基于PSCAD/EMTDC软件的直流输电系统数字仿真任震1,欧开健1,荆勇1,余军2(11华南理工大学电力学院,广东广州510640;21电力科学研究院电力系统仿真中心,北京100085摘要: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。关键词:PSCAD/EMTDC;直流输电系统;数字仿真中图分类号:TM769;TM72111文献标识码:A文章编号:1006-6047(200209-0011-020引言EMTDC(Electro-MagneticTransientinDCsystem是一个离线仿真的电磁暂态计算程序,它有精确的直流元件模型、方便的数据输入方式以及强大的数据分析功能,是进行直流系统分析和工程研究的有力工具。PSCAD图形界面(GUI的成功开发,使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统仿真计算。EMTDC是PSCAD/EMTDC仿真的核心程序,PSCAD是与EMTDC完美结合的一个强大的图形用户界面,用户可以在一个完全集合的图形环境下构造仿真电路,运行、分析结果和处理数据,保证并提高了研究工作的质量和效率[1]。与直流输电系统物理仿真相比较,直流输电系统数字仿真具有很多独特的优点。本文提出了基于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,分析了基于该软件的直流输电数字仿真系统的主要特点,并提出了其基本功能。1直流输电系统物理仿真和数字仿真直流输电系统仿真按仿真模型可分为物理仿真和数字仿真。人们很早就采用直流计算台、动态模拟和模拟计算机等物理仿真方法研究直流输电系统。这种数模混合式仿真虽然可以实时仿真直流输电系统的运行过程,也能给出与现场完全一致的物理现象,但由于数模混合式仿真中的直流系统物理模拟仿真器通常由数十个庞大的机柜组成,占地面积大,造价昂贵,不利于推广应用[2]。直流输电系统数字仿真具有不受原模型系统规模和结构复杂性的限制、能保证系统的安全性和良好的经济性、方便性等许多优点[3]。从直流输电数字仿真发展的技术可能性看,近几十年来,数字计算机和数值计算技术已经得到了飞速的发展,面向对象技术、现代数字仿真算法、高性能的可视化数值计算工具软件等与系统仿真有密切关系的新技术发展也很快,为直流输电数字仿真的研究提供了有利条件。2基于PSCAD/EMTDC软件建立直流输电系统模型的一般原则和要求直流输电系统中的直流控制保护系统比较复杂,它对直流输电系统的性能起着决定性作用,所以,建立在PSCAD/EMTDC软件上的直流输电系统控制保护模型应该与实际的直流控制保护相一致。在直流控制保护的仿真模型中,控制系统的功能块跟实际的功能块应该在物理连接上十分相似,它们执行的算法和逻辑应该相同,运算的时间步长也应该一样,这对于研究直流系统的动态性能十分重要。但对于与硬件相关的功能,如运行人员控制、远动接口、开关场联锁等,由于它们对控制的动态性能来说是非关键因素,所以在模型中可以不表达。同样,控制系统的冗余也可以不包括在仿真模型中。如果与直流输电系统连接的交流系统规模很大,没有必要也不可能对交流系统中的所有机组和节点进行完全模拟,必须对系统进行等值简化。a.等值简化网与原网的潮流分布及动态特性应保持一致,所以,如果系统有多种不同的典型运行方式,为满足该要求,应采用不同的交流系统等值简化网。b.交流系统等值简化应适合于用PSCAD/EMT-11第22卷第9期2002年9月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentVol.22No.9Sep.2002-3基于PSCAD/EMTDC软件的直流输电数字仿真系统的特点a.数字计算机不可能连续地模拟暂态现象,只能在离散的时间点(步长$t求解。$t可以根据需要进行选择,为了使仿真具有较高的精度并避免仿真时间过长,步长$t一般为25~50Ls。b.PSCAD/EMTDC的元件模型库(Library提供了很多常用的电力系统元件模型,但在实际的直流输电系统中,有很多元件具有特殊的功能和特性,为了准确地在仿真模型中表达这些元件,需要用户自定义元件模型。c.在所建立的仿真系...