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1、PSCAD元件简述元件简述乐乐健健2011.07PSCAD元件简述主要内容主要内容l lPSCADPSCAD主元件库主元件库主元件库主元件库l lHVDCHVDC和和和和FACTSFACTS元件库元件库元件库元件库l lSourcesSources元件库元件库元件库元件库l lTransformersTransformers元件库元件库元件库元件库l lTransmissionlines/CablesTransmissionlines/Cables元件库元件库元件库元件库l lMachinesMachines元件库元件库元件库元件库l lI/ODevicesI/ODevices元件库元件库元件
2、库元件库l lSequencerSequencer元件库元件库元件库元件库l l 其它元件其它元件其它元件其它元件2PSCAD元件简述一、一、PSCAD主元件库主元件库各元件列表各元件列表各元件列表各元件列表分页式元件库分页式元件库分页式元件库分页式元件库各页面列表各页面列表各页面列表各页面列表3PSCAD元件简述PSCAD元件简述包括：包括：包括：包括：基本的开关器件模型如基本的开关器件模型如基本的开关器件模型如基本的开关器件模型如IGBT,GTO,IGBT,GTO,二极管等；二极管等；二极管等；二极管等；基本的主电路单元如逆变器，整流器等；基本的主电路单元如逆变器，整流器等；基本的主电路单
3、元如逆变器，整流器等；基本的主电路单元如逆变器，整流器等；常见的应用级电路如常见的应用级电路如常见的应用级电路如常见的应用级电路如HVDCHVDC，SVCSVC等等等等(含相应控含相应控含相应控含相应控制系统制系统制系统制系统)；触发脉冲产生电路；触发脉冲产生电路；触发脉冲产生电路；触发脉冲产生电路；5PSCAD元件简述1.1.电力电子器件电力电子器件二极管二极管二极管的导通和关断状态由它两端的电压和流经二极管的导通和关断状态由它两端的电压和流经的电流所决定。正向电压、正向电流时导通。的电流所决定。正向电压、正向电流时导通。二极管固有导通电阻很小二极管固有导通电阻很小和关断电阻很大。当其正向和
4、关断电阻很大。当其正向偏置且正向电压超过了输入偏置且正向电压超过了输入参数参数“ForwardVoltageDrop”时二极管导通。电流时二极管导通。电流过零时二极管关断，直到再过零时二极管关断，直到再次偏置之前一直保持关断。次偏置之前一直保持关断。6PSCAD元件简述三极管三极管IGBT可关断晶闸管可关断晶闸管GTO/IGBT通常由通常由门极触发导通和关断。门极触发导通和关断。能在门极脉冲为能在门极脉冲为0时时关断器件，而不管器关断器件，而不管器件是否受到了正向偏件是否受到了正向偏置电压。置电压。7PSCAD元件简述晶闸管晶闸管晶闸管通常由门极受触发后保持导通，而根据晶闸管通常由门极受触发后
5、保持导通，而根据器件自身的电压和电流情况决定何时关断。器件自身的电压和电流情况决定何时关断。其状态会在以下情况下发生改变：其状态会在以下情况下发生改变：器件两端的正向偏置电压大于或等于输入器件两端的正向偏置电压大于或等于输入参数参数“ForwardVoltageDrop”，且门极信号，且门极信号从从0变为变为1。器件两端的正向偏置电压大于或等于输入器件两端的正向偏置电压大于或等于输入参数参数“ForwardVoltageDrop”，且门极信号，且门极信号预置为预置为1正向偏置电压大于或等于输入参数正向偏置电压大于或等于输入参数“ForwardBreak-OverVoltage”。关断时刻为器件
