PSCAD简单入门教程要点.pdf
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1、PSCAD 使用说明 1. PSCAD 安装 PSCAD / EMTDC 常见 4.0.2 ctacked版本或 4.2 版本,这个版本 PSCAD 被封 装成一个 ISO 文档,如图 1-1,可用虚拟光驱或winrar 打开。下面使用 winrar 将 其解包。 图 1-1PSCAD 封包形式 在系统安装了 winrar3.2 以上版本后,可以直接双击这个iso 文档,然后点击 “解压到”图标,如图1-2,就可以对其进行解包。 如图 1-2 使用 winrar 解 PSCAD 的封包 解压后可以得到三个文件夹,如下图1-3 所示: 图 1-3 PSCAD 须按以下步骤安装, 否则,装好后可能
2、不运行。另外,操作系统最好 使用 WinXP 专业版,曾在 WinXP Home 版本上出现过不明原因的PSCAD 不能运 行情况。 安装步骤: (1)首先,运行 PSCAD 4.0 目录下的 Setup.exe , 一路按 OK 或者 NEXT 在选择 安装列表时选中“ PSCAD(all Editions)” ,如图 1-4,不要选择 License Manager和 Real Time Playback (它需要硬件采集设备支持,否则只是评估版)这两项。使用附 带的 EGCS/GNU Fortran77 编译器就选中“ GNU Fortran Compiler” ,如果要使用 之前自行安
3、装的Fortran90编译器就不要选这一项。 图 1-4 2、当 License Manger选择对话框出现时, 如图 1-5,选择“I will only be using Single-user/single-machine licenses. ”或“ professal”这一项,随后一路OK 即可。 注意:选 the Student Edition 版本,模型只允许15 个结点。 如图 1-5 3、 前面的 PSCAD 4.0 以及 EGCS/GNU Fortran77(如果选择了 )全部安装完毕 后,运行PSCAD 4.0 Patchfile 目录下的Setup.exe (安装 PSC
4、AD 4.0.2补丁) 。 4、补丁安装完毕后将 Crack 目录下的 PSCAD.exe复制到 C: Program PSCAD401 bin win 下,覆盖原主程序即可。安装完成后, 最好注销或者重启计 算机一下,否则,仿真时PSCAD 4 可能找不到 Fortran 编译器,不能够运行。 2PSCAD 界面简介 在重启计算机后,可以在开始 所有程序 PSCAD 中看到两个版本的 PSCAD。 一个是 Educational,一个是 Professional ,我们一般使用Professional版本进行仿 真。点击 Professional的图标, PSCAD 启动,界面如下图2-1
5、所示: 图 21 点击右上角的“白纸” new 图标,或者从 File 选项卡中选择,都能够建立一 个新的仿真工程(Project ) ,如图 22、23 所示。 图 22 直接点击 new新建工程图 23使用 File 选项卡新建工 程 新建的仿真工程是没有名字的,系统默认为noname ,可在这个工程上右击, 选择 Save as , 如图 24, 就可将其重新命名。 命名最好用英文名称, 因为 PSCAD 有时对汉字名的工程不支持或不能运行。因此,本说明为这个新建仿真工程命名 为 test1。 图 24 为新建工程取名 建立了 test1工程后,就可在其中搭建电路模型了。PSCAD 的工
6、程显示窗口 中可以同时显示多个工程,但是,只有一个工程处于激活状态,如下图25 中 test4所示( 激活状态的图标为篮色,未激活工程图标为黑白色)。只有处于激活 状态的工程模型才可以进行仿真,其他工程的模型即使按仿真运行的按钮也是不 会动作。 图 25 同时显示多个工程 工程的激活状态可以更改。 例如, 如果要将名为 test2的工程激活,直接在 test2 的图标上鼠标右击,选择“set as active ”就 OK,如图 26 所示。 图 26 切换不同工程的激活状态 在 PACAD 中,所有的元件放在master(Master Library)当中,鼠标左双击 工程创空中的第一项:绿
