都適用于電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真分析。 以 a 相為例。其中故障類型端點由圖 b 所示的調節(jié)盤控制，故障投入端點由圖 c 所示，根據要求加入相應的邏輯關系控制環(huán)節(jié)。此處命名三個變量測量，分別為瞬時電流 i、瞬時電壓 u 和電壓有效值 Vrms，只需將三個變量名節(jié)點相應接上示波器，就能實時顯示各變量的波形圖，設置參數(shù)框圖如圖 所示。由正序等效定則：，此時，即 kA ，其中，此時 m 3 故障相電流 3 2 兩相短路 以 b c 兩相為例。 圖 基于 PSCAD 簡單雙端供電網絡模型 1. 選圖依據 雙端供電網類似于兩個單電源的電力系統(tǒng)，同時又是環(huán)形網絡的特例。 MATLAB 提供了電力系統(tǒng)設計人員所熟悉的電路元件和電力系統(tǒng)元件進行電力系統(tǒng)的建模。 6 電路測量儀器：包含了各種電流測量元件和電壓測量元件?？梢岳每刂葡到y(tǒng)和建模的方法，對電力系統(tǒng) 進行數(shù)學描述和建模。此外， PSCAD/EMTDC 還具有強大的自定義功能及支持子網嵌套的功能，用戶可以根據自己需要創(chuàng)建具有特定功能的電路模塊。 CSMF：各種控制模塊和計算模塊。 I/O_Devices：輸出通道、波形顯示以及各種輸入輸出控制開關等。 消息窗口：顯示例子的編譯運行信息，沒有錯誤顯示為綠色，有錯誤以紅色顯色，雙擊紅色消息則在工作區(qū)指示出錯誤地方。 編譯運行按鈕：包括編譯、連接、運行。根據各個序網絡，可以分別列出各序網絡的電壓方程式。 對稱分量法原理 在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量，可以分解為三組三相對稱的相量，當選擇 a 相作為基準相時，三相相量與其對稱分量之間的關系為： 21 式中，運算子，且有，；、分別為 a 相電流的正序、負序和零序分量，并且有： ， ， 22 由上式子可 以做出三組對稱的分量如圖 所示： a 正序分量 b 負序分量 c 零序分量 圖 三組對稱的分量 可以看到，正序分量的相序與正常對稱運行下的相序相同，而負序分量的相序則與正序相反，零序分量則三相同相位且大小相等。 （ 2）工作人員由于違反安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，或者誤將低壓設備接入較高電壓的電路中，也可造成短路。況且，從短路計算方法來看，一切不對稱短路的計算，在采用對稱分量法后，都 歸結為對稱短路計算。一般采用的數(shù)值積分方法為隱式梯形法。電力系統(tǒng)離線仿真的規(guī)?；静皇芟拗?，能夠較完整地模擬大規(guī)模電力系統(tǒng)，適用于研究大電力系統(tǒng)復雜的暫態(tài)和動態(tài)過程。 電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和負荷的增長，以及超高壓甚至特高壓交流和直流輸電線路的投運，使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)的動態(tài)特性，包括同期性、失穩(wěn)模式和關鍵斷面都越來越復雜。有關部門已經著手建設 800kV 特高壓直流輸電線路和 1000kV 特高壓交流輸電線路，以適應我國西部水電大開發(fā)和北部能源基地的建設【 1】。 PSCAD。 1992 年 1 月 15 日河北南部電網系統(tǒng)振蕩事故，事故起因羊范變電站誤操作事故發(fā)展為系統(tǒng)振蕩的惡性事故【 4】。 電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)數(shù)字仿真概述 電力工作者把在數(shù)字計算機對數(shù)學模型的試驗稱為數(shù)字仿真【 8】。 電力系統(tǒng)離線仿真是在數(shù)字計算機上為電力系統(tǒng)的物理過程建立數(shù)學模型，數(shù)學方法求解，以進行仿真研究的過程，其仿真速度與實際系統(tǒng)的動態(tài)過程不等。 2 運用系統(tǒng)仿真軟件 MATLAB 在故障條件下對交流系統(tǒng)進行電磁暫態(tài)仿真分析。三相短路 斷線 故障即為對稱故障，單相短路 斷線 、兩相短路 斷線 、兩相接地短路，即為不對稱故障。 （ 2）短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設備的正常工作。在某處 f 點發(fā)生單相短路，使故障點出現(xiàn)了不對稱的情況。這樣，正序網絡的電壓方程可寫成 24 負序電流也不流經中性線，而且發(fā)電機的負序電勢為零，因此負序網絡的電壓方程為 25 對于零序網絡，由于，在中性點接地阻抗中將通過三倍的零序電流，產生電壓降?？梢酝瑫r加入多個項目，但一個時刻只能有一個項目處于活動狀態(tài)（即顯示藍色，可以編譯）。 元件庫欄：包含一些常用的基本元件，這些元件主庫里面都有，放在這兒只是方便使用，直接點擊即可選中到工作區(qū)。 Tlines：輸電線的分布參數(shù)模型。 Sequencer：信號或命令發(fā)生器。檢查無誤并設置好仿真步長、時間等參數(shù)后即可執(zhí)行仿真分析。如下一一介紹： 1 電源元件：包含了產生電信號的各種元件。 9 電力圖形用戶接口：用來進行電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析。