6、电流的过零点（电压反向，关断时刻为器件电流的过零点（电压反向，电流未反向时，晶闸管还保持导通；电压正电流未反向时，晶闸管还保持导通；电压正向，而电流反向时，晶闸管关断）。向，而电流反向时，晶闸管关断）。8PSCAD元件简述PSCAD元件简述如果事件发生在时间步长内的话，如果事件发生在时间步长内的话，EMTDC使用插使用插值算法来寻找事件发生的确切时刻。这么做比缩短值算法来寻找事件发生的确切时刻。这么做比缩短时间步长的方法结果更精确、计算速度更快，并且时间步长的方法结果更精确、计算速度更快，并且允许允许EMTDC在更大的事件步长下精确地模拟任何在更大的事件步长下精确地模拟任何动作事件，动作事件，
7、10PSCAD元件简述PSCAD元件简述内部锁相环输入内部锁相环输入整流变整流变6脉波格雷兹变换桥脉波格雷兹变换桥控制部分控制部分3.可控整流桥可控整流桥12PSCAD元件简述PSCAD元件简述与整流变接线方式的配合与整流变接线方式的配合希望提供给整流变希望提供给整流变PLO的电压尽量理想，故一般该电压的电压尽量理想，故一般该电压取自整流变的系统侧，且与取自整流变的系统侧，且与A相对地电压同步。而触发脉相对地电压同步。而触发脉冲是以整流变阀侧线电压过零为起始点。故需要根据整流冲是以整流变阀侧线电压过零为起始点。故需要根据整流变的接线方式进行调整。变的接线方式进行调整。14PSCAD元件简述以以
8、Y/Y型接线为例：型接线为例：脉冲触发起始点为相电压交点，滞后网侧脉冲触发起始点为相电压交点，滞后网侧A相对地电压相对地电压30度。度。15PSCAD元件简述4.带插值点的脉冲触发带插值点的脉冲触发返回一个二元数组，包括触发脉返回一个二元数组，包括触发脉冲和晶闸管、冲和晶闸管、IGBTs和和GTOs插值插值导通关断时刻所必须的插值时间导通关断时刻所必须的插值时间标签。第一个元素信号为标签。第一个元素信号为0或或1，表示实际的门极控制信号。第二表示实际的门极控制信号。第二个元素为插值的时刻。个元素为插值的时刻。组件的输出是基于输入信号组件的输出是基于输入信号H和和L的比较得出的。的比较得出的。L
9、通常是通常是触发角定值，触发角定值，H则来自于锁相振荡器或者与之等同的环节则来自于锁相振荡器或者与之等同的环节若使用的是若使用的是GTO或或IGBT，则此组件还提供了对，则此组件还提供了对OFF信号信号的输入信号比较。的输入信号比较。16PSCAD元件简述三、三、Sources元件库元件库17PSCAD元件简述包括：包括：包括：包括：三种三相电压源模型；三种三相电压源模型；三种三相电压源模型；三种三相电压源模型；两种单相电压源模型；两种单相电压源模型；两种单相电压源模型；两种单相电压源模型；电流源模型；电流源模型；电流源模型；电流源模型；谐波电流源模型；谐波电流源模型；谐波电流源模型；谐波电流
10、源模型；18PSCAD元件简述PSCAD元件简述阻抗数据格式阻抗数据格式可以直接用集中的可以直接用集中的R,L,C值（模型值（模型1的的RRLvalue，模型模型3的的R+jXvalue选项）或极坐标的形式（模型选项）或极坐标的形式（模型1的的Impedance，模型，模型3的的Z/thetavalues选项，模选项，模型型2无此方式）无此方式）20PSCAD元件简述电源控制模式电源控制模式 固定控制：固定控制：电压源幅值、频率和相位电压源幅值、频率和相位角均直接输入，仿真过程中固定角均直接输入，仿真过程中固定(注意注意基准电压和频率不用于控制基准电压和频率不用于控制)外部控制：外部控制：幅值
