《PSCAD基础学习》课件

基础学习PSCAD本课程旨在帮助您掌握PSCAD基础知识，能够使用PSCAD软件进行电力系统仿真建模和分析，为电力工程设计和研究提供有力工具简介PSCAD软件软件功能PSCADPSCAD（Power SystemComputer AidedDesign）是一款功能PSCAD软件可以帮助用户进行以下方面的工作-建立电力系统强大的电力系统仿真软件，由加拿大曼尼托巴大学开发它提供模型-运行仿真模拟-分析仿真结果-导出数据了丰富的电力系统组件模型库，可以用于各种电力系统仿真分析，包括电力电子、电力系统控制、电力质量分析等等的应用领域PSCAD电网规划与设计电力电子技术可再生能源并网电力质量分析PSCAD可以帮助工程师进行电PSCAD广泛应用于电力电子器PSCAD可以模拟风电、光伏等PSCAD可以模拟谐波、电压暂网规划、线路设计、设备选型、件的建模与仿真，如电力电子可再生能源并网系统，进行稳降、电压波动等电力质量问题，潮流计算等分析，优化电网结变流器、功率变换器、储能系定性分析、控制策略研究，提帮助用户分析其影响，并制定构，提高供电可靠性统等，研究其性能，优化设计高可再生能源的利用效率相应的解决方案方案的优势PSCAD功能强大易于使用12PSCAD拥有丰富的组件库，可PSCAD提供了直观的图形化界以模拟各种电力系统设备，涵面，用户可以轻松地创建、修盖了电力系统建模的各个方面改和运行电力系统模型精确度高开源性34PSCAD使用先进的仿真算法，PSCAD提供了一个开放的平台，能够提供精确的仿真结果，可用户可以根据自己的需求进行靠性高扩展和定制，提高软件的适用性界面介绍PSCAD菜单栏工具栏工作区菜单栏提供了各种命令和选项，用户可以工具栏提供了一系列常用的工具，方便用工作区是用户进行电力系统模型绘制、仿进行工程创建、文件管理、仿真设置等操户进行图形绘制、元件添加、连接线绘制真设置、结果分析等操作的主要区域作等操作菜单栏功能文件编辑用于新建、打开、保存工程文件，以及进行打印等操作提供文本编辑、复制粘贴、撤销重做等常用功能视图仿真用于切换不同视图，例如单线图视图、波形视图等提供仿真设置、运行仿真、结果分析等功能工具帮助提供了一些辅助工具，例如元件库管理、测量点添加等提供软件使用帮助、教程、常见问题解答等内容工具栏使用绘制工具选择工具缩放工具移动工具用于绘制单线图、添加元件、用于选择单线图中的元件、连用于缩放单线图，方便用户观用于移动单线图中的元件、连绘制连接线等操作接线等对象察细节接线等对象删除工具用于删除单线图中的元件、连接线等对象项目组织管理工程创建文件夹管理文件命名规范PSCAD软件支持创建新的工程文件，可用户可以创建文件夹，将相关文件分组存建议使用规范的命名方式，例如使用英文、以将多个文件组织在一起，方便管理放，提高工程管理的效率数字和下划线，并附带简短的描述，方便用户理解创建新工程PSCAD新建工程1选择工程类型2根据项目需求选择合适的工程模板，例如电力系统、电力电子等设置工程属性3设置工程名称、路径、单位、时间步长等信息保存工程4将新建的工程文件保存到指定位置选择合适的模板电力系统模板电力电子模板适用于一般的电力系统仿真，包适用于电力电子器件的建模和仿括潮流计算、短路分析、暂态稳真，例如电力电子变流器、功率定分析等变换器等控制系统模板自定义模板适用于电力系统控制策略的仿真，用户可以根据自己的需求创建自例如自动发电控制、电压控制等定义模板，方便重复使用设置工程属性12工程名称路径设置工程文件的名称，建议使用英文、设置工程文件保存的路径，建议选择数