实例介绍
【实例简介】
初步入门学习教程
Chapter1: EMTDC/ PSCAD简介 Dennis woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了 EMTDO的初版, 是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件, PSCAD是其用户界面, 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。操作环 境为: UNIX OS, Windows95,98,NT等; Fortran编辑器;浏览器和 TCP/IP协议。 11功能 可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压 ·可对包含复杂非线性元件(如直流输电设备)的大型电力系统进行全三相的精确模拟, 其输入、输出界面非常直观、方便 ·进行电力系统时域或频域计算仿真 电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算 ·实现高压直流输电、 FACTS控制器的设计 1.2技术背景 程序 EMTDC( Electro Magnetic Transient in DC System)是目前世界上被广泛使用的一 种电力系统仿真分析坎件,它即可以研究交直流电力系统问题,又能宄成电力电子仿真及其 非线性控制的多功能( Versatile Tool)T具。 PSCAD)( Power System Computer Aided Design) 是 EMTDC的前处理程序,用户在面板上可以构造电气连接图,输入各元件的参数值,运行 时则通过 FORTRAN编译器进行编译、连接,运行的结果可以随着程序运行的进度在PLOT 中实时生成曲线,以检验运算结果是否合理,并能与 MATLAB接口。 EMTDC/PSCAD主要 功能是进行电力系统时域和频域计算仿真,典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化 时,电参数随时间变化的规律;另外 EMTDC/ PSCAD还可以广泛的应用于高压直流输电、 FACTS控制器的没计、电力系统谐波分析及其电力电了仿真。软件还可以作为实时数字仿 真器( Real time digital simulator,RTDs)的前置端( Front end)。此外, EMTDC/ PSCAD还 具有强大的自定义功能,用户可以根据白己的需要创建具有特定功能的装置。实时回放系统 (RTP)是基于 EMTDC/PSCAD软件的测试系统,它可以结合 EMTDC/PSCAD计算产生的 结果(信号)来测试继电保护系统、控制系统及监控系统。 13主要的研究范围 PSCAD/EMTDC在时间域描述和求解完整的电力系统及其控制的微分方程(包括电磁和 机电两个系统)。这一类的模拟工具不同于潮流和暂态视定的模拟工具。后者是用稳态解去 描述电路(即电磁过程)。但是在解电机的机械动态(即转动惯量)微分方程。 PSCAD/EMTDC 的结果是作为时间的即时值被求解。但通过内置的转换器和测量功能(象实有效值表计,或 者快速傅里叶变换频谱分析等)。这些結果能被转换为矢量的幅值和相角。 灾际系统的测量能够通过很多途径来完成。由于潮流和稳定的程序是通过稳定方程来代 表,它们只能基频段幅值和相位。因此 PSCAD的模拟结果能够产生电力系统所有频率的相 应,限制仅在于用户自己选择的时间步长。这种时间步长可以在毫秒到秒之间变化。 典型的研究包括: 硏究电力系统中由于故障或开关操作引起的过电压。它也能模拟变压器的非线性(即 饱和)这一决定性因素。 多运行工具 Multiple run facilities)经常用来进行数以百计的模拟从而在下列不同情 氿卜发生故障时最坏的情氿。故障发生在波形的不冋位置,故障的类型不冋,故障点冋 在电力系统中找出由于雷击发生的过电压。这种模拟必须用非常小的时间步长来进 行。(毫微秒级) 研究电力系统由于SVC,高压直流接入, STATCOM,机械驱动(事实上任何电力电子 装置)所引起的谐波。这里需要详细的可控硅,GTO,IBT,二极管等的模型以及相关的控 制系统模型(模拟量的和数字量的二种类型) 对给定的扰动,找出避雷中最大能量 调整和设计控制系统以达到最好的性能:多重运行工具常被用来同时自动调整増益和 时间常数 当一个大型涡轮发电机系统与串联补偿的线路或电力电子设备互相作用时,研究次同 步谐振的影响。 ˉSTAT℃COM或电压源转换器的建模,(以及它们相关控制的详细建模)。 研究 SVC HVDC和其它非线性设备之间的相互作用; ·研究在谐波谐振,控制,交互作用等引起的不稳定性: 研究柴油机和风力发电机对电力网的冲击影响; 绝缘配合; 各种类型可变速装置的硏究,包括双向离了变频器,运输和船舶装置 工业系统的硏究,包括补偿控制,驱动,电炉,滤波器等 对孤立负荷的供电; 14目前应用情况 现在新版的 EMTDCPSCAD不但有工作站版( Workstation),而且有微机版(PC版) 其大规模的计算睿量、完整而准确的元件模型库、稳定高效率的计算內核、友好的界面和良 好的开放性等特点,已经被世界各国的科硏机构、大学和电气工程师所广泛采用。我国清华 大学、浙江大学、中国电力科学研究院和南京自动化研究所等都相继引进了 EMTDC/PSCAD、RTP和RTDS MATLAB虽然使用很方便,但所得出的仿真结论在行业内的认可程度很低。而 EMTDC/PSCAD因拥有完整全面的元件库,稳定的计算流程,友好的图形界面,使它在全 世界得到了广泛的应用。在我国国内,电磁暂态程序中用的最多的也是 PSCAD。 