利用EMTDC进行长持续时间过程的仿真研究.docVIP

EMTDC 作者：乌拉诺斯 2006-04-24 12:11:22 利用EMTDC进行长持续时间过程的仿真研究 梁小冰，黄方能 ??? 摘? 要：为了充分利用EMTDC这一优秀的电力系统仿真软件来进行长持续时间过程的仿真研究，文章首先阐述了用EMTDC来进行长持续时间过程仿真的必要性。并用实例说明，即使对于交直流并联输电系统这样复杂的系统，EMTDC在对长持续时间过程（可达100s）的仿真计算中仍能保持应有的精度。最后，着重说明如何正确使用PSCAD来对输出图形进行适当的技术处理，以得到清晰而直观的，对长持续时间过程仿真的计算结果。对天广500kV交直流并联输电系统暂态稳定性的仿真结果表明，用EMTDC对长持续时间过程进行仿真的结果是令人满意的。??? 关键词：EMTDC；仿真；长持续时间过程 1? 引言??? PSCAD／EMTDC是一个世界各国所广泛使用的优秀的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，EMTDC即直流系统电磁暂态（Electro-Magnetic Transient in DC System）。EMTDC的主要功能是分析电力系统中的各种暂态过程，而且用户还可在其中自定义元件，所以也可以作为电力产品开发的辅助工具。EMTDC的优点是：它可对包含复杂非线性元件（如直流输电设备）的大型电力系统进行全三相的精确模拟，其输入、输出界面非常直观、方便。EMTDC是在一定的时域内采用逐步法进行计算的，所以一般认为其所能处理的仿真过程时间较短，只适于进行1~2s以内的电磁暂态计算，这样往往不能描述一个完整的动态过程。而在实际计算分析中经常需要进行这样的描述。例如在一个交、直流输电系统中发生了故障，就需要观察直流系统、甚至机组的反应；或者是多次连续的故障中，需要观察一个完整的全过程。所以，有必要利用EMTDC来进行长持续时间过程的仿真研究。本文讨论能否用EMTDC进行长持续时间过程的仿真计算而保持应有的精度，如果可能，则应如何对它的输出图形进行适当处理，使它能准确描述事件中各个量的波形，以最大限度地发挥它的潜力。??? 目前PSCAD／EMTDC有两种版本，可以运行在UNIX或WINDOWS操作系统下，本文将分别说明之。2? 计算实例分析??? 首先要解决的问题是EMTDC是不是真的能仿真长持续时间过程？回答这个问题的最好办法就是进行大量的实际计算，以下给出了几个具有代表意义的仿真计算实例，列出分析结果如下：??? 实例1，具体设置条件如表1所示： ??? 仿真结果：在整个运算过程中，此实例的输出十分稳定，输出曲线很平滑，无发散现象，完成此实例需时约20min。??? 实例2，具体设置条件如表2所示： ??? 仿真结果：在整个运算过程中，此实例的输出也十分稳定，输出曲线很平滑，无发散现象，完成此实例需时约40min。??? 实例3，具体设置条件如表3所示： ??? 仿真结果：在前100s，此实例的输出十分稳定，输出曲线平滑，无发散现象。超过100s后，输出曲线出现了轻微的阶梯状畸变，不过仍然没有出现发散现象。完成此实例需时约60min。这里需要指出的是，并非每一个复杂的算例在长时间的运算中都会出现波形畸变。??? 另外，在实际运用中，一般都不会对1个系统的时域响应作长达数分钟的分析。以上3个算例的计算时间都比较长，目的只是为了检测一下EMTDC到底能计算多长时间的过程。从3个算例的运行结果来看，即便是对于包括直流输电系统在内的非常复杂的系统，对100s以内的过程，计算结果都是十分稳定的，因此，这证实EMTDC本身是可以进行较长持续时间过程的仿真的。??? 接下来的问题是，在对长持续时间过程的仿真中，EMTDC的计算结果是否还准确呢？本文做了一个对比测试。这里先提一下另一个仿真软件NETOMAC，它能进行电磁暂态、机电暂态、稳态等各种电力系统过程的仿真计算，也是一个十分优秀的仿真软件。我们用EMTDC和NETOMAC对同一个机电暂态过程算例进行了比较，该算例分析电力系统中发生故障时发电机的功角变化。EMTDC 和NETOMAC的元件模型有些不同，但是它们的输出还是十分相似的。图1是EMTDC的一组输出曲线。 可以看出，它们是不平滑的，这就好像用一个高分辨率的相机给人照相，连脸上的皱纹都照出来了。而NETOMAC的输出曲线（本文未给出）是相当平滑的，但其形状和EMTDC的输出曲线很相似。NETOMAC在进行不同的暂态计算时，可以改变算法以取得最好的效果，这是它的长处。3? 图形处理??? 用EMTDC计算长持续时间的过程时，它的输出图形就需要经过处理才能正常显示，如不做任何处理，那么它的输出图形有可能十分糟糕，这也是很多人认为EMTDC不适于对长持续时间过程进行仿真的一个原因。下面就对两种版本的