7、色的master ,工程即可进入元件库,如图27所示。 图 27 PSCAD 元件库 选择元件: 双击相应的元件类型, 找到需要的元件后, 在元件符号上左点击, 元件变成闪烁状态, 用键盘上 CtrlC 或鼠标右击, 选择 copy,就将该元件复制, 如图 28 所示。 图 28 复制元件 然后,双击新工程图标,在该工程窗口空白处用键盘Ctrl V 或右击选择 Paste ,就将刚选择的元件模型放置在工程中了。通常一边选元件, 一边进行连接。 要删除一个元件,鼠标左击,待其闪烁状态,按键盘上Delete键。 常用元件放在主界面右边, 如图 29 所示,可直接点击快捷按钮来选择,方 法:左点需要
8、选择的元件, 再在“工程”空白处鼠标左点一下。 选中的元件按 “R” 或“ L”键旋转。 图 29 快捷栏中的常用元件 3建立“工程”模型与仿真 (1)设置仿真时间和步长 新建的仿真工程,先应对“工程”的仿真时间、步长进行设置(也可在建好 模型仿真开始前完成) 。 在 “工程”模型窗口空白处鼠标右击, 选择 Project Setting, 出现设置窗口,如图31 所示,在这里可对本“工程”的仿真时间、计算步长、 PSCAD 绘图步长等进行设定。一般仿真时间“Duration of run ” 设为 0.3 0.5s, 计算步长“EMTDC time step ( us ) ”设为 0.1,
9、绘图步长“PSCAD plot step ( us ) ”设为 10。如果计算步长大,则仿真进展快,但是,过电压变小(可能会 漏掉峰值) ! 图 31 设置仿真时间、步长 (2)建立仿真模型 以交流电源串联 R-L-C 电路为例,先建立新工程,命名为:test1,从主界面 右侧或库中选择需要的元件,放在工程上。点击该元件使其变为闪烁,按L 或 R 键,向左或右转90度,直到合适位置。再选择“导线” ,点击导线,两端会出现 小端点,用鼠标左压并拖动,可调节导线长度。调节方法:点击一段导线,它的 两端就会出现两个绿色的方块,此时点住某个方块对导线进行拉长或者缩短,直 到想要的长度。用适当长度的导线
10、将各个元件按照原电路的拓扑结构连接起来。 注意:导线与导线,或导线与元件的一端连接时,当两条导线或导线与元件接近 时,会自动连接上;导线与导线交叉时,相互绝缘,如果要两导线在交叉点连接, 需要从主界面右边常用元件中选择“Pin ”并放置在交叉点。 建立的仿真模型如下图32 所示,其中E1 为测对地电压的测量元件,E2 为测“ 0.3 电阻”的端电压, I1 为测电流。 图 32 工程中的元件、导线和电路模型 建立电路模型时应该注意: (1)模型中的元件,特别是同类元件的名字绝对不得重复。 (2)模型图上若有任何无关的东西,例如:一条悬空线、点,或者参数设置 不对,例如:负荷及其变压器的容量大于
11、电源变压器的容量,则运行时 就会出错。 (3)电源回路必须有一点接地,否则,运行出错。如果要求不接地电源,可 以增加一个 M级的大电阻。 (4)对大模型应采取“步步为营”的方法建立,即:先建电源与部分元件, 试运行一下,通过了,再增加元件,否则,查找问题,直到试运行通过 了,才可以继续。 (3)设置元件参数 需要对所有元件的参数(包括元件名称名称不可重复)进行设定,方法: 双击元件符号, 弹出对话窗口, 修改其中参数, 按“OK”退出。一些元件, 例如: 电源、变压器等,需要设置的参数较多,因此,对话窗口中含有多个副窗口,要 一一进行设置。 下面以电源为例, 进行参数设置。 双击电源符号, 出
