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  PSCADTM

  一個以圖形為基礎的電力系統模擬工具族

  EMTDC 是一套基於軟體的電磁暫態模擬程序, 可以通過PSCAD 進行調用。EMTDC 的威力之一是可以較為簡單地模擬複雜電力系統, 包括直流輸電系統和其相關的控制系統。

  PSCADTM

  一個以圖形為基礎的電力系統模擬工具族

  PSCAD

  PSCAD是一種有效的用戶圖形界面,能夠顯著地提高電力系統電磁暫態模擬研究的效率。

  利用PSCAD 家族的軟體工具,使得電力系統工程師能夠充分利用現代微機工作站的資源, 更為有效地使用馬尼托巴高壓直流研究中心的EMTDC 暫態模擬軟體。該族軟體還可作為該中心的實時數字模擬器(RTDS)的用戶界面。

  PSCAD 由下述軟體模塊構成:

  文件管理系統

  當用戶涉及PSCAD 時所遇到的第一個軟體模塊就是文件管理系統。採用一種工程/算題/文件的分層結構來表示用戶進行電力系統模擬研究的資料庫結構。如果得到授權可以進入該資料庫, 這樣, 局部網上的不同用戶可以共享同一個資料庫。從文件管理軟體模塊可以直接進行諸如備份、儲存、文件編緝、拷貝和刪除等操作。 通過選擇文件管理模塊屏幕右上角的適當菜單可調用PSCAD 的其它軟體模塊, 很多情況下將所有的軟體模塊同時激活, 有些模塊的圖像可能暫時隱藏在正在處理的模塊圖像之下。

  建模(DRAFT)模塊

  建模程序包是PSCAD 程序族中最有功效的。藉助建模包, 用戶可以用圖形的方法建立需要進行模擬研究的電力系統模型。通過選擇不同的功能, 建模包可以為EMTDC 或RTDS模擬研究準備必需的文件。

  電力系統元部件圖像位於調色板中(建模窗口的右側)並可移至畫布上(左側), 通過將各元部件模型互連便

  完成了電力系統模型。不同元部件模型所需的參數可在調用這些模型時屏幕上出現的菜單中直接輸入。具有大量互聯元部件的電力系統模型同樣易於處理, 因為畫布部分可分為很多層次並可在屏幕上滾動顯示。當用戶完成了模型構築時, 可以通過基於PS格式的激光印表機或者可以接受HP-GL 命令的繪圖儀輸出硬拷貝。

  架空線(T-LINE)和電纜(CABLE)模塊

  確定架空輸電線和電纜的行波模型所需數據的計算過程是相當複雜的。為了確定變換矩陣、模式傳輸時間和波阻抗, 需要進行特徵值分析。為了完成這種分析, 需要使用T-LINE和CABLE 模塊。通過功能選擇可以產生單頻率模式模型或者完全的頻率相關行波模型。

  架空線模型所需要的數據有導線的空間相對位置以及導線的半徑和電阻率。對於電纜, 每一導電層和絕緣層的半徑和特性都是必需的。由T-LINE和CABLE 模塊所產生的數據可以直接輸入到PSCAD 的建模(DRAFT)模塊中。

  運行(RUN TIME)模塊

  運行模塊中的EMTDC 操作員控制台軟體模塊和RTDS控制台軟體模塊可分別為運行EMTDC和RTDS提供控制操作功能和數據收集系統功能。軟體中提供了完善的界面, 允許使用者裝入、啟動或停止一個模擬算題, 並可在模擬過程中與之通訊。由於採用了多種儀錶和模擬過程數據在線繪圖, 允許使用者獲得相關模擬算題的即時反饋。使用者所激發的動態過程, 如整定值改動、開關操作以及故障觸發可以通過操縱滑觸頭、電位器、開關和按鈕進行。

