A Study on the Load Modeling of Railway Vehicles Using PSCAD/EMTDC Based on MVDC

This paper,the kinetic equation,traction force,and braking force for railway trains are reviewed.In addition,the driving characteristics are interpreted as to how the power of the electric vehicle relates to the weight,speed,track curve,and track gradient of the electric vehicle.The driving characteristics of these trains are analyzed through PSCAD/EMTDC(power systems computer aided design/electromagnetic transients including DC)modeling.

基于PSCAD/EMTDC的大规模交直流系统快速建模及有效性分析

为提高大规模交直流系统PSCAD/EMTDC仿真模型建立的效率,基于PSS/E数据文件,提出了一套系统快速建模的程序化流程。给出了PSS/E和PSCAD/EMTDC之间关键元件的模型对应关系,并描述了快速建模的详细过程:先提取元件连接、元件参数等信息,通过区域判据和电压分层实现网络模块化,再结合坐标变换完成整个网络在各子模块下的布局、元件模型的建立及各参数的设定,最后,通过自动布线生成PSCAD/EMTDC仿真模型。仿真结果表明,在稳态、直流闭锁和交流对称故障下,转换前后的系统稳态和暂态特性相一致,该结果验证了快速建模方法的有效性;在交流不对称故障下,模型转换前后的机电暂态与电磁暂态特性不一致,这表明了机电暂态仿真程序的局限性和电磁暂态仿真程序的必要性。

PSCAD/EMTDC程序与继电保护仿真模型接口技术及应用

介绍了PSCAD/EMTDC程序与C语言接口技术的原理,并以PSCAD/EMTDCV3.0.8仿真平台为例,用C语言建立了完整的数字化继电保护装置模型,包含了保护装置及重合闸的主要配置与主要环节,运用PSCAD/EMTDC程序与C语言的接口技术建立了串补电网故障暂态行为与继电保护装置、重合闸装置动作行为的闭环动态仿真系统,用于可控串补电网继电保护的暂态动作行为研究。仿真结果表明,通过PSCAD/EMTDC程序与C语言接口能正确地完成继电保护装置模型与电网一次模型之间的动态闭环控制,实现保护动作行为与仿真程序的信息交互。

基于PSCAD/EMTDC的三相光伏并网发电系统仿真研究

PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态仿真软件标准库中无光伏阵列电力元件,而电力元件的开发又极其复杂,这成为工程人员利用该软件研究分析光伏发电系统特性的瓶颈。根据光伏阵列的数学模型,利用PSCAD/EMTDC仿真软件开发了用户定义的光伏阵列控制元件,并通过其输出的电流信号来驱动一恒流源元件,以此来模拟实际的光伏阵列装置。还开发了最大功率追踪控制元件,并搭建了一个三相光伏并网发电系统。通过所建的系统仿真模型,分析了光强变化对系统所传输功率的影响,并验证了所开发控制元件的正确性以及对工程仿真分析的可用性。

基于PSCAD/EMTDC软件的直流输电系统数字仿真

对直流输电系统物理仿真和数字仿真进行了比较 ,说明了直流输电系统数字仿真具有安全性、经济性和方便性等优点 ,且数字计算机、数值计算技术以及与系统仿真有密切关系的新技术的飞速发展为其提供了技术可能性 ,提出了基于PSCAD/EMTDC软件建立直流输电系统模型应该遵循的一般原则和要求 :在模型中保留直流控制保护系统、保持系统的动态性能和对交流系统进行有原则的等值简化。

基于EMTDC的HVDC极控制的建模与仿真

为了配合高压直流输电系统在我国的发展,介绍了高压直流输电极控制系统的基本结构和工作原理,运用PSCAD/EMTDC仿真软件对极控系统中的最主要功能,如定电流控制、定电压控制、定熄弧角控制以及限幅环节进行了数字建模,并应用于Cigre的HVDC标准测试系统,对4种工况进行仿真计算,仿真结果表明该极控系统具有良好的跟踪设定参考值变化的能力;当交、直流系统发生故障时,控制系统调节快速,能迅速抑制故障,并使故障恢复后直流输电系统能平稳过渡到稳定工况,说明所建仿真模型的正确性。

PSCAD/EMTDC中SVPWM算法的实现

针对电磁暂态分析软件包PSCAD/EMTDC库文件中没有现成的能实现空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法元件的问题,根据两电平SVPWM的基本原理,在PSCAD/EMTDC里创建了自定义的两电平SVPWM算法元件。介绍了两电平SVPWM的基本原理、自定义元件的创建过程以及SVPWM元件主程序的流程图,对各主要功能模块的算法也进行了详细的分析。基于该自定义SVPWM元件进行了仿真实验,仿真结果表明了自定义SVPWM元件的正确性和有效性。