15各版本限制 表1.1版木 学生版( (Student)教育版 Educational 专业版 ( Professional) 电气子系统 无限制 电气节点 15 200 无限制 页面模块 64 1024 元件 32,768 32.768 65.536 1.6目前最新版本: PSCAD第四版 强有力和动态的控制 卓越的绘图功能 最新的与 WINDOWS匹配的界面 更佳仿真性能 强有力的视觉工具延展 数据输入和输出工具 MATLAB/ SIMULⅠNK界面 灵活的用户自定义部件数据库 新模型(风力发电,新电机,保护继电器元件等 Chapter2:安装及 License设置 2.1安装 对于现在的电脑配置来讲,基本都可以安装 PSCAD4,20版本,本文介绍 PSCAD420 的一种安装方式。把光盘放入光驱后,安装过程中将依次出现以下关键提示对话框,图 2.1-2.7。特别对于图2.2,默认选项为第一个,选择前三个基本可满足仿真需求;对于图27, 保持默认选项No- don t install/update any licences。其他只需点确定、下一步,安装完成后 再考虑其 License设置,将在下一节介绍。 PSCAD 4.2.0 Setup Full release of PSCAD 4.2.0 (will not patch 4.1.x) 匚确定 图2.1 PSCaD 4.2.0 Setup Product Listing MAN|T口日A·HvDc RESEARCH Choose the products Setup will install CENTRE Select the product(s]or product component(s you want to install and clear those you do not want to install Description GNU Fortran Compiler This component contains y Licence Manager PSCAD 42.0 口 Livewire Lite(Demo Real T ime Playback 40. 47 MB of space required on the d drive 1518. 89 MB of space available on thed drive InstallShield <Back Next> Cancel 图2 Attempting to install the USB and parallel port drivers Make sure that any USB or parallel port lock is UPLUGGED from your computer before proceeding 匚确定 图23 Sentinel protection inst aller T Sentinel Protection Installer 7.1.1 Setup completed successfully oK 图24 Successfully installed USB and parallel port drivers If you are using a USB or parallel port lock, and the Find New Hardware Wizard appears after you plug 1t iI and asks you to locate the directory containing the driver, then browse to, and select the following directory and file: C: Program Files\Common Files\SafeNet Sentinel\Sentinel System Driver\sntrlusb, inf 确定—「 图2.5 HYDC Research Centre Licence anager Setup (v1. 25) Connect your serial, USB or parallel port lock device to the correct port on your computer before proceeding. 匚确定 图26 HVDC Research Centre Licence Manager Setup (v1. 25) × Setup Type MANIT口曰A·HvDc Select the setup type that best suits your needs RESEARCH CENTRE Setup needs to know if you want to install /update product licences. Any existng licences will be retained even if you select No If you select Yes, you will need a valid LICENSE. TXT file ⊙No· don't install update any licences OYes- install/update product licences installshield Back Next> Cancel 图2 22 License设置 安装完成后,槄入硬件锁( Hardware locks),可以是并口、串口或USB接口,视用户 所购买版本不同而木同。双击应,第一次打开软件,将会出现如下提示,图28,既没有取 得有效认证,软件将会运行在功能受限的 student版本下(参见第一章)。 