电力系统故障仿真实验指导书 （PSCAD/ EMTDC软件手册）
（试用版）
目 录
第一章 PSCAD/EMTDC软件介绍 .............................. 1
1.1 概述 ....................................................................................... 1 1.2 PSCAD/EMTDC软件的使用 ............................................. 2
1.2.1 PSCAD/EMTDC基本操作方法 .......................................................................... 2
1.2.2 PSCAD/EMTDC故障建模及仿真流程 ............................................................. 12
第二章 实验项目 ........................................................ 16
实验一 电力系统故障建模 ...................................................... 16
1、实验目的 ................................................................................................................... 16 2、预习要求 ................................................................................................................... 16 3、实验内容及步骤 ....................................................................................................... 16 4、思考题 ....................................................................................................................... 17 5、实验报告 ................................................................................................................... 17
实验二 电力系统故障仿真分析 .............................................. 17
1、实验目的 ................................................................................................................... 17 2、预习要求 ................................................................................................................... 17 3、实验内容及步骤 ....................................................................................................... 17 4、思考题 ....................................................................................................................... 18 5、实验报告 ................................................................................................................... 18
实验三 IEEE14bus系统建模（选做） ................................... 19
附录 不同电压等级下的输电线路典型参数 ............. 20
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第一章 PSCAD/EMTDC软件介绍
1.1 概述
PSCAD/EMTDC是加拿大马尼托巴高压直流研究中心出品的一款电力系统电磁暂态仿真软件，PSCAD（Power Systems Computer Aided Design）是用户界面，EMTDC（Electromagnetic Transients including DC）是内部程序。
EMTDC最初代表直流暂态，是一套基于软件的电磁暂态模拟程序。Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，编写这个程序的原因是因为当时现存的研究工具不能够满足曼尼托巴电力局对尼尔逊河高压直流工程进行强有力和灵活的研究的要求。自此之后程序被不断开发，至今已被广泛地应用在电力系统许多类型的模拟研究，其中包括交流研究，雷电过电压和电力电子学研究。EMTDC开始时在大型计算机上使用。然后在1986年被移植到Unix系统和以后的PC机上。
PSCAD代表电力系统计算机辅助设计，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。可模拟任意大小的交直流系统。PSCAD V1 1988年首先在阿波罗工作站上使用，然后大约在1995年PSCAD V2开始应用。PSCAD V3以PC Windows作为平台，在1999年面世。目前最新版本的是PSCAD V4.2.1。
用户可以通过调用随EMTDC 主程序一起提供的库程序模块或利用用户自己开发的元部件模型有效地组装任何可以想象出的电力系统模型和结构。EMTDC 的威力之一是可以较为简单地模拟复杂电力系统, 包括直流输电系统和其相关的控制系统。 采用 PSCAD/EMTDC 进行的典型模拟研究包括：
? 一般的交流电力系统电磁暂态研究 ? 直流输电结构和控制
? FACTS(灵活交流输电系统)元部件模型
? 由于故障、断路器操作或雷电冲击引起的电力系统的过电压研究 ? 绝缘配合研究 ? 谐波相互影响研究 ? 静止补偿器研究 ? 非线性控制系统研究
? 变压器饱和研究, 如铁磁振荡和铁芯饱和不稳定性研究 ? 同步发电机和感应电动机的扭矩效应和自励磁研究 ? 陡前波分析
? 研究当一台多轴系发电机与串补线路或电力电子设备相互作用时的次同步谐振现象 ? 向孤立负荷送电
电力系统数字仿真实验室使用PSCAD/EMTDC主要进行一般的交流电力系统电磁暂态研究，进行简单和复杂电力系统的故障建模及故障仿真，分析电力系统故障电磁暂态过程。
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1.2 PSCAD/EMTDC软件的使用
1.2.1 PSCAD/EMTDC基本操作方法
1. PSCAD/EMTDC主界面
PSCAD/EMTDC主界面如图1－1所示。
图1－1 PSCAD/EMTDC主界面
菜单栏：包括文件、编辑、视图、编译、窗口、帮助选项。
工具栏：基本工具，如保存、打印、撤销、缩放、连线、创建新元件等。 编译运行按钮：包括编译、连接、运行。
主元件库：Master Library库，包含大量常用的元件模型，启动PSCAD/EMTDC软件时会自动加载这个库，从库中选择元件进行建模。
项目窗口：包含所有加载进来的库和例子。可以同时加入多个项目，但一个时刻只能有一个项目处于活动状态（即显示蓝色，可以编译）。在项目名称上点右键，在列出的菜单条中选
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择Set as Active可将项目设为活动状态。
状态栏：显示当前例子状态。在编译运行时会显示进度，完成后显示Ready。 项目窗口切换：在例子、记录信息和文件之间切换，一般不用。
消息窗口：显示例子的编译运行信息，没有错误显示为绿色，有错误以红色显示，双击红色消息则在工作区指示出错误地方。
工作区窗口切换：使工作区在电气连接图、模块结构图、参数、编程代码等显示界面切换。 主工作区：在此绘制电力系统电气连接图，可以绘制成多层。
元件库栏：包含一些常用的基本元件，这些元件主库里面都有，放在这儿只是方便使用，直接点击即可选中到工作区。
2.主元件库（Master Library）
主元件库如图1－2所示，在Main下双击名称，工作区则显示库中包含的元件，复制到项目工作区即可。每个元件库对应的元件模型见图下。
图1－2 Master Library库
Passive：电阻、电感、电容，三相负荷以及RLC组成的无源滤波支路。 Sources：单相和三相电压源、电流源、多相谐波源。 Meters：测量元件库，电压电流及功率测量仪表。
I/O_Devices：输出通道、波形显示及各种输入输出控制开关等。 Transformers：单相或三相(耦合或理想)变压器(双绕组和三绕组)。
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