基于PSCAD/EMTDC的牵引供电系统仿真模型研究

在分析了现有牵引供电系统仿真研究的基础上,针对其模型复杂、不易实现的弊端,提出采用已有仿真软件实现牵引供电系统的电气特性分析。利用PSCAD/EMTDC对牵引供电系统的典型元件进行建模,分别对Scott接线牵引变压器的AT供电方式以及V/v接线牵引变压器的带回流线的直接供电方式两种应用广泛的牵引供电系统进行了仿真分析,重点研究了两种供电方式下牵引网的网压水平,通过比较仿真结果证明所建立的牵引供电系统仿真模型的正确性,该模型能够满足牵引供电系统的电气分析要求。

考虑磁滞特性变压器PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真建模方法及励磁差异性分析

为了研究高压直流输电中励磁涌流问题,该文结合ATP-EMTP电磁暂态仿真软件中描述铁心铁磁材料磁滞特性的非线性电感Type96以及BCTRAN共同建立考虑磁滞特性变压器模型思想,提出一种考虑磁滞特性变压器PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真新模型。该模型在经典模型的基础上增加了考虑磁滞特性的励磁支路,利用试验获得的最大磁滞回线数据便可有效地反映变压器的磁滞特性,验证表明该模型能很好地反映变压器磁滞特性,且因参数易得,便于用户在PSCAD/EMTDC中仿真使用。同时也仿真研究利用磁滞回线和磁滞中线模拟变压器励磁特性的差异性,得出采用磁滞中线代替磁滞回线来模拟变压器铁心励磁特性在励磁涌流峰值上具有一致性,但磁滞回线对涌流稳态过程特别是谐波特性有较大影响。

PSCAD/EMTDC自定义建模及在直流线路保护仿真中的应用

PSCAD/EMTDC自定义建模功能为建立精确、详细的继电保护模型提供了解决思路。对比分析了自定义元件的实现途径、三种开发语言的运行效率以及自定义元件与Module的差异性,指出基于Matlab的实现方式作为过渡方案可用于研究及评估保护新算法,而算法成熟后应转化为Fortran或C语言方式以提高运行效率。揭示了使用C语言静态变量而导致的自定义元件内存调用冲突问题的机理,提出了采用公用数组实现内存管理的解决方法。以某实际直流输电工程的线路行波保护为原型,应用自定义建模技术搭建了其详细的仿真模型,仿真结果验证了该方法的可行性与有效性。

含多馈入直流的广东电网EMTDC仿真建模

为研究含多馈入直流的交直流电力系统相互作用及其交流继电保护的影响,以广东电网4条直流和500kV主网架为背景,利用EMTDC仿真平台,研究了大规模交直流电力系统电磁暂态仿真需要同时解决的精度和效率问题,提出了仿真规模、模型选取、网络等值的原则和方法,尤其对接入220kV交流系统的天广直流特殊落点接入方式进行了详细分析。在稳态和暂态层面将仿真结果与实际电网数据相比对,并重现了实际故障过程,可反映大电网主网架结构及多直流接入的动态特征,从而验证了文中方法的有效性和可信性。基于该仿真平台,对当前广东电网中可引发直流换相失败和暂态功率倒向的大量故障进行了仿真研究,给出了交直流电力系统相互作用的影响范围,从而为现场开展此类研究提供了一个有效的分析手段。

PSCAD/EMTDC与Matlab接口研究

对电磁暂态分析程序PSCAD/EMTDC与数学模型软件包Matlab之间的接口进行了研究。充分利用了PSCAD/EMTDC与Matlab 2款软件的优点,用PSCAD建立接口模型,启动Matlab数据引擎调用M文件,实现接口模型的参数设置。运用此接口,程序只需运行一次即可获取多组不同工况下的数据。同时分析一个输电线路实例,将接口程序产生的数据进行分段处理,将它作为BP神经网络的输入,进而区分开关操作和单相接地故障。仿真结果表明:接口软件的运用使得大量数据的获取变得更加容易。

基于EMTDC的混合仿真算法研究

针对现有混合仿真算法缺乏灵活性和通用性的问题,提出了应用商业软件PSCAD/EMTDC实现混合仿真的方法。该方法可用PSCAD程序自带的元件图形库方便地搭建柔性交流输电系统(FACTS)元件及其控制器电路,对其进行精确的电磁暂态仿真;其间可以调用嵌入的机电暂态仿真程序(TSP)对外部系统进行功角仿真,从而实现全系统的混合仿真。新方法不用编制电磁暂态仿真程序,简化了仿真过程,提高了混合仿真的可靠性。

