【正文】 并聯(lián)的多端輸電系統(tǒng)的電磁暫態(tài)仿真、同桿架設(shè)的交直流電路的相互影響等。 PSCAD軟件模塊的構(gòu)成 文件管理系統(tǒng) 當(dāng)用戶涉及PSCAD采用一種工程/算題/文件的分層結(jié)構(gòu)來表示用戶進(jìn)行電力系統(tǒng)模擬研究的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。這樣,從文件管理軟件模塊可以直接進(jìn)行諸如備份、儲存、文件編緝、拷貝和刪除等操作。通過選擇文件管理模塊屏幕右上角的適當(dāng)菜單可調(diào)用PSCAD很多情況下將所有的軟件模塊同時激活, 建模DRAFT模塊建模程序包是PSCAD借助建模包,通過選擇不同的功能,或RTDS模擬研究準(zhǔn)備必需的文件。 電力系統(tǒng)元部件圖像位于調(diào)色板中(建模窗口的右側(cè))并可移至畫布上(左側(cè)),不同元部件模型所需的參數(shù)可在調(diào)用這些模型時屏幕上出現(xiàn)的菜單中直接輸入。因?yàn)楫嫴疾糠挚煞譃楹芏鄬哟尾⒖稍谄聊簧蠞L動顯示。可以通過基于PS格式的激光打印機(jī)或者可以接受HPGL 架空線TLINE和電纜CABLE模塊 確定架空輸電線和電纜的行波模型所需數(shù)據(jù)的計(jì)算過程是相當(dāng)復(fù)雜的。需要進(jìn)行特征值分析。需要使用TLINE和CABLE通過功能選擇可以產(chǎn)生單頻率模式模型或者完全的頻率相關(guān)行波模型。 架空線模型所需要的數(shù)據(jù)有導(dǎo)線的空間相對位置以及導(dǎo)線的半徑和電阻率。每一導(dǎo)電層和絕緣層的半徑和特性都是必需的。模塊所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以直接輸入到PSCAD 運(yùn)行RUN操作員控制臺軟件模塊和RTDS控制臺軟件模塊可分別為運(yùn)行EMTDC和RTDS提供控制操作功能和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)功能。允許使用者裝入、啟動或停止一個模擬算題,由于采用了多種儀表和模擬過程數(shù)據(jù)在線繪圖,使用者所激發(fā)的動態(tài)過程, 單曲線繪圖UNIPLOT和多曲線繪圖MULTIPLOT模塊 EMTDC可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)尺整定和通用格式整定。如果要處理大量的數(shù)據(jù),可將多根曲線組合安排在單張紙上。 EMTDC模塊 EMTDC可以通過PSCAD用戶可以通過調(diào)用隨EMTDCEMTDC包括直流輸電系統(tǒng)和其相關(guān)的控制系統(tǒng)。（2）直流輸電結(jié)構(gòu)和控制（4）同步發(fā)電機(jī)和感應(yīng)電動機(jī)的扭矩效應(yīng)和自勵磁研究（6）非線性控制系統(tǒng)研究如鐵磁振蕩和鐵芯飽和不穩(wěn)定性研究（9）諧波相互影響研究（11）陡前波分析第三章 風(fēng)能數(shù)學(xué)模型的建立和仿真 風(fēng)能的數(shù)學(xué)模型風(fēng)能作用于風(fēng)力機(jī)的葉片上，作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原動力。 基本風(fēng)基本風(fēng)可以由風(fēng)電場測量所得的威布爾（Weibull）分布參數(shù)近似確定 　　　　 　　　　　（31）式中：A 、K——表示威布爾分布尺度參數(shù)和形狀參數(shù)；——伽馬函數(shù)。 陣行風(fēng)vwG用于表述風(fēng)速的突然變化，在3個時間段內(nèi)有不同的風(fēng)速。Vcos表示在該時間段內(nèi)風(fēng)速變化具有佘弦特性，其表達(dá)式為： （32）式中：vmaxG——陣行風(fēng)最大的風(fēng)速（m/s）t——時間（s）T1G——出現(xiàn)陣性風(fēng)的時間（起動時間s）TG——陣性風(fēng)的持續(xù)時間（3） tT1G+TG 風(fēng)速vwG=0可見當(dāng) t=T1G時 　　 vcos=0t=(T1G+TG/2) vcos=vmaxt=T1G+TG vcos=0陣性風(fēng)變化過程如圖所示：vwGvmax圖31 陣行風(fēng)隨時間變化曲線圖在分析風(fēng)電系統(tǒng)對電壓波動的影響時，通常用陣性風(fēng)來考核較大的風(fēng)速變化時的電壓波動的特性。在4個時間區(qū)段內(nèi)有不同風(fēng)速（1）0tT1R 風(fēng)速vwR=0（2）T1R=tT2R 風(fēng)速vwR=vramp。3和4在仿真基本風(fēng)模塊時取常數(shù)為8m/s。圖35 陣形風(fēng)仿真模塊圖36 陣形風(fēng)輸出仿真波形 漸變風(fēng)的仿真漸變風(fēng)仿真模塊與結(jié)果如圖47和48所示。 