11、、频率和相位角均可幅值、频率和相位角均可通过外部控制，仿真过程中可变。通过外部控制，仿真过程中可变。自动控制自动控制(仅用于三相电源仅用于三相电源)：可通过可通过自动调整电压幅值对某母线处的电压自动调整电压幅值对某母线处的电压进行调节；或自动调整内部相位角调进行调节；或自动调整内部相位角调节有功输出。节有功输出。21PSCAD元件简述PSCAD元件简述包括：包括：包括：包括：采用经典方法建模的模型；采用经典方法建模的模型；采用经典方法建模的模型；采用经典方法建模的模型；UMECUMEC模型；模型；模型；模型；23PSCAD元件简述1.1.采用经典建模法的模型采用经典建模法的模型经典法的变压器模
12、型是在电磁耦合的经典法的变压器模型是在电磁耦合的基础上建立的。在磁路为线性的假定前提基础上建立的。在磁路为线性的假定前提下，变压器模型可以用既具有自感也具有下，变压器模型可以用既具有自感也具有互感的耦合电路来表示。所列写的微分方互感的耦合电路来表示。所列写的微分方程均适用于暂态和稳态分析。经典法的理程均适用于暂态和稳态分析。经典法的理论模型的思路来源于传统变压器的等值电论模型的思路来源于传统变压器的等值电路，如两相变压器的路，如两相变压器的T型、型、型等值电路。型等值电路。它将变压器的主磁通和漏磁通分开考虑，它将变压器的主磁通和漏磁通分开考虑，在计算单相变压器时简单方便，并且参数在计算单相变压
13、器时简单方便，并且参数的物理意义清晰，可以很好的与实际变压的物理意义清晰，可以很好的与实际变压器吻合。但它在模拟三相，多绕组，且绕器吻合。但它在模拟三相，多绕组，且绕组间存在耦合时会显得十分复杂。而且在组间存在耦合时会显得十分复杂。而且在进行模拟计算时需要准确知道变压器绕组进行模拟计算时需要准确知道变压器绕组的联结形式，绕组的匝数等，然而这些参的联结形式，绕组的匝数等，然而这些参数一般无法获得，这样会显得十分不便。数一般无法获得，这样会显得十分不便。24PSCAD元件简述PSCAD元件简述铁芯饱和铁芯饱和主磁通受铁心饱和的影响，可以将其作为一局部的非线性主磁通受铁心饱和的影响，可以将其作为一局
14、部的非线性问题并将以线性化处理。问题并将以线性化处理。PSCAD/EMTDC中变压器的饱和中变压器的饱和模型就是将主磁通和漏磁通分开处理的。为了提高仿真精模型就是将主磁通和漏磁通分开处理的。为了提高仿真精度，需要将铁心饱和和铁心损耗考虑进去，铁心损耗可以度，需要将铁心饱和和铁心损耗考虑进去，铁心损耗可以直接在变压器元件模型参数里设置。直接在变压器元件模型参数里设置。PSCAD的经典法和的经典法和UMEC法采用不同的方法模拟铁心饱和。经典法模拟饱和法采用不同的方法模拟铁心饱和。经典法模拟饱和度时使用了一个并联补偿电流源，而度时使用了一个并联补偿电流源，而UMEC法是用分段线法是用分段线性法处理的
15、。性法处理的。26PSCAD元件简述经典模型的铁芯饱和处理方法包括：在最靠经典模型的铁芯饱和处理方法包括：在最靠近铁芯的绕组上添加可变电感；或在近铁芯的绕组上添加可变电感；或在最靠近铁芯的绕组上添加补偿电流源。最靠近铁芯的绕组上添加补偿电流源。EMTDC采用后者。采用后者。27PSCAD元件简述气隙电抗，通常为近似气隙电抗，通常为近似为漏抗的为漏抗的2 2倍倍膝点电压，膝点电压，1.15-1.25pu注意要与理想模型联用注意要与理想模型联用涌流的衰减时间常数涌流的衰减时间常数用于防止启动时不稳定用于防止启动时不稳定励磁电流，一次电流的百分比励磁电流，一次电流的百分比28PSCAD元件简述PSC