字和下划线，并附带简短的描述一个易于管理的目录34单位时间步长设置工程中使用的单位，例如SI单位、设置仿真时间步长，需要根据仿真需英制单位等求选择合适的步长，确保仿真精度保存工程保存工程点击菜单栏“文件”中的“保存”按钮，或者使用快捷键“Ctrl+S”保存工程文件选择路径选择工程文件保存的路径，建议选择一个易于管理的目录确认保存确认保存操作，工程文件将被保存到指定的路径绘制单线图选择元件1从元件库中选择所需的电力元件，例如发电机、变压器、线路等放置元件2将选中的元件放置到工作区中的合适位置，可以使用鼠标拖动元件绘制连接线3使用绘制工具连接各个元件，形成完整的单线图添加电力元件发电机变压器输电线路负荷发电机将机械能转换为电能，变压器用于改变电压等级，连输电线路将电能从发电站输送负荷代表用电设备，例如工厂、是电力系统的核心设备之一接不同电压等级的电力系统到用户端居民区等调整元件属性元件参数属性编辑参数修改每个元件都具有一些参数，例如发电机的双击元件或右键单击元件，选择“属性”选在属性编辑窗口中，可以修改元件的参数，容量、变压器的变比、线路的阻抗等项，可以打开属性编辑窗口例如调整发电机的功率、变压器的变比等连接元件选择连接线1从工具栏中选择连接线工具，或者使用快捷键“L”绘制连接线2将鼠标移动到要连接的元件上，点击鼠标左键，绘制连接线连接端点3将连接线连接到元件的端点，形成完整的回路配置仿真参数仿真时间时间步长设置仿真模拟的总时间，根据项设置仿真时间步长，需要根据仿目需求选择合适的仿真时间真精度和计算效率选择合适的步长仿真模式判断条件选择仿真模式，例如瞬态仿真、设置仿真模拟的结束条件，例如稳态仿真等，根据项目需求选择到达指定时间、满足特定条件等合适的仿真模式选择仿真时间步长仿真精度计算效率12时间步长越小，仿真精度越高，但计算时间也会越长时间步长越大，计算效率越高，但仿真精度可能会降低系统频率仿真需求34时间步长通常应该小于系统频率的1/10，以确保仿真精度根据仿真需求选择合适的步长，例如分析电力电子器件的开关特性，需要使用较小的步长选择仿真模式123瞬态仿真稳态仿真谐波仿真用于模拟电力系统在发生故障或扰动时的瞬用于计算电力系统的稳态运行状态，例如潮用于分析电力系统中的谐波问题，例如谐波态过程，例如短路故障、电压暂降等流计算、电压稳定性分析等电流、谐波电压等判断仿真条件时间条件设置仿真模拟的结束时间，例如模拟1秒的瞬态过程，将结束时间设置为1秒事件条件设置触发仿真结束的事件，例如系统电压降至某个阈值，仿真模拟结束状态条件设置触发仿真结束的状态，例如系统出现短路故障，仿真模拟结束运行仿真启动仿真1点击菜单栏“仿真”中的“运行”按钮，或者使用快捷键“F5”启动仿真模拟仿真过程2PSCAD软件将根据配置的仿真参数进行模拟，并显示仿真进度仿真结果3仿真模拟结束后，PSCAD软件将生成仿真结果，包括电压、电流、功率等数据查看模拟波形电压波形电流波形功率波形显示仿真模拟的电压变化过程，可以分析电显示仿真模拟的电流变化过程，可以分析电显示仿真模拟的功率变化过程，可以分析功压的幅值、频率、相位等信息流的幅值、频率、相位等信息率的幅值、频率、相位等信息分析仿真结果波形分析数据分析结果评估分析仿真结果的波形，例如电压波形的峰对仿真结果进行统计分析，例如计算电压、根据仿真结果评估电力系统的性能，例如值、谷值、谐波含量等电流、功率等的平均值、方差等稳定性、可靠性、电力质量等指标导出数据导出数据数据格式点击菜单栏“文件”中的“导出”按PSCAD软件支持多种数据格式，钮，选择要导出的数据格式例如文本文