圖39 隨機(jī)噪聲風(fēng)仿真模塊 圖310 隨機(jī)噪聲風(fēng)輸出仿真波形 綜合風(fēng)的仿真 綜合風(fēng)就是前四種風(fēng)的求和，仿真模塊與結(jié)果如圖411與412所示。根據(jù)異步電機(jī)理論，異步電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時由定子三相繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速決定于電網(wǎng)的頻率及電機(jī)繞組的極對數(shù) ns=60f/p （41）式中：ns為同步轉(zhuǎn)速；f為電網(wǎng)頻率；p為繞組極對數(shù)。 發(fā)電機(jī)的啟動電動機(jī)起動是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)時，把發(fā)電機(jī)用作電動機(jī)將機(jī)組起動到額定轉(zhuǎn)速并切人電網(wǎng)。因?yàn)闅鈩有阅芰己玫臉~在風(fēng)速v4m／s的條件下即可使機(jī)組順利地自起動到額定轉(zhuǎn)速。電動機(jī)起動可使用安裝在機(jī)艙內(nèi)的上位控制器按鈕或是通過主控制器鍵盤的起動按鈕操作，總是作用于小發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)起動瞬間，存在較大的沖擊電流(甚至超過額定電流的10倍)，將持續(xù)一段時間(由靜止至同步轉(zhuǎn)速之前)，因而發(fā)電機(jī)起動時需采用軟起動技術(shù)，根據(jù)電流反饋值，控制起動電流，以減小對電網(wǎng)沖擊和機(jī)組的機(jī)械振動。 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方法 因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)為低速運(yùn)轉(zhuǎn)的動力機(jī)械，在風(fēng)力機(jī)與異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間經(jīng)增速齒輪傳動來提高以達(dá)到適合異步發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速,一般與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的異步發(fā)電機(jī)多選用4極或6極電機(jī),因此異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速必須超過1500r/min或1000r/min,才能運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài),向電網(wǎng)送電。根據(jù)電機(jī)理論,異步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)運(yùn)行時,是靠滑差率來調(diào)整負(fù)荷的,其輸出的功率與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速近乎成線性關(guān)系,因此對機(jī)組的調(diào)整要求,不像同步發(fā)電機(jī)那么嚴(yán)格精確,不需要同步設(shè)備和整步操作,只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時就可并網(wǎng),國內(nèi)及國外與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中,多采用異步發(fā)電機(jī),但異步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)瞬間會出現(xiàn)較大的沖擊電流(約為異步發(fā)電機(jī)額定電流的4～7倍),這種沖擊電流對發(fā)電機(jī)自身部件的安全及對電網(wǎng)的影響也愈加嚴(yán)重[5]。當(dāng)前在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用的異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方法有以下幾種。顯見這種并網(wǎng)方式比同步發(fā)電機(jī)的準(zhǔn)同步并網(wǎng)簡單。中國最早引進(jìn)的550kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及自行研制的50kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都是采用這種方法并網(wǎng)的。因?yàn)殡娮?