16、AD元件简述饱和饱和I-U曲线曲线30PSCAD元件简述五、五、Transmissionlines/Cables元件库元件库31PSCAD元件简述PSCAD中构建架空线路有两种方法：中构建架空线路有两种方法：RemoteEnds模式和模式和DirectConnection模式。模式。RemoteEnds模式下线路端模式下线路端点不与其它元件有物理上的直接连接，需要应用架空点不与其它元件有物理上的直接连接，需要应用架空线接口元件。线接口元件。DirectConnection模式可直接相连，但模式可直接相连，但仅能用于仅能用于1相、相、3相或相或6相的单根显示系统。相的单根显示系统。RemoteE
17、nds模式模式DirectConnection模式模式32PSCAD元件简述TLine配置元件配置元件用到接口元用到接口元件时需三者件时需三者名称一致名称一致用到接口元用到接口元件时需三者件时需三者数目一致数目一致模式选择模式选择线路截面设置线路截面设置33PSCAD元件简述线路截面设置界面线路截面设置界面(1)线路模型常规参数线路模型常规参数(2)线路模型特性参数线路模型特性参数(3)地平面参数地平面参数Bergeron模型模型频率特性频率特性(phase)模型模型频率特性频率特性(mode)模型模型34PSCAD元件简述(4)线路特性参数线路特性参数仅适用于仅适用于Bergeron模型模型
18、塔形及参数塔形及参数可进行导线换位和地线设置可进行导线换位和地线设置35PSCAD元件简述PSCAD同轴埋地电缆的建模方法类似。同轴埋地电缆的建模方法类似。电缆特性参数输入不同电缆特性参数输入不同36PSCAD元件简述六、六、Machines元件库元件库37PSCAD元件简述包括：包括：包括：包括：同步电机模型；感应电机模型；直流电机模型；同步电机模型；感应电机模型；直流电机模型；同步电机模型；感应电机模型；直流电机模型；同步电机模型；感应电机模型；直流电机模型；永磁电机模型；永磁电机模型；永磁电机模型；永磁电机模型；交流、直流、静止励磁机模型；交流、直流、静止励磁机模型；交流、直流、静止励磁
19、机模型；交流、直流、静止励磁机模型；蒸汽机、汽轮机和水轮机模型；蒸汽机、汽轮机和水轮机模型；蒸汽机、汽轮机和水轮机模型；蒸汽机、汽轮机和水轮机模型；电力系统稳定器模型；电力系统稳定器模型；电力系统稳定器模型；电力系统稳定器模型；风力发电机系统模型；风力发电机系统模型；风力发电机系统模型；风力发电机系统模型；38PSCAD元件简述1-隐极机；隐极机；2-凸极机凸极机数据输入方式：发电机数据输入方式：发电机方式；等效电路方式方式；等效电路方式多质量扭转轴接口配置，需考虑多质量扭转轴接口配置，需考虑原动机惯量和轴系扭转效应时应原动机惯量和轴系扭转效应时应用用电枢电阻输入形式电枢电阻输入形式同步发电机
20、模型同步发电机模型39PSCAD元件简述基本参数，包括端口电压，额定电基本参数，包括端口电压，额定电流，转动惯量等。流，转动惯量等。40PSCAD元件简述鼠笼式感应电机模型鼠笼式感应电机模型l鼠笼式感应电机可运行于鼠笼式感应电机可运行于“速度控制速度控制”或或“转矩控制转矩控制”模式模式下下.在速度控制模式下，电机以指定的速度在速度控制模式下，电机以指定的速度W旋转，在转矩控旋转，在转矩控制模式下，转速是根据电机惯量、阻尼输入输出转矩计算得到。制模式下，转速是根据电机惯量、阻尼输入输出转矩计算得到。l通常，电机以指定的转速通常，电机以指定的转速W下以速度控制模式启动，在达到下以速度控制模式启动