License夏 anager Unable to acquire requested license OK Details s 图28 拥有 License的用户,通过如下操作可升级到相应版本,如 Educational、 Professional,其 功能相应增加。下面就以 Educational版本为例介绍: 立 点击OK按钮,进入软件界面,可以看到左上方标题栏显示为 PSCAD Student 6 File Edit View Build Fincow Help |@画厂习 F-L mast P-yR.|1u-|含Fes B-A master Master Likrary Build d Runtime I Q Search I 图29 在主菜单中依次选择 Edit/Workspace Setting,选择 License标签,如下图2.0所小: Workspace Settings Runtime Fortran Matlab Associations License Li cense Host localhost 2053 Apply Trial license Generate Trial License Request (Program Files \PSCAD42 \Tri LRequest. txt.B Install Trial License Single User license Install Single User License(s) Available License (s)- Activate Active license Li censed. Student. < Neyer> tail 厂确定 取消 Help 图2 对于单用户 License,点击 找到 License所在位置,载入: Single User License Install Single User License(s) c:1PgmF13 PSCAD42licens:txt□-司 图211 点击右侧按钮,如果认证成功,将出现如下提示: Single User License Installation Successfully added license(s)to license data file Deta ls >s 图212 点击OK,并在下图下拉菜单中选择 Educational,点击按钮 Activate VAlLAble cense tivat Educational Student 图213 激活成功将出现如下提示: PSCAD Successfully activated Educational license 礴定 图2.14 确定之后,标题栏将变为 立 PSCAD Educational 至此,用户将成功地把 Student版本升级为 Educational版本, License设置结束。 【实例截图】
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Chapter1: EMTDC/ PSCAD简介 Dennis woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了 EMTDO的初版, 是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件, PSCAD是其用户界面, 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。操作环 境为: UNIX OS, Windows95,98,NT等; Fortran编辑器;浏览器和 TCP/IP协议。 11功能 可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压 ·可对包含复杂非线性元件(如直流输电设备)的大型电力系统进行全三相的精确模拟, 其输入、输出界面非常直观、方便 ·进行电力系统时域或频域计算仿真 电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算 ·实现高压直流输电、 FACTS控制器的设计 1.2技术背景 程序 EMTDC( Electro Magnetic Transient in DC System)是目前世界上被广泛使用的一 种电力系统仿真分析坎件,它即可以研究交直流电力系统问题,又能宄成电力电子仿真及其 非线性控制的多功能( Versatile Tool)T具。 PSCAD)( Power System Computer Aided Design) 是 EMTDC的前处理程序,用户在面板上可以构造电气连接图,输入各元件的参数值,运行 时则通过 FORTRAN编译器进行编译、连接,运行的结果可以随着程序运行的进度在PLOT 中实时生成曲线,以检验运算结果是否合理,并能与 MATLAB接口。 EMTDC/PSCAD主要 功能是进行电力系统时域和频域计算仿真,典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化 时,电参数随时间变化的规律;另外 EMTDC/ PSCAD还可以广泛的应用于高压直流输电、 FACTS控制器的没计、电力系统谐波分析及其电力电了仿真。软件还可以作为实时数字仿 真器( Real time digital simulator,RTDs)的前置端( Front end)。此外, EMTDC/ PSCAD还 具有强大的自定义功能,用户可以根据白己的需要创建具有特定功能的装置。实时回放系统 (RTP)是基于 EMTDC/PSCAD软件的测试系统,它可以结合 EMTDC/PSCAD计算产生的 结果(信号)来测试继电保护系统、控制系统及监控系统。 13主要的研究范围 PSCAD/EMTDC在时间域描述和求解完整的电力系统及其控制的微分方程(包括电磁和 机电两个系统)。