图4-6 仿真结果
注 意:如果要开断电流源,必须要保持电流源自己的回路,因为电流源永远有电
流流出,图4-7就断不开;给电流源并联一个数十k的大电阻(电阻值应不影响开关闭合后的电流大小),如图4-7才能够断开。
BRKBRKNNR 图4-7 图4-8
5.架空线路 / 分布参数线路
(1)架空线(分布参数线路)模型
从master库到More on Transmission Lines单元中选取Tline模型,注意:一条线必须同时选用三个元件:2个外部连接的端口、1个线路内部连接件,如下图5-1所示:
(a) PSCAD 4.02 版 (b) PCSAD 4.2版
图 5-1
在图5-1中,上图部分为架空线路(分布线路)与其它元件连接的外部连接端
口,点击后出现下图5-2菜单,可设置:线路名称(每条线路的名称不得相同!),线路的导线数(可改成单相、多相线路,对单相选为1),模型图显示导线数(对单相选为single line )。
对单相线路可以不用这两个外部连接的端口元件。
图5-2
在图5-1中,下图部分为线路内部的连接件:T形(PSCAD 4.02 版)/ “双端箭头”形(PSCAD 4.2 版)或 连线形,是设置线路参数的关键。点击后出现下图5-3菜单:
图5-3
设置内容:
线路名称,必须与线路外部连接端口的名称一一对应;
稳定状态频率:波在线路上多次折反射后趋于稳定的频率,这个频率f越高,
波经过线路的一次传输时间??l1?就越小,波在线路上的vf折反射过渡过程(趋于稳定)的总时间也越少。因此,f值越大,计算时间越少,但波过程的计算效果越差。所以,应尽可能取小值。当线路长度小于990km,f值可取为0;当线路长度大于990 km,f=0,则计算可能太大,出错,应0.5,0.8, 1等,取得越大,衰减趋于稳定的时间越少。
线路长度: 线路的导线数,也需与线路外部连接端口的设置完全一致; 端头风格形式:直接连接(端头直线形式),“双端箭头”形式。
对单相线路,可不用线路模型的2个外部连接端口、用线路内部连接件的直接连接形式与外部其它元件端子进行连接。
在图5-3中,点击“Edit“打开,才可以设置线路的结构参数。
先从master库到More on Transmission Lines单元中选取线路模型的“定义标签”和线路导线几何模型,并复制、粘贴到打开的“Edit“界面,如图5-4所示(图中选择的是单相导线 )。其中:“定义标签”有“Bergeron-贝杰龙“模型(一般线路选用),另外2个为相频模型、频模模型;线路导线的几何模型有多种形式,要根据线路的导线数选取。
PSCAD中有三种输电线路或电缆的等效模型:PI型等值电路、Bergeron模型和依频特性模型。在线路处于基波频率下,PI型等值电路和Bergeron模型足够使用,不同之处是,Bergeron模型用分布参数方式来代替PI型等值线路中的LC元件,电阻等都是集中参数。
依频特性线路模型考虑到所有频率相关的参数,用模分析技术(Modal Techniques)和相域(Phase Domain)处理技术进行求解,可以在比较大的频率范围内相对准确地线路的特性。使用这种模型,只需要T-line/Cable的导体属性和几何参数,便可以搭建线路模型,内置的输电线路和电缆常数例程(Transmission Line and Constants Routine)即可算法出数据,并且可以以文件或波形的形式输出。在PSCAD/EMTDC中的依频特性模型有两种:Frequent Dependent(Mode) Model和Frequent Dependent(Phase) Model,前者简称为Mode模型,后者简称为Phase模型。对于理想换位线路,这两种模型都可以给出比较准确的结果。对非换位线路,Phase模型要比其它任何模型更准确。
ik(?)im(?)Vk(?)Vm(?)
图错误!文档中没有指定样式的文字。-1 频域线性模型
Figure 错误!文档中没有指定样式的文字。-1 Mode of the Linear Frequency Region
Phase模型和Mode模型计算原理基本相同。在频域下的特定频率的线路方程的求解,可以方便地得到线路在时域下的方程。如图4-1所示为从两端看进去的线路模型在频域中的等值电路。特定频率下,线路其中一端的电压和电流可以用另一端的电压或电流来表达:
Vk(?)?cosh[?(?)?L]?Vm(?)?Zc(?)sinh[?(?)?L]?im(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-1)
ik(?)?sinh[?(?)?L]?Vm(?)?cosh[?(?)?L]?im(?) (错误!
Zc(?)文档中没有指定样式的文字。-2)
在这里:?(?)?Y(?)?Z(?)为传播常数
Zc(?)?Z(?)Y(?)是波阻抗
Y(?)?G?j?C是线路的并联导纳
Z(?)?R?j?L是线路的串联阻抗
在节点k处提出前向和反向行波的函数Fk和Bk:
Fk(?)?Vk(?)?Zc(?)?ik(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-3)
Bk(?)?Vk(?)?Zc(?)?ik(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-4)
同理在节点m处:
Fm(?)?Vm(?)?Zc(?)?im(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-5)
Bm(?)?Vm(?)?Zc(?)?im(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-6)
把方程(4-4)代入方程(4-3)可得:
Fk(?)?2Vk(?)?Bk(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-7)
同理,由方程(4-5)和(4-6)可得:
Fm(?)?2Vm(?)?Bm(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-8)
方程(4-1)和(4-2)(k点和m点的方程)可以用前行和反行波的方式表示为:
Bk(?)?A(?)?Fm(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-9)
Bm(?)?A(?)?Fk(?) (错误!文档中没有指定样式的文字。-10)
在这里,
A(?)?1?e??(?)L (错误!
cosh[?(?)?L]?sinh[?(?)?L]文档中没有指定样式的文字。-11)
A(?)是传播常数并且是一个复数,实部α是衰减常数,虚部β是相位常数。方
程(4-4)和(4-6)可以用4-2所示的等值电路来表示。
将(4-8)代入(4-9),得到:
Bk(?)?A(?)?[2Vm(?)?Bm(?)] (错误!
文档中没有指定样式的文字。-12)
同样地,由(2-7)和(2-10)可得到:
Bm(?)?A(?)?[2Vk(?)?Bk(?)] (错误!文档中没有指定样式的文字。-13)
为了在时域下表达图4-2和式(4-11)及(4-13),要先求解式(4-9)的方程。在时域的相乘变成频域的卷积:
tA(?)?Bm(?)??A(u)?Bm(t?u)?du (错误!
?文档中没有指定样式的文字。-14)
只有经过最短时间?,线路一端的脉冲才能到达另一端,方程(4-14)的卷积的积分下限是传播时间?,传播时间?可以用传播常数的虚部?来计算。