使用PSCAD经验谈

commander086 · 发表于 2011-5-6 20:32:17

使用PSCAD时1.文件名不能用英文命名，否则仿真出错。
2.搭建模型时桌面词典必须退出运行，否则元件不能复制粘贴.

commander086 · 发表于 2011-5-22 12:08:49

回复 105# commander086

力荐，绝对实用，对遇到此类问题的童鞋很是受益！！

dengyingsong · 发表于 2011-8-2 22:53:58

回复 106# commander086

确实有帮助，之前就遇到过第二个问题

踏雪寻梅 · 发表于 2011-8-3 00:25:46

我现在用的是WIN7系统，最近安装了PSCAD当然都是按照提示一步步进行的，安装完毕后电路搭建没问题，但是当按下仿真开始按钮时出现错误提示：Unable to detect any installed fortran compliters。请问版主我该如何解决呢？

bug1008 · 发表于 2011-9-4 22:54:27

Pscad有2种方法可以保存采样数据。

一是recorder，另外一种是channel save。第一种方法最为常用，也最方便，平时应用已足够了。第二种方法则在特定的情况下能发挥奇效。

先说recorder。重点讲一下其中的几个设置。
1. Recording Time Step：必须是整数，小数位一律没用。比如说60Hz，64采样点/周波，输入260就行了，输入260.42和输入260是一个效果的。最大采样时间精度是1微妙，如果需要更小的采样周期，可以使用第二种方法。
2. Output file format：一般选RTP，或COMTRADE99。其中RTP格式简单，但是一些情况下，某些采样点会以xxxxxx保存，如果发生这种情况，把对应采样channel中的pt or ct ratio改成一个很大的值，例如10000，重新运行就可以了。COMTRADE99的格式复杂一些，但是不会出上面的错误。
3. Analog Output Maximum：现在采样要16位吧，2的16次方-1=65535。缺省的4096是12位采样精度，我感觉4095更对，设计人员少硬件知识：-（。
4. 如果某个channel之前有ct或pt模块，别忘了给相应的channel选择二次测，并填写正确的pt or ct ratio。
5. System Frequency：具体没有什么用处，50，60对数据没影响，只是会在数据文件中保留这个频率。
6. 其他的缺省值就可以了。

需要注意几点：
1. 模块外部有采样起始和终止时间的控制。仿真如果在采样终止时间之前人为终止，则数据文件是.nam的临时文件，不能解读。如果仿真在采样终止时间之前自行终止，则依然会生成正常的数据文件。
2. 如果添加recorder模块后，程序反而编译不通过，出现Runtime error的对话框，有abnormal program termination的出错信息。如果检查其他都正常，可以尝试修改Output file name，因为你的输入文件名不合适。如果添加多个recorder模块后，在仿真中间出现错误，是因为多个recorder的输出文件名相同了。你也许会说文件名是不同的，但你可以检查一下每个文件名的前8位是否相同？recorder只认前8位，后面的一律省略。

第一种方法的采样周期最小只能为1微妙，如果做行波分析，需要很大的的采样频率，例如10MHz，这时则需要第二种方法来保存采样点了。基本步骤如下：
1. 仿真桌面的output channel只关联到需要保存的量。
2. 右击project name，选择‘Project Settings’，‘Save channels to disk’选Yes。
3. 输入文件名。
4. 运行程序，会生成.out数据文件。不要和输电线参数的.out文件混了。

需要注意几点：
1. solution time step最好设置为采样周期的十分之一。如果需要10MHz的采样频率，设置为0.01。
2. channel plot step就是采样周期。如果需要10MHz的采样频率，设置为0.1。
3. 因为数据量很大，有些无用数据可以不采集。例如前0.1秒的preset阶段，这时可以考虑使用snapshot功能。
4. 当然这种方法也能替代recorder，不过个人感觉还是recorder好一些。

附件是matlab对rtp格式（.pbk文件）和comtrade格式（.cfg和.dat文件）的解读函数，我自己改编的。只在matlab7.1版本以上能用。都只处理模拟量，懒了。

使用方法如下：
data=real_comtrade('sim01');  或 data=real_rtp('sim01');
其中sim01是数据文件，不加扩展名。返回采样数据。其他的一些采样信息在函数中均有变量表示，如果需要，可以提取相应变量。

下面内容引用了华科张志刚师兄的硕士论文。

π 型模型
当采用物理模拟时，输电线路的分布参数效应往往用多级集中参数的π 型等效电
路级联来模拟。当采用数字仿真时，有时也采用这种方法来模拟输电线路。其优点为
它不受线路参数矩阵是否平衡的限制；对感兴趣的任何一根单导线（包括地线）都可
作为多相输电线路中的一相来处里。缺点为计算效率很低，模拟一条输电线路就要耗
费很多节点，而且容易产生虚假振荡。