件、Excel表格、Matlab数据等数据处理将导出的数据导入其他软件进行进一步处理，例如数据分析、可视化等添加测量点选择测量点工具1从工具栏中选择测量点工具，或者使用快捷键“M”放置测量点2将鼠标移动到要添加测量点的元件或线路节点上，点击鼠标左键放置测量点设置测量参数3右键单击测量点，选择“属性”选项，设置测量参数，例如电压、电流、功率等添加电压电流测量电压测量电流测量测量元件或节点的电压，可以分析电测量元件或节点的电流，可以分析电压的幅值、频率、相位等信息流的幅值、频率、相位等信息添加功率测量12有功功率无功功率测量元件或节点的有功功率，可以分测量元件或节点的无功功率，可以分析能量的传输情况析无功功率的补偿情况3视在功率测量元件或节点的视在功率，可以分析功率的总量添加谐波测量选择谐波测量工具从工具栏中选择谐波测量工具，或者使用快捷键“H”放置谐波测量点将鼠标移动到要添加谐波测量点的元件或节点上，点击鼠标左键放置谐波测量点设置谐波测量参数右键单击谐波测量点，选择“属性”选项，设置谐波测量参数，例如谐波频率范围、谐波阶次等电机模型建立选择电机模型1PSCAD提供了多种电机模型，例如同步电机模型、异步电机模型等添加电机模型2从元件库中选择合适的电机模型，并将其放置到工作区中设置电机参数3在属性编辑窗口中，设置电机的参数，例如额定功率、额定电压、额定电流等同步电机模型模型特点参数设置应用场景同步电机模型可以模拟同步电机的工作特同步电机模型需要设置一些参数，例如极同步电机模型适用于模拟同步电机在电力性，例如转速、转矩、功率等对数、定子绕组参数、转子绕组参数等系统中的应用，例如发电机、电动机等异步电机模型模型特点参数设置应用场景异步电机模型可以模拟异步电机的工作特性，异步电机模型需要设置一些参数，例如定子异步电机模型适用于模拟异步电机在电力系例如转速、转矩、功率等绕组参数、转子绕组参数、转子电阻等统中的应用，例如电动机等参数调整实际参数负载特性12根据实际电机的参数，调整模根据电机的负载特性，调整模型参数，例如额定功率、额定型参数，例如转矩曲线、功率电压、额定电流等曲线等仿真结果3通过运行仿真模拟，对比仿真结果和实际运行数据，对模型参数进行微调变压器模型建立选择变压器模型1PSCAD提供了多种变压器模型，例如理想变压器模型、饱和变压器模型等添加变压器模型2从元件库中选择合适的变压器模型，并将其放置到工作区中设置变压器参数3在属性编辑窗口中，设置变压器的参数，例如变比、阻抗、损耗等连接变压器4将变压器连接到电力系统模型中，形成完整的回路理想变压器模型特点参数设置应用场景理想变压器模型忽略变压器的损耗和饱和理想变压器模型只需要设置变比，不需要理想变压器模型适用于模拟简单电力系统特性，可以用于简单电力系统模型的建模设置其他参数模型，例如潮流计算、短路分析等饱和特性饱和特性参数设置应用场景饱和变压器模型考虑了变压器的饱和特性，饱和变压器模型需要设置一些参数，例如饱饱和变压器模型适用于模拟变压器在电力系可以更准确地模拟变压器的工作特性和曲线、损耗参数等统中的应用，例如电压稳定性分析、谐波分析等参数标定实际参数测试数据12根据实际变压器的参数，调整使用实际变压器的测试数据，模型参数，例如变比、阻抗、对模型参数进行标定，确保模损耗等型参数的准确性仿真验证3通过运行仿真模拟，对比仿真结果和实际运行数据，验证模型参数的准确性发电机模型建立选择发电机模型1PSCAD提供了多种发电机模型，例如同步发电机模型、异步发电机模型等添加发电机模型2从元件库中选择合适的发电机模型，并将其放置到工作区中设置