  單曲線繪圖(UNIPLOT)和多曲線繪圖(MULTIPLOT)模塊

  EMTDC 和RTDS所產生的數據的分析和繪圖是通過單曲線繪圖模塊進行的。可以對數據進行標尺整定和通用格式整定。對於繪圖用的數據可直接進行傅里葉分析。如果要處理大量的數據, 可以通過編程的辦法形成自動處理順序。 多曲線繪圖模塊可以將單曲線繪圖模塊繪出的曲線整理成適合報告應用。可將多根曲線組合安排在單張紙上。使用者可以直接處理曲線並在紙面上添加需要的文字說明並可繪製其它美化標誌。

  EMTDC

  EMTDC 是一套基於軟體的電磁暫態模擬程序, 可以通過PSCAD 進行調用。用戶可以通過調用隨EMTDC 主程序一起提供的庫程序模塊或利用用戶自己開發的元部件模型有效地組裝任何可以想象出的電力系統模型和結構。EMTDC 的威力之一是可以較為簡單地模擬複雜電力系統, 包括直流輸電系統和其相關的控制系統。

  利用EMTDC可進行的模似研究範圍為:

  一般的電力系統電磁暫態研究

  直流輸電結構和控制

  FACTS(靈活交流輸電系統)元部件模型

  同步發電機和感應電動機的扭矩效應和自勵磁研究

  靜止補償器研究

  非線性控制系統研究

  變壓器飽和研究, 如鐵磁振蕩和鐵芯飽和不穩定性研究

  絕緣配合研究

  諧波相互影響研究

  新型控制系統原則的開發

  陡前波分析

  從開始到完成一次EMTDC 算題包括如下步驟:

  1) 利用文件管理系統生成一個工程和算題名

  2) 利用建模模塊建立電力系統模型

  3) 利用運行模塊進行EMTDC 模擬計算

  4) 通過單曲線繪圖對模擬結果進行分析並利用多曲線繪圖模塊產生可直接用於研究報告的模擬結果圖形

  RTDS

  應用並聯數字處理技術構成實時數字模擬器(RTDS)。EMTP和EMTDC 這些軟體中所採用的著名電磁暫態求解方法同樣在RTDS中採用以模擬電力系統。

  通過聯合使用RTDS硬體和PSCAD 軟體開發了一種模擬器, 用以模擬包含高壓直流輸電系統的大型互聯電力系統。可以將實際的直流控制系統與這種模擬器互聯以便進行系統調試前的模擬試驗或者幫助工程師們熟悉新的控制概念。

  RTDS和PSCAD 的結合還用於實際繼電器的閉環試驗。通過對模擬器模擬量通道的電壓和電流信號的放大可以模擬系統故障並觀察繼電器的響應, 繼電器的觸頭可用來觸發模擬器中的開關動作。

  聯網和工業標準

  由於PSCAD 嚴格遵守工業標準, 如UNIX、以態網、PS圖形方式和X窗口標準, 確保這一軟體能在不同的微機工作站上運行。藉助局部網技術使得用戶可進入一個通用的資料庫。一位用戶進行的模擬研究的數據和結果可由另外的用戶調用,如果後者得到了適當的授權的話。

  除了可使用通用資料庫外, 還可以在用戶間共享計算機資源。PSCAD 設計中採用了專門的技巧, 允許高性能的網路伺服器或輕載的工作站被安排用作大量的數據模擬計算,而用戶工作站可以用來準備新的模擬算題或進行實際模擬的結果監視。從PSCAD 還可以直接享用諸如印表機和繪圖儀之類的資源。

  硬體要求

  PSCAD 編寫使其適合在基於UNIX操作系統並具有X 窗口環境的微機工作站上運行。PSCAD 具備自己的軟體支持因而不需要用戶再安裝其它支持軟體。 建議使用的系統至少應具備16MB的內部RAM。 安裝的PSCAD 軟體需佔用不到10MB的磁碟存儲空間。軟體同時支持單色和彩色監視器。如果要運行EMTDC 模擬軟體, 用戶應提供FORTRAN 77(F77) 編譯器。硬拷貝輸出採用PS格式。建模模塊中的圖形可通過接受HP-GL 命令的繪圖儀輸出。
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