21、，在达到稳态后可切换至转矩控制模式。稳态后可切换至转矩控制模式。41PSCAD元件简述风源模型风源模型风机模型风机模型风机控制器模型风机控制器模型可采用自可采用自定义风定义风速模型速模型风速输出风速输出连接电机的连接电机的机械转速机械转速桨距角桨距角输出转矩输出转矩和功率和功率旋转机械的旋转机械的转速转速旋转机械的旋转机械的功率功率42PSCAD元件简述七、七、I/ODevices元件库元件库43PSCAD元件简述包括：包括：包括：包括：滑块、开关、拨号盘和按键等用户接口控制模块；滑块、开关、拨号盘和按键等用户接口控制模块；滑块、开关、拨号盘和按键等用户接口控制模块；滑块、开关、拨号盘和按键等
22、用户接口控制模块；绘图或表计通道模块；绘图或表计通道模块；绘图或表计通道模块；绘图或表计通道模块；多重运行模块、优化运行模块；多重运行模块、优化运行模块；多重运行模块、优化运行模块；多重运行模块、优化运行模块；变绘图步长模块、矢量接口模块；变绘图步长模块、矢量接口模块；变绘图步长模块、矢量接口模块；变绘图步长模块、矢量接口模块；44PSCAD元件简述1.1.用户接口控制模块用户接口控制模块AddascontrolAddasmeter45PSCAD元件简述Addaspolymeter用于监视多轨迹曲线。用柱状图形式动态显示每条轨迹用于监视多轨迹曲线。用柱状图形式动态显示每条轨迹的幅值。的幅值。4
23、6PSCAD元件简述Addasphasormeter可用于监视多达可用于监视多达6个独立的相量。每个相量相应的幅值和个独立的相量。每个相量相应的幅值和相角在仿真过程中可动态变化。相角在仿真过程中可动态变化。至少需要一个幅值和一至少需要一个幅值和一个相角，默认个相角，默认1为幅值，为幅值，2为相角为相角相量显示切换相量显示切换度或弧度度或弧度47PSCAD元件简述2.多重运行模块多重运行模块可控制可控制6个变量个变量可记录可记录6个变量个变量使能控制使能控制2个或个或2个以上的多重个以上的多重运行模块同时有效时运行模块同时有效时将出错。将出错。48PSCAD元件简述控制变量数控制变量数变量变化类
24、型变量变化类型变量类型变量类型49PSCAD元件简述数据变化类型数据变化类型连续的：需指定起始、结束和增量。软件自动计算多重连续的：需指定起始、结束和增量。软件自动计算多重运行的次数。运行的次数。平坦随机：需指定多重运行次数、随机变化范围。平坦随机：需指定多重运行次数、随机变化范围。列表：需指定多重运行次数和相应每次运行的变量值。列表：需指定多重运行次数和相应每次运行的变量值。正态随机：需指定多重运行次数、随机变化范围以及正态随机：需指定多重运行次数、随机变化范围以及相应的标准偏差。相应的标准偏差。50PSCAD元件简述记录变量数记录变量数记录文件名记录文件名选择是否确定选择是否确定最优的运行
25、最优的运行最优运行的判最优运行的判据变量通道据变量通道最优运行判据最优运行判据概率密度函数概率密度函数的分辨率的分辨率51PSCAD元件简述3.最优运行模块最优运行模块该模块可被视为另一种类型的多重运行模块。两者之间该模块可被视为另一种类型的多重运行模块。两者之间的主要区别在于优化运行模块能真正实现搜索并收敛到的主要区别在于优化运行模块能真正实现搜索并收敛到最优设计参数。采用该模块可通过大大减少所需运行的最优设计参数。采用该模块可通过大大减少所需运行的次数来节省时间，并通过向准确设计点的收敛来提高精次数来节省时间，并通过向准确设计点的收敛来提高精确度。确度。l黄金分割黄金分割:适用于单一适用于
