PSCAD 对电力系统暂态故障的模拟方法

PSCAD（Power System Computer Aided Design）是一款广泛应用于电力系统暂态仿真的软件。它可以对电力系统中的暂态故障进行精确模拟，以下是其模拟方法：

PSCAD支持各种不同类型的设备和系统，包括电机、发电机、变压器、电力电子转换器等，可以进行精确的动态仿真，包括机电暂态和电磁暂态。在进行电力系统暂态故障模拟时，可利用其强大的功能进行以下操作。

例如，在模拟短路故障时，可以通过PSCAD搭建一个单机无穷大系统并设置短路，利用EMTDC进行模拟计算，得出短路时系统中电压电流的变化。同时，由于是TLine1段发生故障，根据继电保护选择性的要求，输出图形可以分析出，当短路故障信号作用于仿真系统时，应该由B1动作，B2不动作，保证电力系统的安全稳定。

PSCAD还可用于处理多种类型的研究，如研究电力系统中由于故障或开关操作引起的过电压，能模拟变压器的非线性这一决定性因素；多运行工具经常用来进行数以百计的模拟从而在不同情况下发生故障时找出最坏的情况，包括故障发生在波形的不同位置、故障的类型不同、故障点不同等。

此外，PSCAD可以以COMTRADE格式记录波形。这些波形可以“实时”地“回放”，并使用测试集和放大器同步到继电器中。可以记录模拟信号和数字信号，例如断路器触头状态等。

PSCAD是当今最受欢迎的电力系统暂态仿真软件，包括一个完整的系统模型库，系统模型从简单的无源元件和控制功能，到电机和其他复杂的设备。通过PSCAD建立多回路高压单芯电缆仿真模型，分别对主绝缘故障和外护套绝缘故障进行仿真。本设计还利用一款适合于电磁暂态研究的电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC进行短路故障的研究，通过在PSCAD中创建可变电感元件控制模型、用户参数输入界面等步骤，建立考虑磁滞特性的变压器电磁暂态仿真模型等。在使用电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行简单电力系统的故障建模及故障仿真时，可分析电力系统故障电磁暂态过程。

PSCAD 模拟短路故障方法

PSCAD 可通过多种方式模拟电力系统的短路故障。例如，在同步发电机三相短路仿真中，选取三相同步发电机模型，当运行至特定时刻时，发电机发生三相短路故障。通过设置不同的参数，如衰减时间常数 Ta，可以观察直流分量的衰减过程。短路时刻的不同也会对短路电流产生影响，由于短路电流的直流分量起始值与短路时刻的电流相位有关，直流分量是由于短路后电流不能突变而产生的。在一些案例中，通过在元件库中选取故障模型，并对故障参数进行设置，可以模拟线路末端出现单相接地故障。此外，还可以利用 PSCAD 搭建一个单机无穷大系统并设置短路，利用 EMTDC 进行模拟计算，得出短路时系统中电压电流的变化。通过分析比较各种短路类型下的电压电流的变化，为限制短路带来的危害、维护电力系统稳定运行提供帮助。

PSCAD 处理过电压研究

PSCAD 在处理过电压方面有多种应用。例如，基于 PSCAD 可以对 220kV 三相空载输电线路的合空线、切空线过电压进行仿真分析。通过仿真避雷器、合闸电阻法抑制合闸过电压，以及控制断路器三相分别在线路相电压为不同角度分合闸，来研究抑制过电压的大小。同时，基于 PSCAD/EMTDC 软件可以对超高压线路工频过电压进行研究。对超高压线路在电容效应、不对称接地和突然甩负荷下产生的工频过电压进行理论分析，并应用 PSCAD/EMTDC 软件进行仿真，验证了理论分析的正确性。并联电抗器装设在线路末端时抑制工频过电压的效果最好，且并联电抗器补偿度越大，工频过电压越低。

PSCAD 以 COMTRADE 格式记录波形

PSCAD 可以使用暂态数据交换通用格式（COMTRADE）记录仪“实时”回放波形。在输电线路仿真中，由一个代表发电机的电压源驱动，在发电机和输电线路之间增加一个断路器。在故障情况发生后，断路器断开大约 10 个周期，以熄灭故障电流。COMTRADE 模块配置为记录每个相的电流和电压，还可以记录断路器信号和每个断路器相位的状态。使用 livewire 软件可以读取 COMTRADE 格式记录的波形。此外，统一不同录波文件的时标也是 COMTRADE 格式录波的重要步骤，四个相关文件承载不同等级的信息，配置文件包含了站名、通道的总数量、每个通道样率等信息。

PSCAD 建立多回路高压单芯电缆仿真模型

通过 PSCAD 建立多回路高压单芯电缆仿真模型，可以分别对主绝缘故障和外护套绝缘故障进行仿真。结果表明，主绝缘故障时，故障相导体中的初始暂态电流与本相金属护层中初始暂态电流极性相同；外护套绝缘故障时，故障相金属护层中的初始暂态电流与本线路非故障相金属护层中的初始暂态电流极性相反。

PSCAD 建立考虑磁滞特性的变压器电磁暂态仿真模型

PSCAD 可以建立考虑铁芯铁磁材料磁滞特性的变压器电磁暂态仿真模型。充分利用 UMEC 模型无需绕组匝数、铁芯横截面积和铁芯长度等优点，同时通过特定的方法实现磁滞效应，弥补了 PSCAD/EMTDC 中变压器仅仅只考虑饱和特性而没有考虑磁滞特性的不足。

PSCAD 进行简单电力系统故障建模及仿真

PSCAD 可以进行简单电力系统故障建模及仿真。例如，由于 TLine1 段发生故障，根据继电保护选择性的要求，当短路故障信号作用于仿真系统时，应该由特定的断路器动作，而其他断路器不动作。通过输出图形可以分析故障情况，为电力系统故障分析提供依据。

PSCAD 作为一款强大的电力系统仿真软件，在模拟电力系统暂态故障方面具有多种方法和应用。通过不同的功能模块和参数设置，可以对短路故障、过电压、电缆故障等进行精确的仿真分析，为电力系统的设计、运行和维护提供了有力的支持。