这一类的模拟工具不同于潮流和暂态视定的模拟工具。后者是用稳态解去 描述电路(即电磁过程)。但是在解电机的机械动态(即转动惯量)微分方程。 PSCAD/EMTDC 的结果是作为时间的即时值被求解。但通过内置的转换器和测量功能(象实有效值表计,或 者快速傅里叶变换频谱分析等)。这些結果能被转换为矢量的幅值和相角。 灾际系统的测量能够通过很多途径来完成。由于潮流和稳定的程序是通过稳定方程来代 表,它们只能基频段幅值和相位。因此 PSCAD的模拟结果能够产生电力系统所有频率的相 应,限制仅在于用户自己选择的时间步长。这种时间步长可以在毫秒到秒之间变化。 典型的研究包括: 硏究电力系统中由于故障或开关操作引起的过电压。它也能模拟变压器的非线性(即 饱和)这一决定性因素。 多运行工具 Multiple run facilities)经常用来进行数以百计的模拟从而在下列不同情 氿卜发生故障时最坏的情氿。故障发生在波形的不冋位置,故障的类型不冋,故障点冋 在电力系统中找出由于雷击发生的过电压。这种模拟必须用非常小的时间步长来进 行。(毫微秒级) 研究电力系统由于SVC,高压直流接入, STATCOM,机械驱动(事实上任何电力电子 装置)所引起的谐波。这里需要详细的可控硅,GTO,IBT,二极管等的模型以及相关的控 制系统模型(模拟量的和数字量的二种类型) 对给定的扰动,找出避雷中最大能量 调整和设计控制系统以达到最好的性能:多重运行工具常被用来同时自动调整増益和 时间常数 当一个大型涡轮发电机系统与串联补偿的线路或电力电子设备互相作用时,研究次同 步谐振的影响。 ˉSTAT℃COM或电压源转换器的建模,(以及它们相关控制的详细建模)。 研究 SVC HVDC和其它非线性设备之间的相互作用; ·研究在谐波谐振,控制,交互作用等引起的不稳定性: 研究柴油机和风力发电机对电力网的冲击影响; 绝缘配合; 各种类型可变速装置的硏究,包括双向离了变频器,运输和船舶装置 工业系统的硏究,包括补偿控制,驱动,电炉,滤波器等 对孤立负荷的供电; 14目前应用情况 现在新版的 EMTDCPSCAD不但有工作站版( Workstation),而且有微机版(PC版) 其大规模的计算睿量、完整而准确的元件模型库、稳定高效率的计算內核、友好的界面和良 好的开放性等特点,已经被世界各国的科硏机构、大学和电气工程师所广泛采用。我国清华 大学、浙江大学、中国电力科学研究院和南京自动化研究所等都相继引进了 EMTDC/PSCAD、RTP和RTDS MATLAB虽然使用很方便,但所得出的仿真结论在行业内的认可程度很低。而 EMTDC/PSCAD因拥有完整全面的元件库,稳定的计算流程,友好的图形界面,使它在全 世界得到了广泛的应用。在我国国内,电磁暂态程序中用的最多的也是 PSCAD。 15各版本限制 表1.1版木 学生版( (Student)教育版 Educational 专业版 ( Professional) 电气子系统 无限制 电气节点 15 200 无限制 页面模块 64 1024 元件 32,768 32.768 65.536 1.6目前最新版本: PSCAD第四版 强有力和动态的控制 卓越的绘图功能 最新的与 WINDOWS匹配的界面 更佳仿真性能 强有力的视觉工具延展 数据输入和输出工具 MATLAB/ SIMULⅠNK界面 灵活的用户自定义部件数据库 新模型(风力发电,新电机,保护继电器元件等 Chapter2:安装及 License设置 2.1安装 对于现在的电脑配置来讲,基本都可以安装 PSCAD4,20版本,本文介绍 PSCAD420 的一种安装方式。把光盘放入光驱后,安装过程中将依次出现以下关键提示对话框,图 2.1-2.7。特别对于图2.2,默认选项为第一个,选择前三个基本可满足仿真需求;对于图27, 保持默认选项No- don t install/update any licences。其他只需点确定、下一步,安装完成后 再考虑其 License设置,将在下一节介绍。 PSCAD 4.2.0 Setup Full release of PSCAD 4.2.0 (will not patch 4.1.x) 匚确定 图2.1 PSCaD 4.2.0 Setup Product Listing MAN|T口日A·HvDc RESEARCH Choose the products Setup will install CENTRE Select the product(s]or product component(s you want to install and clear those you do not want to install Description GNU Fortran Compiler This component contains y Licence Manager PSCAD 42.0 口 Livewire Lite(Demo Real T ime Playback 40. 47 MB of space required on the d drive 1518. 