实验三 PSCAD故障建模及仿真一.pdf

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1、实验三PSCAD故障建模及仿真（一）一.实验目的1.了解利用PSCAD软件界面的基本功能；2.学会利用PSCAD软件进行电力系统故障仿真的操作流程；3.通过利用PSCAD进行简单的电力系统故障仿真，学会对仿真结果进行分析。二.实验原理1.PSCAD软件简介PSCAD（PowerSystemComputerAidedDesign）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工具。PSCAD操作界面如下图1所示：图1PSCAD操作界面PSCAD可用于处理一下类型的研究：①.研究电力系统中由于

2、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这一决定性因素；②多运行工具(Multiplerunfacilities)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；③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；④研究电力系统由于SVC，高压直流接入，STATCOM，机械驱动所引起的谐波（查阅资料）。在本次试验中，主要利用PSCAD软件进行电力系统短路故障的仿真。2.电力系统短路故障电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。短路就是

3、指不同电位导电部分之间的不正常短接。短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏；误操作及误接；飞禽跨接裸导体以及其它原因。电力系统发生短路，短路电流数值可达几万安到几十万安；产生很大的热量，很高的温度，从而使故障元件和其它元件损坏；产生很大的电动力，该力使导体弯曲变形；短路时，电压骤降；短路可造成停电；严重短路要影响电力系统运行的稳定性，造成系统瘫痪；单相短路时，对附近通信线路，电子设备产生干扰。三.实验步骤11.安装并启动软件，选择File/New，新建一个以学号********命名的项目文件，保存在桌面。2.构造电气主接线图（1）在MasterLibrary库中找

4、到所需的元件或模型，复制并粘贴到空白工作区，所需原件有三相电压源、断路器和架空线路，如下图2所示。图2.1三相电压源图2.2断路器图2.3架空线图2（2）将原件正确的连接起来，点击工具栏中的Wiremode按钮，如图3所示，鼠标移动到工作区后，移动鼠标进行连线。图3连线按钮（图中红圈处按钮）（3）设置线路参数如下图5，图6所示。图5图62（4）设置短路假设在线路末端出口处发生单相接地故障，在元件库中选取如下图7所示的故障模型，并对故障参数进行设置，如图8所示。图7故障模型图8故障参数（5）设置输出量和断路器状态在工具栏中选择Ammeter和VoltmetertoGn

5、d，连接到故障输出端。在工具栏中选择IntegerConstant，将其命名为BRK并连线，如下图9所示。图9实验线路图3（6）编译运行四.实验结果实现运算结果如图10所示，仿真波形如图11所示。图10实验结果图11仿真波形4五.实验结果分析与总结通过图11可以看出，当系统运行到0.2s时，故障发生，持续时间也为0.2s，相电压与相电流在故障被排除后恢复到了正常运行状态。通过本次试验我初步了解了利用PSCAD进行电力系统故障仿真的基本方法和操作步骤，通过实验操作得到的仿真波形与理论分析结果相同。六.实验思考题1.电力系统由哪些部分组成？答：电力系统是由发电厂、输电网

6、、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统（一般称为二次系统）。2.附录中的线路参数和Bergeron模型中需输入的参数如何转化？答：附录中的线路参数如下图12所示图12原始线路参数利用下面的公式1和公式2把电感、电容的参数值化为PSCAD中Bergeron模型所

7、要求的输入参数，转换结果举例如下图13所示。XLL……公式11XCC……公式2图13220KV电压等级下的输电线路典型参数5