实验三 PSCAD故障建模及仿真一.pdf

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 Power System Computer Aided Design 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 1 PSCAD 操作界面 PSCAD 可用于处理一下类型的研究 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这一决定性因素 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 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 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 2 1 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 Master Library 库中找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 Wire mode 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 6 3 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 Voltmeter to Gnd 连接到故障输出端 在工具栏中选择 Integer Constant 将其命名为 BRK 并连线 如下图 9 所示 图 9 实验线路图 4 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 5 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 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