利用PSCAD软件的Transmissionlines/Cables元件库如图4-22所示。
图4-22 PSCAD中的输电线路/电缆元件库
1.架空输电线路模型
(1)步骤一:创建输电线路元件。其过程为,右击工作窗口选择Creat菜单中的Tline,如图4-23(a)所示。创建了Tline模型成功后,右击Tline模型,如图4-23(b)所示,选择Edit Parameters,即可进行线路参数设置。注:不能从元件库中直接将Tline元件拷贝到工程中。
图4-23 架空输电线路模型的创建过程
架空输电线路模型Tline Configuration中的General参数设置如图4-23(c)所示。
1)Seqment name:线路名称。
2)Steady-state frequency:稳态频率。
3)Segment length:线路长度。
4)Number of conductor:导体数目。
5)Termination style:终端连接方式。
6)Mutual Coupling:线路耦合设置。
7)Termination style:线路的连接方式。
PSCAD中构建架空线路的连接有两种模式:Remote Ends模式和Direct Connection模式。Remote Ends模式下线路端点不与其他元件有物理上的直接连接,需要应用架空线接口元件才能与电网相连,但其接口元件与线路元件的名称要一致,如图4-24(a)所示。Direct Connection模式可直接与电网相连,但仅能用于1相、3相或6相的单根显示系统,如图4-24(b)所示。
图4-24 架空输电线路模型
图4-25 互耦线路模型设置
图4-26 编辑线路定义菜单
架空输电线路模型Tline Configuration中的Mutual coupling设置如图4-23(c)所示。线路互耦使得可将线路长度相同的多个输电线路相互耦合,其示例如图4-25所示,描述了两条三相导线耦合至同一走廊的电网模型。
(2)步骤二:线路配置。通过右击Edit Definition,然后添加所需的线路元件到Tline模块下,其操作过程如图4-26所示。
(3)步骤三:选择输电线路模型。输电线路模型有三种类型:单一频率Bergeron模型、频率相关的相域模型、频率相关的模态域模型,如图4-27所示。注:每次只能选择一种输电线路模型到Tline模块下!
(4)步骤四:输入线路参数、塔型等参数。输入线路参数、塔型等参数的操作步骤为:右击“Add Tower Cross-Section”,如图4-28所示,PSCAD X4版本的“Master Library”中提供了19种典型的线路塔型和塔型输入方式,如图4-29所示,以满足不同工程的建模需求。
图4-27 输电线路模型
图4-28 Bergeron模型线路参数
输电线路若选择单一频率Bergeron模型,则不需要选择塔型;单一频率Bergeron模型线路参数设置如图4-29(j)所示,需输入输电线路的正序电阻R、正序感抗X L、正序容抗X C、零序电阻R、零序感抗X L、零序容抗X C。典型超高压输电线路参数见表2-3和表2-4,500kV输变电工程中线路的参数设置可参照附录A中表A-1、附录B中表B-1和附录C中表C-3。注:单一频率Bergeron模型不能加入地平面元件。
输电线路若选择频率相关的相域模型和频率相关的模态域模型,需要选择塔型和地平面元件,然后根据不同的塔形进行参数输入,其参数如图4-29所示。
图4-29 (一) 塔型及其参数
图4-29 (二) 塔型及其参数
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图4-29 (三) 塔型及其参数
图4-29 (四) 塔型及其参数
图4-29 (五) 塔型及其参数
图4-29 (六) 塔型及其参数
图4-29 (七) 塔型及其参数
(5)步骤五:加入地平面元件。如果选择Frequency Dependent(Phase)Model Options(频率相关的相域模型)和Frequency Dependent(Mode)Model Options(频率相关的模态域模型),除了添加上述的塔形元件外,还需添加地平面元件,如图4-30所示。但单一频率Bergeron模型无需添加塔形和地平面元件。
PSCAD编译输电线路配置元件页面时将执行tline.exe程序。编译时将调用本输电线路的.tli文件,并生成相应的求解后的线路常数数据文件(EMTDC仿真时需要).tlo。当执行过程中出现错误时,PSCAD将打开相应的.log文件来显示错误。
图4-30 地平面元件及其参数设置
图4-31 埋地电缆模型
2.埋地电缆模型
埋地电缆模型的构建步骤为:①使用右键菜单创建一个电缆配置组件,编辑其参数,输入名称、电缆长度和稳态频率;②添加电缆接口,输入接口名称需与电缆元件的名称相匹配;③通过右键Edit Definition打开电缆配置,编辑定义;④选择电缆模式,输入电缆及地平面元件参数;⑤运行。
可见,电缆模型与架空线路模型构建基本相同,仅埋地电缆设置参数时不同,需设置在地平面元件之下,模型如图4-31所示。
3.PI段模型
在主库中的PI段模型主要用于描述非常短的架空线路或埋地电缆。该模型能提供准确的基波频率阻抗,但不能精确描述其他频率下的特性。换言之,该模型提供了一个简单的方法来研究稳态下的输电系统(如潮流分析),但不能提供精确的、全频率域的暂态响应。下面介绍典型的PI段模型。
π模型在主库的PI-section中,如图4-32所示。集中参数π模型:在频域分析中,π模型能够比较精确,但在时域分析中,特别是长线路仿真,π模型的精确度就会大受影响,因此它一般只作为短传输线路的仿真模型。
双击元件后出现的对话框可设置基频、线路长度、线路每单位长度的正序、零序参数(电感、电阻和电容)等参数。
(1)T-line NAME:线路名称。
图4-32 传输线π模型与参数设置
(2)Enter Impedance,Admitance Data in:参数输入形式,有R、X L、X C(p.u.);R、X L、X C(Ω);R、X、B(p.u.);Surge Impedance,Travel Time Data。
(3)Nominal PI or Coupled PI Model:可选择常规模式或者耦合模式,如图4-33所示。
图4-33 常规模式和耦合模式
常规(Nominal)模式:图4-32(a)所示的PI段模型的常规模式如图4-33(a)所示。为确保能正确描述零序参数和与中性点的连接,在常规模式下该元件在每一端提供了与中性点的连接端子,且提供了一条RL零序支路连接在这两个端子之间,以提供零序电流的通路。所有的电压测量必须为线间或线与中性点间,而不能为线与地间。同样,故障也必须施加于线与中性点间,而不能为线与地间。
耦合(coupled)模式:图4-32(a)所示的PI段模型的耦合模式如图4-33(b)所示。模拟两条线路相互耦合的模型如图4-34所示,该模型只支持Coupled型的线路,在输入每条线路参数的同时,需要输入线路间的耦合参数。
(4)Line Rated Frequency:线路额定频率。
(5)Line Length:线路长度。
(6)Enter 0 Sequence Data,or Estimate:零序参数输入方式,直接输入或估计。
(7)Graphics Display:元件的图形化显示模式,可选择单相、三相等模式,例如,PI段模型的单相显示模式如图4-32(a)所示,其对应的三相显示模式如图4-33所示。
图4-34 两条相互耦合的线路模型与参数设置
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