12、现下图 33 窗口式的设 置菜单: 图 33 电源参数设置对话窗口 电源菜单第 1 页“Configuration”配置,这是最基本的设置: (1) 电源名字, (2) 电源内部阻抗, 可以选择电感、 电容、串联的 RLC,理想电源等, (3) 电源是否接地, (4) 专门参数: “Behindt the Source impendance ”在电源阻抗之后 , 当仅仅 知道电势 E 和相位角,才选择该项。 “At the Terminal”(在终端 ) 如果稳态潮流的最终数据(电 压或有功、无功)已知,则选择该项。 (5) 电源的输入方式: 内部的 电源的大小、频率由填入表中数据确定, 而且
13、为常数; 外部的 由其它方式确定。 (6) 电源类型:选择AC / DC 。 第 2 页“Signal Parameters ”信号参数,如图34,可以设置: 图 34 (1) 电源:电压源默认单位kV,电流源默认单位kA。DC 为幅值; AC 为 有效值, AC 电源按照正弦规律变化。 (2)上升时间:电源从0 升到稳态值时间,设为0。注意:实际总有延时, 约 0.02 秒。 (3)t = 0 的初始相位角:以度我单位。 (4)电源的频率。 第 3 页“Resistance ”非理想电源的电阻参数设置, 第 4 页“ Impedance R/R-L” 非理想电源的并联阻抗参数设置, 第 5
14、页“Resistance ” 非理想电源的 R-L-C 串联阻抗参数设置, 第 6 页“ Inductance ” 非理想电源的电感参数设置, 第 7 页“Capacitance ”非理想电源的电容参数设置, 第 8 页“Resistance ” 非理想电源的阻抗参数设置, 第 9 页“Monitoring ” 监控(跟踪)参数,设置电源名称。 (4)设置输出量的观测与调节 电路模型的仿真输出可以是单相或三相的电压、电流瞬时值或有效值、 功率、 频率、相位差,等等,输出结果采用示波器方式给出。注意:测量元件、“数据标 签” 、 “输出通道”、示波器必须配套使用,缺一个运行就出错。 首先,要在电
15、路模型需要输出的位置上设置测量元件(常见的电压、 电流测 量元件可直接从主界面右边取,其它的从库中meters单元中取) ,例如:在图3 5 中设置输出电压 E1、E2 和电流 I1 三个测量元件。输出信号传递通过主界面 右边元件栏上的“数据标签”(从右边拦中选出Data Label )这个元件来实现,信 号对应关系是通过信号名称来确定。选用三个“数据标签”元件并双击它,将其 名称设定为与对应的电压、 电流监测元件名称 (E1、E2、I1)相同,然后,将“数 据标签”用导线连接到“输出通道”( 从右边拦中选出Output Channel )上。使用 示波器(从右边拦中选出Graph Frame
16、 )观察波形,还须使用输出通道,可以双 击“输出通道”,对其进行设定,特别是Title 选项,最好设定为信号的名字,因 为这个是要在示波器上显示的。连接好以后如下图35 所示: 图 35 设置测量元件、“输出通道” 三个输出信号,可用三个示波器进行显示,也可用一个示波器显示。点击主 窗口右边的快捷栏的示波器,可拉出一个示波器显示框,在示波器上右击,选择 “Add Analog Graph” ,如图 36 所示,这就将示波器设置为一个模拟量示波器。 图 36 示波器设为模拟示波器后, 将需要显示的数据传递到示波器上,具体方法是, 右击“输出通道”,在“Input / Output Referen
17、ce ”选项中选择“ Add as Curve” ,如 下图 37 所示。 图 37 在示波器的模拟显示框上右击鼠标,选择“Paste Curve ” ,如下图 38 所示, 这就将这一个信号粘贴输出到了示波器上。按照同样方法,可在一个示波器上粘 贴几个信号,则一个示波器就同时显示几个波形。 图 38 设置示波器显示坐标, 使得波形能够恰当显示。 双击示波器左或右边空白处, 设置纵坐标显示的最大最小值、每个坐标格的大小;双击示波器下方空白处,设 置横坐标,如图39.1, .2,.3。 图 39 纵坐标菜单:在“Preferences ”中设屏幕背景色、网格、曲线标号等;“Title” 中设 Y
