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发表于 2008-10-8 16:37:41
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Chapter 1: EMTDC/PSCAD简介: x4 n, B, h& n& B
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。 : f7 M R6 H/ y P1 k) P
1.1 功能2 t+ l) F5 U/ E$ b4 z0 k" r7 ~
• 可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压 % e, X" {, u# q+ u g, x! f
• 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 : J, T9 @2 D% M4 b# e
• 进行电力系统时域或频域计算仿真, u: K/ O6 x8 ~( n1 Q
• 电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算
! [, R8 u. w: L1 H7 a• 实现高压直流输电、FACTS控制器的设计 $ T- z, ~' K' P
1.2 技术背景5 C6 z) I3 I* `1 Y. Z
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。 0 h: O! n2 L4 t
1.3 主要的研究范围0 @" G6 j; o% Q8 v- b* Q. b
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。
: j$ j4 a8 U8 g& p7 N' s4 z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。# t" |& c" H: i& Z' @
典型的研究包括：
: d7 P% K8 F W6 _5 s" s* D• 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。4 `9 ]9 a; O- ?! V5 r
• 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。
% Q2 q& o/ A$ Q u& Q• 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)
* W4 w( b: k; {6 [7 l' T: D• 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)。
- L7 y3 k; Q" c$ A3 B• 对给定的扰动，找出避雷中最大能量。 4 N; m$ t g- j; c/ c
• 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。 ( ]% f, H; \$ C
• 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。 6 {! v# n) l7 g% ]) X7 a- d
• STATCOM或电压源转换器的建模，(以及它们相关控制的详细建模)。 , m/ h' e: g6 S9 k
• 研究SVC HVDC和其它非线性设备之间的相互作用； 0 A/ ?+ J- ?/ u
• 研究在谐波谐振，控制，交互作用等引起的不稳定性；
1 T; J( j4 L9 F7 H) @! _! N• 研究柴油机和风力发电机对电力网的冲击影响；
0 M$ S0 \2 H" V) n3 N. \• 绝缘配合；
! l1 x3 t1 A( c0 \* n/ a' p• 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；
" h% A) o" m/ w$ _0 f* x8 r8 H2 k: V9 R• 工业系统的研究，包括补偿控制，驱动，电炉，滤波器等； 7 {8 C8 k3 C/ d$ l8 E, y
• 对孤立负荷的供电； |
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发表于 2008-7-7 22:34:48
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