发电机参数3在属性编辑窗口中，设置发电机的参数，例如额定功率、额定电压、额定电流等同步发电机模型特点参数设置应用场景同步发电机模型可以模拟同步发电机的工同步发电机模型需要设置一些参数，例如同步发电机模型适用于模拟同步发电机在作特性，例如电压、频率、功率等定子绕组参数、转子绕组参数、励磁系统电力系统中的应用，例如发电厂、水力发参数等电站等异步发电机模型特点参数设置应用场景异步发电机模型可以模拟异步发电机的工作异步发电机模型需要设置一些参数，例如定异步发电机模型适用于模拟异步发电机在电特性，例如电压、频率、功率等子绕组参数、转子绕组参数、转子电阻等力系统中的应用，例如风力发电等控制策略控制系统控制逻辑在PSCAD中，可以建立各种控控制系统需要根据电力系统的运制系统，例如自动发电控制系统、行状态，进行相应的控制逻辑，电压控制系统等例如调节发电机出力、控制电压等反馈控制大多数控制系统采用反馈控制的方式，即根据输出结果进行调整，以达到预期目标器件建模FACTSFACTS器件FACTS器件是一种灵活的交流输电系统控制技术，可以改善电力系统的稳定性、控制电压和功率等1静态补偿器2静态补偿器可以快速地调节无功功率，提高电力系统的电压稳定性同步补偿器3同步补偿器可以提供无功功率和电压支撑，改善电力系统的稳定性和电压质量联电压调节器4联电压调节器可以调节电压幅值，改善电力系统的电压质量静止补偿器var模型特点控制策略应用场景静止var补偿器（SVC）是一种静态无功SVC的控制策略通常包括电压控制、电流SVC广泛应用于电力系统中，例如提高电功率补偿设备，可以快速地调节无功功率，控制等，根据电力系统的运行状态进行调压稳定性、改善功率因数、抑制谐波等提高电力系统的电压稳定性节静止同步补偿器模型特点控制策略应用场景静止同步补偿器（STATCOM）是一种动态STATCOM的控制策略通常包括电压控制、STATCOM广泛应用于电力系统中，例如提无功功率补偿设备，可以快速地调节无功功电流控制、功率控制等，根据电力系统的运高电压稳定性、改善功率因数、抑制谐波、率和电压，提高电力系统的电压稳定性和电行状态进行调节增强系统阻抗等压质量联电压调节器模型特点控制策略12联电压调节器（UPFC）是一UPFC的控制策略通常包括电种柔性交流输电系统（FACTS）压控制、功率控制、相位控制设备，可以调节电压幅值和相等，根据电力系统的运行状态位，控制功率流进行调节应用场景3UPFC广泛应用于电力系统中，例如提高电压稳定性、改善功率因数、增强系统阻抗、控制功率流等电网故障分析短路故障1短路故障是电力系统中最常见的故障之一，会导致电流急剧增加，可能引发设备损坏、停电等问题地故障2地故障是指电力系统线路或设备与大地之间发生短路，会导致电流泄漏到大地，可能引发触电风险电压暂降3电压暂降是指电压幅值突然下降，可能导致设备损坏、生产停顿等问题短路故障模型建立故障分析保护协调在PSCAD中，可以通过添加短路元件来运行仿真模拟，分析短路故障对电力系统根据短路故障分析结果，设计合适的保护模拟短路故障，例如三相短路、单相短路的影响，例如短路电流大小、故障持续时装置，确保电力系统的安全可靠运行等间等地故障模型建立故障分析保护协调在PSCAD中，可以通过添加地故障元件来运行仿真模拟，分析地故障对电力系统的影根据地故障分析结果，设计合适的保护装置，模拟地故障，例如单相接地故障、两相接地响，例如地故障电流大小、故障持续时间等确保电力系统的安全可靠运行故障等电压暂降模型建立故障分析12在PSCAD中，可以通过添加电运行仿真模拟，分析电压暂降压暂降元件来