18、 的名称、最大最小值、纵坐标间隔(Grid)大小。 横坐标菜单:在“Title”中设 X 名称、显示的最大最小值、横坐标间隔(Grid) 大小。 “Markers”中标记最大最小值,而且在图右边显示数值。 示波器上具有自动缩放功能,当仿真完成后,如果波形超出了示波器的显示 范围,可在示波器空白处右击,选择zoom ,Rest All Extents,如图 310, 就会自动按照 X 轴、Y 轴进行缩放到合适的显示波形 图 310 (5)进行仿真 建好模型、设完参数、示波器、仿真时间和步长,才能进行仿真。注意:如 果模型中存在任何不需要的元件、导线等,仿真不能够执行。当仿真执行时发生 错误,有关
19、信息以“小红旗”形式显示在主界面下方出错信息拦中,双击“小红 旗”以标签方式指示到模型中的出错处,根据该信息可对模型进行修改。 仿真开始:点击主界面上方“绿色三角”按钮;如图311所示,中断仿真, 点击“红色园点”按钮。 图 311 仿真结果如下图312所示,注意:纵坐标单位为kV 或 kA,横坐标单位为 秒 s 。 图 312 如果想调整一个示波器的大小,可以有鼠标点击示波器上方的“Advance Graph Frame” ,此时示波器四周出现绿色方块,如图313,用鼠标按住绿色方 块拖动,即可对示波器的大小进行调节。 图 313 如果想对显示的波形进行X 方向缩放,可将鼠标放置在下面所示的
20、位置,此 时鼠标光标将会变为双向箭头,如图314,就可以通过左右拖动对波形进行X 方向的缩放了。 图 314 如果想在一个示波器当中对两个波形进行比较,可以将信号输出贴到一个示 波器中,同时进行显示。例如,下面将E1、E2 共同输出到同一个示波器中显示。 在 E1 对应的输出通道中右击,在“Input/Output Refrernce”选项中选择“ Add as Curve” ,然后使用上面介绍的方法将其粘贴到示波器上,然后再将E2 对应的输 出通道右击,同样在“ Input/Output Refrernce”选项中选择“ Add as Curve” ,此时 在已经粘贴了 E1信号的示波器的显
21、示框中右击鼠标,选择“Paste Curve” ,这样 E2 信号也就粘贴到了同一个示波器上了,如下图所示, E1 信号和 E2 信号将用两 种不同的颜色显示,此时再运行仿真程序,在这个示波器中就可以看到E1 和 E2 对比的波形了,如下图315所示: 图 315 要想读取示波器中曲线在某点的数值,可以用鼠标移到这个点上,如图3 16,等待一会,就会显示这个点的XY 坐标,从而实现对数值的读取。 图 316 在示波器显示框中,还可以点住鼠标左键,选择感兴趣的区域松开鼠标后, 如图 317,该区域自动放大,以便观察,则在一些高频信号的显示中比较实用。 图 317 放大前后的波形 4. 开关 /
22、断路器 开关(断路器)从 master库到 Breakers单元中选取,库中有:单相、三相开 关,三相开关有单线和三线连接方式,如下图41。对于小方块表示的开关,运 行时红色(工程中称为高开关)实际为闭合,绿色(工程中称为低开关)为断开。 开关必须与一个Logic 模块配合使用, 即:需将 “BRK”和“BRKTime Breaker Logic”都复制到工程中去。 图 41 开关模型库 在工程中双击开关图形,可以看到如图42所示的菜单式对话窗口: 图 42 在图 42 中可设置: “Breker Name”: 设置开关的名称。 “Open possible if current flowin
23、g ”项中选择 yes,表示在任何时间可断开 的理想开关;选择no,开关在电流过零才是关断。 “Use Pre-insertion Resistance ” 应用开关合闸插入电阻, 一般选择 N0。 “Graphics Display”开关符号显示形式: “Low Voltage”显示线条式开 关, “High Voltage” 显示方块式开关,闭合时方块式为红色,打开 为绿色。 PSCAD 中开关不是真正的理想开关, 打开时开关的电阻应设置 8 10以上, 闭合时开关的电阻应设置m以下,如图 43 所示: 图 43 在同一个模型中,可以使用多个开关,这些开关由不同的开关控制逻辑单元 进行控制
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