這里結合時域分析特點介紹了3 種功能，分別是穩(wěn)態(tài)電壓和電流 SteadyState Voltages and Currents 、設置初始狀態(tài) Initial States Setting 和使用線性時變觀察器 Use LTI Viewer ，即主要可以對電力系統(tǒng)進行如下分析：獲取穩(wěn)態(tài)電壓和電流向量、改變狀態(tài)變量的初始狀態(tài)值進 行時域仿真、以及對狀態(tài)方程模型進行不同輸入量的時域相應分析。 2. 參數(shù)介紹及其算例 電源 s1， s2： 30MVA， ， 50Hz； 變壓器 T1， T2： 50MVA， 10/110kV， ；線路 L1， L2： /km，分別為 100 km。 a 正序網絡 b 負 序網絡 c 零序網絡 圖 各序網絡圖形 3. 元件選擇和參數(shù)設置 1 發(fā)電機元件 在 PSCAD 仿真環(huán)境下的發(fā)電機元件模型可以等效為理想電源與阻抗串聯(lián)的模式。 a 電源模型 b 電源模型參數(shù)設置 圖 電源元件 2 變壓器元件 從 Elements 工具箱中選擇三相雙繞組變壓器， T1 和 T2 的變比和容量分別為 10/110kV 和 50MVA，模型及其參數(shù)設置如圖 a 、 b 所示。 2. MATLAB 的故障設置 在 MATLAB 中打開“ SimPowerSystems”電力系統(tǒng)仿真工具箱，在“ Elements”電力元器件中找到故障模塊如 圖 a 所示，其相應的參數(shù)框圖如圖 b 所示。 根據對稱分量法要求， b、 c 兩相相間故障后，相電流反向，由波形圖 a 、 b ，詳見附錄 A，可以觀察到。 EMTDC 是 PSCAD/ EMTDC 仿真的核心程序， PSCAD 是與EMTDC 完美結合的圖形用戶界面，該圖形界面極大地增強了 EMTDC 的能力，它使得用戶可以在一個完全集合的圖形環(huán)境下構造仿真電路，運行、分析結果和處理數(shù)據，保證并提高了研究工作的質量和效率【 20】。不過，PSCADMATLAB 接口的存在將需要更多的 CPU 處理時間，在這種情況下，可以采用增加時間步長的方法提高仿真速度【 23】 。 接口自定義元件包括 Graphic、 Parameters 和 Script 三部分的設計，這三個部分是相輔相成的。注意里面的 Symbol 輸入的名字是數(shù)列名，要和腳本代碼里面保持一致。 Text Field 屬性里面 Symbol 分別設置為 Path 和Name； Input Field 的設置為 Enable，而路徑、文件名和控制信號名等參數(shù)可以在 Default 默認屬性里面設置，也可以不設置，等元件內部定義好以后到Circuit 畫布那里根據具體文件所在位置而輸入。 基于 PSCADMATLAB 的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真 圖 基于 PSCAD 的三機多節(jié)點交直流傳輸系統(tǒng) 1. 圖形介紹 圖形左方支路為交流傳輸部分，右方支路為直流傳輸部分，分別用電源Source Source2 和 Source3 等效傳輸時的系統(tǒng)電壓情況，額定電壓等級分別為 220kV、 220kV 和 330kV。時波形較佳 ，變壓器變比都為 230/220kV，容量 500MVA，其他的設置類似整流模塊設置。該接口的 M 文件和投入控制分別如圖 b 、 c 所示： a 接口示意圖 b M 文件符號 c 接口投入控制 圖 接口環(huán)節(jié)設置 該接口可以通過 PSCAD 的用戶自定義功能進行特定的接口模塊設置。 在故障 2 和 3 處的位置時，處于交流傳輸?shù)闹虚g部分。經過分解之后，只需要將定義的各分量的名稱作為輸入端子輸入至示波器或者 PSCADMATLAB 的接口模塊，如圖 a 、 b 、 c 所示，這樣在待系統(tǒng)編譯運行后，便會出現(xiàn) MATLAB 的繪圖框動態(tài)的顯示相量圖的情況。由圖中 c 、 d 所示三個電流序分量相差甚小， ， ， 可以認為三個電流序分量相等，同時電壓序分量也滿足邊界條件，即 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 單相接地時的序分量圖 藍色為正序，綠色為負序，紅 褐 色為零序 。 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 兩相接地短路時的序分量圖 藍色為正序，綠色為負序，紅 褐 色為零序 由于三相短路時， a、 b、 c 三相的電壓序分量全為零，且，所以不存在負序和零序分量。 盡管本文完成了上述內容， 但仍存在一些不足和需要改進的地方： 1 在 MATLAB 方面，只是簡單地應用現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的仿真模塊，沒有熟練掌握參數(shù)設置的靈活性，以及關于 MATLAB 仿真步長設置的局限性至今沒有找到解決方案。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） Ia 0 Ib 0 Ic 0 Ia 1 BIa 1 Ic 2 Ib 2 Ia 2 Ic 1 Ib 1 Ia 1 選擇要求庫元件 連接各元件 仿真參數(shù)設置 仿真并顯示結果 Xl2 接口 PSCAD 輸入量 m PSCAD 輸出量 n Fortran 子程序（ DSDYN） MATLAB 數(shù)學引擎 MATLAB 語言 M 文件 PSCAD/EMTDC MATLAB