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1、實驗三PSCAD故障建模及仿真（一）一.實驗目的1.了解利用PSCAD軟件界面的基本功能；2.學會利用PSCAD軟件進行電力系統(tǒng)故障仿真的操作流程；3.通過利用PSCAD進行簡單的電力系統(tǒng)故障仿真，學會對仿真結果進行分析。二.實驗原理1.PSCAD軟件簡介PSCAD（PowerSystemComputerAidedDesign）是目前世界上被廣泛使用的一種電力系統(tǒng)仿真分析軟件，它即可以研究交直流電力系統(tǒng)問題，又能完成電力電子仿真及其非線性控制的多功能工具。PSCAD操作界面如下圖1所示：圖1PSCAD操作界面PSCAD可用于處理一下類型的研究：①.研究電力系統(tǒng)中由于
2、故障或開關操作引起的過電壓。它也能模擬變壓器的非線性這一決定性因素；②多運行工具(Multiplerunfacilities)經(jīng)常用來進行數(shù)以百計的模擬從而在下列不同情況下發(fā)生故障時最壞的情況。故障發(fā)生在波形的不同位置，故障的類型不同，故障點不同；③在電力系統(tǒng)中找出由于雷擊發(fā)生的過電壓。這種模擬必須用非常小的時間步長來進行；④研究電力系統(tǒng)由于SVC，高壓直流接入，STATCOM，機械驅(qū)動所引起的諧波（查閱資料）。在本次試驗中，主要利用PSCAD軟件進行電力系統(tǒng)短路故障的仿真。2.電力系統(tǒng)短路故障電力系統(tǒng)運行有三種狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、非正常運行狀態(tài)和短路故障。短路就是
3、指不同電位導電部分之間的不正常短接。短路的主要原因是電氣設備載流部分絕緣損壞；誤操作及誤接；飛禽跨接裸導體以及其它原因。電力系統(tǒng)發(fā)生短路，短路電流數(shù)值可達幾萬安到幾十萬安；產(chǎn)生很大的熱量，很高的溫度，從而使故障元件和其它元件損壞；產(chǎn)生很大的電動力，該力使導體彎曲變形；短路時，電壓驟降；短路可造成停電；嚴重短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，造成系統(tǒng)癱瘓；單相短路時，對附近通信線路，電子設備產(chǎn)生干擾。三.實驗步驟11.安裝并啟動軟件，選擇File/New，新建一個以學號********命名的項目文件，保存在桌面。2.構造電氣主接線圖（1）在MasterLibrary庫中找
4、到所需的元件或模型，復制并粘貼到空白工作區(qū)，所需原件有三相電壓源、斷路器和架空線路，如下圖2所示。圖2.1三相電壓源圖2.2斷路器圖2.3架空線圖2（2）將原件正確的連接起來，點擊工具欄中的Wiremode按鈕，如圖3所示，鼠標移動到工作區(qū)后，移動鼠標進行連線。圖3連線按鈕（圖中紅圈處按鈕）（3）設置線路參數(shù)如下圖5，圖6所示。圖5圖62（4）設置短路假設在線路末端出口處發(fā)生單相接地故障，在元件庫中選取如下圖7所示的故障模型，并對故障參數(shù)進行設置，如圖8所示。圖7故障模型圖8故障參數(shù)（5）設置輸出量和斷路器狀態(tài)在工具欄中選擇Ammeter和VoltmetertoGn
5、d，連接到故障輸出端。在工具欄中選擇IntegerConstant，將其命名為BRK并連線，如下圖9所示。圖9實驗線路圖3（6）編譯運行四.實驗結果實現(xiàn)運算結果如圖10所示，仿真波形如圖11所示。圖10實驗結果圖11仿真波形4五.實驗結果分析與總結通過圖11可以看出，當系統(tǒng)運行到0.2s時，故障發(fā)生，持續(xù)時間也為0.2s，相電壓與相電流在故障被排除后恢復到了正常運行狀態(tài)。通過本次試驗我初步了解了利用PSCAD進行電力系統(tǒng)故障仿真的基本方法和操作步驟，通過實驗操作得到的仿真波形與理論分析結果相同。六.實驗思考題1.電力系統(tǒng)由哪些部分組成？答：電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)
6、、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配到用戶的一個統(tǒng)一系統(tǒng)。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)統(tǒng)稱為電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)的重要組成部分。發(fā)電廠將一次能源轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過電網(wǎng)將電能輸送和分配到電力用戶的用電設備，從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個過程。電力系統(tǒng)還包括保證其安全可靠運行的繼電保護裝置、安全自動裝置、調(diào)度自動化系統(tǒng)和電力通信等相應的輔助系統(tǒng)（一般稱為二次系統(tǒng)）。2.附錄中的線路參數(shù)和Bergeron模型中需輸入的參數(shù)如何轉(zhuǎn)化？答：附錄中的線路參數(shù)如下圖12所示圖12原始線路參數(shù)利用下面的公式1和公式2把電感、電容的參數(shù)值化為PSCAD中Bergeron模型所
7、要求的輸入?yún)?shù)，轉(zhuǎn)換結果舉例如下圖13所示。X??LL……公式11X?C?C……公式2圖13220KV電壓等級下的輸電線路典型參數(shù)5