Bergeron 模型
输电线路的Bergeron 模型的主要思想是将分布参数的线路化为集中参数的模型
来处理，然后用集中参数电路的分析方法来研究。在雷电过电压计算中，一
般只需考虑单相导线即可，在计算操作过电压时涉及三相，但应用相模变换，可将三
相网络转变为等效的单相网络。

频率相关（模式）模型（Frequency-Dependent （Mode） model）：该模型即由
J.Marti 提出的考虑频率特性的线路模型发展而来，该模型基于常量转换矩阵（Constant
transformation matrix），其中的元件参数与频率相关。该模型在考虑线路换位的情况
下，采用模态技术求解线路常数。能较精确模拟理想换位导线（或两根导线水平设置）
和单根导体的系统。但在用于精确模拟交直流系统相互作用的时候该模式就不能给出
可靠的解了，另外不能准确模拟不对称的线路也是该模型的一个缺点。

频率相关（相位）模型（Frequency-Dependent （Phase） model）：元件参数与
频率相关，该模型考虑了内部转换矩阵（Internal transformation matrices），在相位范
围内直接求解换位问题。可精确模拟所有结构的传输线，包括不平衡几何结构的线路。
除非有特殊的原因选取前两个模型，频率相关（相位）模型在仿真计算中，应为首选
项。该模型在世界上是最为先进和精确的传输线时域分析模型。

使用模块向导时，可以直接设定输入输出口的个数和性质，通过PAGE MODULE的选择可以选择使用建立子模块，子模块通过INport和OUTPORT与外部接口连接。
使用默认模块时，需要自己画连接线（可以通过直线设定为接口模式），自己添加接口点，同时在子模块中添加与接口添加的conection,同名的输入输出接口。
当使用电气连接接口时需要使用电气节点，注意节点的维数需要在元件编辑中改变，注意维数的匹配。
模块间的通信可以使用无线模块通信，相同名称的标号只在同一个模块内部可以使用。跨模块的相同名称标号视为不同的标号。
模块内的输出通道，可以在主模块中显示。

通常可以在主模块中给出控制信号，通过无线模块给到子模块中。子模块中的输出通道直接建立在子模块中，只在主模块中输出显示曲线。

我是通过下载的模块实例中学习制作模块的，将下载的模块打开研究下，很快就知道怎么做了！

最近在做一个课程project，在用PSCAD里的Tline搭模型的时候总是报错。我用的是Bergeron Model Options，然后用Manual Entry of Y，Z里的data entry(ohm)手动输入线路的零序和正序阻抗,Tline的Segment-cross section如图所示。但是运行的时候总是报错“line constants error: unable to solve T-line”。第一次用Tline，不是很熟悉，麻烦有经验的朋友帮忙解答一下。

多谢各位，已经解决了，我在Segment Edit的subpage下没有把接地参数的方框删去，导致它和Manual Input方框相互矛盾。顺便说一下，Manual Input只能用于Bergeron Model，所以其他的Model或是参数设置方框都要删去，否则就会出现上述报错，这是个很低级的错误，偶却花了好几个小时才发现，在此提醒要用到Transmission Line的朋友注意这一点。

PSCAD/EMTDC仿真流程
利用PSCAD/EMTDC软件对电力系统进行仿真研究，首先要在PSCAD图形界面上选取元件库中的适当元件模块搭建系统模型，并对照实际物理系统设置模型元件中对应的参数。在需要观测变量处添加电表和输出观测点，以便于进行仿真结果的查看、分析。检查无误并设置好仿真步长、时间等参数后即可执行仿真分析。执行仿真时，PSCAD首先调用软件自带的编译器将PSCAD中的模型电路编译为主FORTRAN程序,此时可视化的模型元件转换为EMTDC的子函数，并根据电路连接关系自动进行节点编号和参数传递，然后利用设定的FORTRAN编译器通过调用EMTDC引擎库文件生成最终的执行文件。在仿真进行过程中，用户可以通过输入输出元件库的控制元件自由调整参数值，以便观察系统某些动态情况下的相应特性。

每个软件都有自己的结构和特色，我谈谈PSCAD的结构和特色：
结构和功能
　　(1)有项目文件的创建、电气主接线图元件参数FORTRAN90编译器，屏幕显示曲线，结果输出打印等环节。
　　(2)直流电磁暂态计算
　　(3)电力系统时域和频域计算仿真，典型应用于电力系统遭受扰动或参数变化时，各参数随时间变化的规律；
　　(4)高压直流输电，FACTS控制器的设计，
　　(5)电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算。
特色：
　　(1)配有图形输入程序PSCAD，
　　(2)实时曲线显示PLOT
　　(3)与MATLAB接口。
　　(4)强大的自定义功能
　　(5)支持子网嵌套的功能
　　(6)用户可以根据自己需要创建具有特定功能的电路模块
　　(7)具有“快照” 功能