基于PSCAD/EMTDC的直流控制保护系统仿真平台及其在直流工程中的应用

基于目前普遍采用的电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC,根据实际工程软件进行了直流控制保护系统仿真平台的二次开发。分析了直流控制保护工程软件在工控机中的分时处理、中断计算过程及其在PSCAD/EMTDC中的等效实现方法,利用该仿真平台进行了灵宝扩建背靠背直流工程的控制系统建模。将基于本平台搭建的电磁暂态模型与实际工程系统调试时的电流阶跃响应结果进行了对比,证明该平台与工程实际控制保护系统功能等效。基于该平台进行直流工程控制系统仿真的结果可信,对于广泛开展跨区直流输电系统的电磁暂态仿真研究具有工程实际指导意义。

基于PSCAD/EMTDC的带气隙电流互感器建模及仿真

在分析TPY级电流互感器铁芯特点、电流基本方程和铁芯磁化特性的基础上,借助PSCAD仿真程序自定义元件的方法建立了TPY级电流互感器仿真模型。详细说明了模型建立的过程及步骤,并对模型的外观及参数设置进行了阐述。从仿真计算实例可以看出,新建的TPY级电流互感器模型由于气隙的存在不易发生铁芯饱和现象,由此证明了该模型的合理性,为PSCAD/EMTDC中的超高压系统电磁暂态仿真计算提供具有良好暂态特性的电流互感器模型。

基于EMTDC的高压直流MACH2系统实时等价仿真

对大规模交直流网络下的高压直流控制保护系统进行参数优化设计,是保证灵活交流输电系统暂态性和稳定性良好的重要手段。目前由于实时仿真技术的网络节点受限、费用高等缺点,使其不适合此规模网络的试验和设计任务。文中基于ABB公司高压直流控制保护系统硬件结构特点和MACH2(modular advanced control for HVDC and SVC)系统运作机理,提出了等价实时离线仿真的实现原理和方法,使离线仿真达到实时仿真的效果;通过与实际工控机运行结果进行比对,验证了其有效性;同时对工程用高压直流控制中的电流控制功能进行了等价实时仿真。仿真结果分析表明,基于所提出的等价实时仿真原理和方法,利用商业通用的离线仿真软件,可高效地进行高压直流控制保护系统优化设计。

基于EMTDC的三相变压器励磁涌流和内部故障仿真

变压器保护的核心问题是励磁涌流和内部故障电流的鉴别,而对变压器励磁涌流和内部故障电流的有效仿真是进行正确鉴别的基础。在分析电磁暂态仿真软件EMTDC(Electro-Magnetic Transient in DC System)里变压器模型的基础上,构建模型对变压器励磁涌流和内部故障电流进行了仿真,并对仿真结果进行了间断角和二次谐波含量分析。结果表明,利用EMTDC能够根据不同的条件和要求有效地实现变压器励磁涌流和内部故障电流的仿真。

基于详细直流控制系统模型的EMTDC仿真

直流控制系统是直流输电工程的大脑。要准确地研究直流输电的动态行为,就必须建立准确的控制系统仿真模型。文中提出了基于实际直流控制系统的Hidraw程序建立EMTDC仿真模型的方法,将PSCAD/EMTDC与Hidraw程序结合起来,建立了接近实际控制系统的仿真模型,并将仿真结果与实际运行的波形进行了对比,验证了仿真模型的准确性。

基于PSCAD/EMTDC的统一潮流控制器动态仿真模型

设计了组成统一潮流控制器(UPFC)的动态仿真模型的各个模块,包括正弦脉宽调制(SPWM)信号产生模块、电压源变换器(VSC)控制模块和UPFC控制器的比例积分(PI)控制电路。首先采用三相桥式全控电路组成VSC,VSC的开关器件采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT),门极信号按SPWM的方式产生。然后通过分析线路传输功率方程设计了一个简单的PI控制器,并构成完整的UPFC仿真模型。还基于该动态模型对UPFC在功率调节、电压控制和抑制振荡等方面的功能进行了仿真分析。仿真结果表明该UPFC仿真模型在线路功率发生较大变动时能使线路快速恢复;在系统发生三相短路时能有效减少系统的功率损失和减小母线电压的暂降幅度;在系统发生功率波动时还能大幅度减小振幅。

基于EMTDC的异步电动机内部故障建模及仿真研究

基于异步电动机内部故障时相应参数发生变化的事实 ,建立了电动机故障类型、程度与电动机参数变化之间的定量关系 ,提出了一种电动机内部故障建模方法 ,并利用电磁暂态仿真软件EMTDC进行了仿真验证。依据电动机定、转子内部故障的特征频率分量 ,将仿真结果与电动机实验数据进行了比较 ,证明该模型是正确的。本文工作将EMTDC的电动机分析模型由常规故障扩展到内部故障 ,扩展了其应用功能及范围 ,从而使得内部故障的研究可以细化到每一匝、每根导条 。