89 MB of space available on thed drive InstallShield <Back Next> Cancel 图2 Attempting to install the USB and parallel port drivers Make sure that any USB or parallel port lock is UPLUGGED from your computer before proceeding 匚确定 图23 Sentinel protection inst aller T Sentinel Protection Installer 7.1.1 Setup completed successfully oK 图24 Successfully installed USB and parallel port drivers If you are using a USB or parallel port lock, and the Find New Hardware Wizard appears after you plug 1t iI and asks you to locate the directory containing the driver, then browse to, and select the following directory and file: C: Program Files\Common Files\SafeNet Sentinel\Sentinel System Driver\sntrlusb, inf 确定—「 图2.5 HYDC Research Centre Licence anager Setup (v1. 25) Connect your serial, USB or parallel port lock device to the correct port on your computer before proceeding. 匚确定 图26 HVDC Research Centre Licence Manager Setup (v1. 25) × Setup Type MANIT口曰A·HvDc Select the setup type that best suits your needs RESEARCH CENTRE Setup needs to know if you want to install /update product licences. Any existng licences will be retained even if you select No If you select Yes, you will need a valid LICENSE. TXT file ⊙No· don't install update any licences OYes- install/update product licences installshield Back Next> Cancel 图2 22 License设置 安装完成后,槄入硬件锁( Hardware locks),可以是并口、串口或USB接口,视用户 所购买版本不同而木同。双击应,第一次打开软件,将会出现如下提示,图28,既没有取 得有效认证,软件将会运行在功能受限的 student版本下(参见第一章)。 License夏 anager Unable to acquire requested license OK Details s 图28 拥有 License的用户,通过如下操作可升级到相应版本,如 Educational、 Professional,其 功能相应增加。下面就以 Educational版本为例介绍: 立 点击OK按钮,进入软件界面,可以看到左上方标题栏显示为 PSCAD Student 6 File Edit View Build Fincow Help |@画厂习 F-L mast P-yR.|1u-|含Fes B-A master Master Likrary Build d Runtime I Q Search I 图29 在主菜单中依次选择 Edit/Workspace Setting,选择 License标签,如下图2.0所小: Workspace Settings Runtime Fortran Matlab Associations License Li cense Host localhost 2053 Apply Trial license Generate Trial License Request (Program Files \PSCAD42 \Tri LRequest. txt.B Install Trial License Single User license Install Single User License(s) Available License (s)- Activate Active license Li censed. Student. < Neyer> tail 厂确定 取消 Help 图2 对于单用户 License,点击 找到 License所在位置,载入: Single User License Install Single User License(s) c:1PgmF13 PSCAD42licens:txt□-司 图211 点击右侧按钮,如果认证成功,将出现如下提示: Single User License Installation Successfully added license(s)to license data file Deta ls >s 图212 点击OK,并在下图下拉菜单中选择 Educational,点击按钮 Activate VAlLAble cense tivat Educational Student 图213 激活成功将出现如下提示: PSCAD Successfully activated Educational license 礴定 图2.14 确定之后,标题栏将变为 立 PSCAD Educational 至此,用户将成功地把 Student版本升级为 Educational版本, License设置结束。 【实例截图】
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