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Chapter 1: 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EMTDC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。
1.1 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软件，它即可以研究交直流电力系统问题，又能完成电力电子仿真及其非线性控制的多功能（Versatile Tool）工具。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控制器的设计、电力系统谐波分析及其电力电子仿真。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，用户可以根据自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。
1.3 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)。这些结果能被转换为矢量的幅值和相角。
实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：
? 研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况下发生故障时最坏的情况。故障发生在波形的不同位置，故障的类型不同，故障点不同。
? 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，IGBT，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增益和时间常数。
? 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。
? STATCOM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研究，包括双向离子变频器，运输和船舶装置；
? 工业系统的研究，包括补偿控制，驱动，电炉，滤波器等；
? 对孤立负荷的供电；

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1.4 目前应用情况
现在新版的EMTDC/PSCAD不但有工作站版（Workstation），而且有微机版（PC版）,其大规模的计算容量、完整而准确的元件模型库、稳定高效率的计算内核、友好的界面和良好的开放性等特点，已经被世界各国的科研机构、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。

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1.5 各版本限制
表1.1版本
      学生版(Student)       教育版(Educational)       专业版(Professional)
电气子系统       1       1       无限制
电气节点       15       200       无限制
页面模块       5       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）

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本人一直用EMTDC做电磁暂态计算，有些心得体会和大家分享一下。
1.对于做计算的人来说，电力系统知识一定要扎实，电气元件的工作原理更要清楚。
2.最好是熟悉各种元件在EMTDC中的等值计算模型，这样有两大好处：
a.有助于了解模型的适用场合和参数设置，否则很难确定仿真结果的可信度，工程计算尤其如此；
b.建立复杂模型时，了解基本元件的等值计算模型可以起到事半工倍的作用，往往一些仿真技巧也源于此；
3.仿真过程中如果碰到报错，问题一般出现在一次元件参数上，某些元件（特别是储能元件）参数设置得太理想（无阻尼）或者存在时间常数相差太悬殊的元件，数值计算中很容易产生病态矩阵，导致计算不收敛或计算中止。
4.进行复杂系统的仿真计算，计算前一定要做足理论分析，计算完成后一定要进行校核。EMTDC只是一种计算工具，不应为了得到好的计算结果而去仿
真，只有计算出的结果能够为实际工程提供指导了，你才能有收获。
5.新人碰到问题，最好的老师就是帮助文档，帮助文档解决不了的问题再拿到版面上来问，这样自己的体会才深刻，也有助于进一步提高本版的水平。希望对新人有些启发。

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我是做保护的，自己谈些看法啊
其实，真正模拟实际系统中的保护装置，最好还是编程实现，比如用FORTRAN语言或者C语言，因为如果采用PSCAD中自定义模块的话，执行仿真时，PSCAD首先调用软件自带的编译器将PSCAD中的模型电路编译为主FORTRAN程序,然后利用设定的FORTRAN编译器通过调用EMTDC引擎库文件生成最终的执行文件，在实时性上就达不到要求，而采用高级语言编程的话其运行就比较快捷，实时性就比较好。自己的一点看法。呵呵。

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看到有些回帖，希有好多朋友可能非常急于求成。好像通过看看几个帖子就能精通PSCAD了。要掌握任何一个软件，艰苦的学习和训练永远都是不能绕过的关口。从这个帖子里面就是学习方法，运气好的话也许能有一些针对性强的建议。我感觉软件不是最重要的，就像前面有的朋友说的那样，对于电路、过电压、电磁暂态过程甚至工程实际等多方面有相当的了解，才是驾驭这个软件的关键；其次，我感觉读说明书固然重要，但一上来就一头扎进英文说明里可能费时费力，不如从自带的几个例子学起：先读一下那个Readme_first，了解各个例子的侧重点是什么，这就有了突破口，再以例子为基础辐射形地展开，可能效果会更高；最后，我谈一个小体会，菜鸟的体会：这个软件长于对装置（FACTS、换流器、风机等）、控制策略、过电压等进行仿真，并不适合系统计算。因此，前期系统环境的等值特别重要。等值不能太繁杂，否则难以搭建PSCAD模型；同时，又得保证等值的精度。搭建系统环境的PSCAD模型时，特别重要的是确定哪些环节是对计算结果至关重要的，哪些又是无关大局的。比如，远方的发电机可能存在详细的模型，但未必需要进行详细等值，除非特别关心其动态特性，而一些待研究的装置所处变电站的主变及其接地方式、相邻母线的等值短路阻抗却必须要准确模拟出来，否则你的结构可能是不信的。
一点浅见，欢迎交流。

zhaoyao731 · 发表于 2012-1-29 19:48:28

学习了

白萝卜 · 发表于 2012-1-29 20:58:09

二楼至于加10个专家分么....

hanxiao · 发表于 2012-2-10 23:58:24

看不太明白，写这些有用么？

zhoushaoxing · 发表于 2012-2-12 21:46:23

做为入门级的读者。其实也没有太多的学习感受分享。只是很奇怪，为什么没有中文版的相关资料呢。

爱水如蓝 · 发表于 2012-3-21 10:30:52

作为一个初学者...没有资料、书籍...是一个痛苦的过程~~~

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