、電抗器等元件要消耗功率，在發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)以后，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)時，必須將其切除，這種并網(wǎng)方法適用于百千瓦級以上、容量較大的機(jī)組，顯見這種并娃每個方法的經(jīng)濟(jì)性比較差，中國引進(jìn)上午200kW異步發(fā)電機(jī)組，就是采用這種并網(wǎng)方式，并網(wǎng)時發(fā)電機(jī)每相繞組與電網(wǎng)之間皆串接有大功率電阻。接入雙相晶閘管的目的是將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖擊電流控制在允許的限度內(nèi)。 軟并網(wǎng)系統(tǒng) 軟并網(wǎng)控制系統(tǒng)的必要性由于異步發(fā)電機(jī)對并網(wǎng)要求低，控制和保護(hù)比較簡單，并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，因此采用異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組是國內(nèi)外商品化的風(fēng)電機(jī)組所采取的主要技術(shù)方案。該沖擊電流會對電網(wǎng)、葉輪以及發(fā)電機(jī)本身造成嚴(yán)重的沖擊，甚至?xí)绊懫渌?lián)網(wǎng)機(jī)組的正常運(yùn)行。因此軟并網(wǎng)技術(shù)是失速型風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。軟并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)用大功率晶閘管進(jìn)行限流，在機(jī)組電動啟動或并網(wǎng)過程中控制系統(tǒng)根據(jù)收到命令情況和相應(yīng)傳感器的信號對并網(wǎng)過程進(jìn)行控制，并網(wǎng)結(jié)束后旁路晶閘管支路[2]。晶閘管移相觸發(fā)控制裝置的硬件部分主要由電網(wǎng)電壓同步信號生成、移相觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生與輸出、觸發(fā)脈沖的功率放大與整形、異步電機(jī)定子電流的監(jiān)測以及與主控制器之間的串行通訊等部分組成[8]。1所示。由于晶閘管屬貴重元器件，承受電壓與電流沖擊的能力較差。阻容吸收回路主要是利用電容端電壓不能突變的特性來吸收晶閘管兩端的尖峰電壓，以保護(hù)晶閘管。當(dāng)雷擊引起電網(wǎng)產(chǎn)生更高的過電壓，或者過電壓的持續(xù)時間過長，晶閘管的端電壓仍可能會超過允許值。壓敏電阻是一種金屬氧化物的非線性電阻，其正常工作時漏電流小，損耗小，而泄放沖擊電流能力強(qiáng)，抑制過電壓能力高，而且對峰值電壓反應(yīng)快。另外，K1為主空氣開關(guān)，串接于電網(wǎng)與晶閘管之間。通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，就可連續(xù)調(diào)節(jié)加在負(fù)載上的電壓波形，進(jìn)而改變負(fù)載電壓的有效值。具體來說，當(dāng)晶閘管的導(dǎo)通角為零時，即晶閘管完全關(guān)閉，此時晶閘管的等效電阻為無窮大，相當(dāng)于開路；當(dāng)晶閘管完全導(dǎo)通時，也就是完全打開時，此時晶閘管的等效電阻非常小，相當(dāng)于導(dǎo)線直接連接[3]。由于三相異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，這樣降低了電磁轉(zhuǎn)矩隨時間的增長率[9]。圖41 軟并網(wǎng)系統(tǒng)示意圖 軟并網(wǎng)的步驟軟并網(wǎng)仿真的步驟是[6]：當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近97%～99%同步轉(zhuǎn)速時，發(fā)電機(jī)接觸器逼合，同時與電網(wǎng)直接相連的雙相晶閘管在觸發(fā)脈沖控制下，逐步導(dǎo)通。當(dāng)花差率接近于零時，晶閘管完全導(dǎo)通，這樣將并網(wǎng)沖擊電流限制在較小的范圍內(nèi)，從而得到一個平滑的并網(wǎng)過程。 晶閘管用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)裝置的優(yōu)點(diǎn)（1）晶閘管導(dǎo)通壓降小，解決了器件的率損耗和發(fā)熱問題；（2）晶閘管用于軟并網(wǎng)裝置可以消除電流浪涌沖擊與峰值轉(zhuǎn)矩沖擊；（3）晶閘管相當(dāng)于無觸點(diǎn)軟開關(guān)，不存在接觸不良與磨損、粘著、彈跳等問題；（4）晶閘管導(dǎo)通角連續(xù)可調(diào)，無需輔助換流裝置，軟并網(wǎng)過程平穩(wěn)，限流可靠 晶閘管軟并網(wǎng)存在的問題 晶閘管軟并網(wǎng)技術(shù)雖然是目前一種先進(jìn)的并網(wǎng)方