模拟电压暂降，对电力系统的影响，例如电压例如电压幅值下降、持续时间暂降的深度、持续时间等等补偿措施3根据电压暂降分析结果，设计合适的补偿措施，例如无功补偿、电压调节等仿真实例PSCAD并网光伏系统1模拟光伏发电系统并网到电力系统，分析光伏发电系统的稳定性、控制策略等微电网系统2模拟微电网系统的运行，分析微电网的稳定性、控制策略、能量管理等传输系统HVDC3模拟高压直流输电系统，分析直流输电系统的稳定性、控制策略、功率传输效率等并网光伏系统模型建立仿真分析控制策略在PSCAD中建立并网光伏系统的模型，运行仿真模拟，分析光伏发电系统的性能，研究光伏发电系统的控制策略，例如最大包括光伏阵列、逆变器、并网点等例如发电量、效率、并网稳定性等功率跟踪控制、并网控制等微电网系统模型建立仿真分析控制策略在PSCAD中建立微电网系统的模型，包括运行仿真模拟，分析微电网系统的性能，例研究微电网系统的控制策略，例如能量管理、分布式电源、储能系统、负载等如稳定性、可靠性、能量管理效率等故障响应、并网控制等传输系统HVDC模型建立仿真分析在PSCAD中建立HVDC传输系运行仿真模拟，分析HVDC传输统的模型，包括换流站、直流线系统的性能，例如功率传输效率、路、控制系统等稳定性、控制性能等控制策略研究HVDC传输系统的控制策略，例如功率控制、电压控制、故障响应等建模技巧PSCAD合理简化1根据仿真需求，对模型进行合理的简化，减少模型的复杂度，提高仿真效率参数敏感性分析2分析模型参数对仿真结果的影响，找出关键参数，提高模型的准确性多目标优化3根据多个目标进行优化，例如提高效率、降低成本、增强稳定性等，得到最佳的模型参数合理简化模型复杂度简化方法仿真需求复杂的模型需要更长的仿真时间，可能会可以使用等效模型、忽略次要因素等方法根据仿真需求进行合理的简化，例如分析影响仿真效率简化模型，例如忽略线路电容、使用简化短路故障，可以忽略线路电容，因为对短的负载模型等路电流的影响较小参数敏感性分析参数影响分析方法优化参数分析模型参数对仿真结果的影响，例如某个可以使用敏感性分析方法进行分析，例如改根据参数敏感性分析结果，调整关键参数，参数变化对电压、电流、功率等的影响变参数值，观察仿真结果的变化提高模型的准确性多目标优化优化目标优化方法12根据多个目标进行优化，例如可以使用多目标优化方法进行提高效率、降低成本、增强稳优化，例如遗传算法、粒子群定性等优化等最优解3找到满足多个目标的最佳参数组合，得到最优的模型后处理PSCAD波形分析1分析仿真结果的波形，例如电压波形的峰值、谷值、谐波含量等数据导出2将仿真结果导出到其他软件进行进一步处理，例如数据分析、可视化等结果可视化3将仿真结果可视化，例如绘制曲线图、表格等，方便分析和理解仿真结果波形分析波形查看数据提取分析工具PSCAD提供了多种波形查看工具，可以可以从波形中提取数据，例如峰值、谷值、PSCAD提供了一些分析工具，例如傅里查看电压、电流、功率等波形谐波含量等叶变换、时域分析等，可以对波形进行更深入的分析数据导出数据格式导出工具数据处理PSCAD支持多种数据格式，例如文本文件、PSCAD提供了数据导出工具，可以将仿真将导出的数据导入其他软件进行进一步处理，Excel表格、Matlab数据等结果导出到其他软件进行进一步处理例如数据分析、可视化等结果可视化可视化工具图形绘制PSCAD提供了多种可视化工具，可以使用可视化工具绘制曲线图、例如曲线图、表格、三维图等，表格等，方便分析和理解仿真结可以将仿真结果可视化果结果展示将可视化的结果展示给用户，例如报告、演示文稿等。