26、单一REAL变量变量.l单纯型算法单纯型算法:适用于多个适用于多个REAL(最多最多20个个)变量变量.该方法沿可视实该方法沿可视实体的多面体边缘来搜索最佳答案。体的多面体边缘来搜索最佳答案。l胡克捷夫法胡克捷夫法:适用于多个适用于多个REAL变量的优化变量的优化.l遗传算法遗传算法:适用于多个适用于多个REAL/INTEGER/LOGICAL变量的优化变量的优化.优化算法：优化算法：52PSCAD元件简述优化的变量数，目前优化的变量数，目前只支持只支持REAL型，最型，最多多20个。个。优化方法选择，目前未支持遗传算法优化方法选择，目前未支持遗传算法最大允许多重运行最大允许多重运行数目，最多
27、数目，最多10000目标函数允许偏差目标函数允许偏差两次运行结果间偏差两次运行结果间偏差小于该允许值时将停小于该允许值时将停止运行。止运行。53PSCAD元件简述黄金分割优化方法黄金分割优化方法间隔搜索间隔搜索自动搜索自动搜索间隔搜索法的区间指定间隔搜索法的区间指定自动搜索法的参数设置自动搜索法的参数设置54PSCAD元件简述黄金分割法是用于一元函数在给定的初始区间黄金分割法是用于一元函数在给定的初始区间a，b内搜索极小点的一内搜索极小点的一种方法。它是优化计算中的经典算法，以算法简单、收敛速度均匀、效种方法。它是优化计算中的经典算法，以算法简单、收敛速度均匀、效果较好而著称，是许多优化算法的
28、基础，但它只适用于一维区间上的凸果较好而著称，是许多优化算法的基础，但它只适用于一维区间上的凸函数。函数。其基本原理是：依照其基本原理是：依照“去劣存优去劣存优”原则、对称原则以及等比收缩原则原则、对称原则以及等比收缩原则来逐步缩小搜索区间。来逐步缩小搜索区间。55PSCAD元件简述Simplex优化方法优化方法初始步长初始步长变量初始值变量初始值56PSCAD元件简述八、八、Sequencer元件库元件库57PSCAD元件简述序列元件是一组特定的控制元素，它们可基于定时器、延时和序列元件是一组特定的控制元素，它们可基于定时器、延时和/或或其它状态进行组合来构成事件序列。其它状态进行组合来构成
29、事件序列。每个序列元件的输入输出均为值为每个序列元件的输入输出均为值为0(LOW)或或1(HIGH)的整型值。输出的整型值。输出为为HIGH表示特定元件的条件满足，反之则未得到满足；输入为表示特定元件的条件满足，反之则未得到满足；输入为HIGH表明该序列元件的上一个序列元件的条件已得到满足，反之则尚未满足。表明该序列元件的上一个序列元件的条件已得到满足，反之则尚未满足。事件序列启动事件序列启动故障清除故障清除开关闭合开关闭合可人工控制可人工控制是否进行后是否进行后续序列续序列延时延时条件等待条件等待延时延时故障应用故障应用延时延时开关断开开关断开58PSCAD元件简述九、九、其它元件其它元件59PSCAD元件简述数据类型转换数据类型转换四舍五入取整四舍五入取整截断取整截断取整60PSCAD元件简述数据聚合数据聚合可进行数据类型转换可进行数据类型转换数据分接数据分接61PSCAD元件简述通用常量通用常量PI分段分段参数输入方式，有名值或标幺值参数输入方式，有名值或标幺值PI分段用于相互分段用于相互耦合的三相线建耦合的三相线建模或长度极短的模或长度极短的传输线。传输线。零序参数零序参数输入方式：输入方式：手工输入手工输入或估计或估计62PSCAD元件简述谢谢！谢谢！63