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第1章 概述1

1.1 PSCAD简介1

1.1.1 PSCAD的发展1

1.1.2 PSCAD的应用3

1.2 PSCAD X4的新特性3

1.2.1值得注意的重点3

1.2.2新增及增强的特性4

1.2.3新的主元件库5

1.3 PSCAD X4的计算需求及范围边界6

1.3.1计算需求6

1.3.2范围边界6

1.3.3支持的 Fortran编译器8

第2章 主要设置与基本操作9

2.1 PSCAD的主工作界面9

2.1.1功能区控制条9

2.1.2 Workspace窗口14

2.1.3输出窗口16

2.1.4工作区17

2.2 PSCAD的仿真流程及术语和定义18

2.2.1仿真流程18

2.2.2术语和定义19

2.3 PSCAD的主要设置19

2.3.1系统设置19

2.3.2应用选项20

2.3.3工作区选项26

2.3.4项目设置28

2.3.5画布设置36

2.4 PSCAD的基本操作37

2.4.1 Workspace操作37

2.4.2 Project操作38

2.4.3 Simulation操作40

2.4.4打开和查看Project40

2.4.5项目的编译和链接42

2.4.6元件和组件的操作44

2.4.7连接线的相关操作48

2.4.8拖放操作50

2.4.9电路方案（控制模板）52

2.4.10在线绘图和控制53

2.4.11其他操作85

第3章 无源元件88

3.1概述88

3.2无源元件89

3.2.1 RLC带通滤波器89

3.2.2 C型滤波器90

3.2.3 RLC高通滤波器91

3.2.4 RLC串联滤波器91

3.2.5线对地/线间固定负载91

3.2.6三相容性/感性/阻性负载92

3.2.7运行可配置无源支路93

3.2.8可变RLC93

3.2.9可变串联阻抗支路94

3.2.10火花间隙95

3.2.11饱和电抗器95

3.2.12金属氧化物避雷器96

第4章 电源及其动力系统元件99

4.1电源99

4.1.1单相电压源模型199

4.1.2三相电压源模型1101

4.1.3单相电压源模型2105

4.1.4三相电压源模型2106

4.1.5三相电压源模型3108

4.1.6电流源109

4.1.7谐波电流注入110

4.1.8光伏电源112

4.1.9最大功率点追踪114

4.2变压器115

4.2.1单相双绕组变压器115

4.2.2单相三绕组变压器117

4.2.3三相双绕组变压器118

4.2.4三相三绕组变压器119

4.2.5三相四绕组变压器120

4.2.6单相自耦变压器120

4.2.7单相三绕组自耦变压器121

4.2.8三相Y/Y自耦变压器122

4.2.9带第三绕组的三相Y/Y自耦变压器123

4.2.10单相双绕组UMEC变压器124

4.2.11单相三绕组UMEC变压器125

4.2.12单相四绕组UMEC变压器126

4.2.13 3/5铁心柱UMEC变压器126

4.3电动机127

4.3.1双绕组直流电动机127

4.3.2笼型感应电动机131

4.3.3绕线式感应电动机135

4.3.4同步电动机139

4.3.5永磁同步电动机149

4.3.6交流励磁机150

4.3.7直流励磁机158

4.3.8静止励磁机161

4.3.9水轮机调速器167

4.3.10热工（蒸汽机）调速器170

4.3.11电力系统稳定器173

4.3.12水轮机180

4.3.13汽轮机182

4.3.14风机调速器183

4.3.15风源184

4.3.16风力机186

4.3.17内燃机187

4.3.18多质量扭转轴接口189

第5章 输配电线路元件193

5.1断路器193

5.1.1单相断路器193

5.1.2三相断路器195

5.1.3断路器定时控制逻辑196

5.2故障196

5.2.1单相故障197

5.2.2三相故障198

5.2.3故障定时控制逻辑199

5.3架空输电线路199

5.3.1概述199

5.3.2架空线系统的创建201

5.3.3架空线配置205

5.3.4架空线接口207

5.3.5 Bergeron模型208

5.3.6频率相关模态域模型208

5.3.7频率相关相域模型210

5.3.8手动数据输入212

5.3.9架空线塔模型216

5.3.10通用塔219

5.3.11变电站母线222

5.3.12地平面223

5.3.13附加选项225

5.3.14线路常量文件226

5.3.15 LCP明细输出查看器231

5.3.16线路段互耦合235

5.3.17输电段的多实例化241

5.3.18单一电路的PI线路段242

5.3.19两电路的PI线路段245

5.3.20三线互耦合线路246

5.3.21两线互耦合线路247

5.4地下电缆247

5.4.1地下电缆系统的创建247

5.4.2电缆配置249

5.4.3电缆接口250

5.4.4同轴电缆251

5.4.5管型电缆253

5.5高压直流输电和柔性交流输电系统255

5.5.1电力电子开关255

5.5.2插补触发脉冲258

5.5.36脉波换流桥262

5.5.4通用电流控制266

5.5.5通用γ角控制269

5.5.6低压限流270

5.5.7逆变器CCCM控制器272

5.5.8 CCCM Controller for Rectifier（整流器CCCM控制器）272

5.5.9真实γ角测量273

5.5.10有效γ角测量273

5.5.11最小γ角测量274

5.5.12静止无功补偿器274

5.5.13 TCR/TSC电容投切逻辑控279

5.5.14晶闸管投切电容器分配器279

5.5.15 TSC/TCR非线性电纳特性280

5.5.16空间矢量调制281

第6章 保护与监控元件284

6.1保护284

6.1.1耦合电容式电压互感器284

6.1.2电压互感器286

6.1.3 JA模型电流互感器287

6.1.4 Lucas模型电流互感器288

6.1.5 JA模型的双CT差分配置289

6.1.6比相继电器290

6.1.7苹果特性的距离保护291

6.1.8透镜特性的距离保护292

6.1.9双斜率电流差动保护292

6.1.10反时限过电流保护293

6.1.11欧姆圆294

6.1.12负序方向元件295

6.1.13透镜特性失步保护296

6.1.14欧姆圆特性的失步保护297

6.1.15多边形特性的失步保护298

6.1.16跳闸多边形299

6.1.17线对地阻抗300

6.1.18线间阻抗301

6.1.19过电流检测302

6.1.20相序滤波器302

6.2测量仪表303

6.2.1谐波阻抗求解接口303

6.2.2电流表305

6.2.3 Doble状态306

6.2.4频率/相位/有效值测量307

6.2.5多表计308

6.2.6相位差测量309

6.2.7有功/无功功率测量309

6.2.8单相有效值测量310

6.2.9三相有效值测量311

6.2.10电压表312

6.3控制元件312

6.3.1带增益的二阶复极点312

6.3.2二阶传递函数315

6.3.3离散小波变换315

6.3.4快速傅里叶变换319

6.3.5 XY传递函数321

6.3.6 XYZ传递函数324

6.3.7 12通道多路复用器325

6.3.8 6通道译码器325

6.3.9 4或8通道多路复用器326

6.3.10 AM/FM/PM函数326

6.3.11角度解析327

6.3.12 abc与dq0变换327

6.3.13计数器328

6.3.14延迟函数328

6.3.15恒定时间常数微分329

6.3.16微分滞后329

6.3.17斜降传递函数330

6.3.18斜升传递函数331

6.3.19边沿检测器331

6.3.20通用传递函数332

6.3.21谐波畸变率计算332

6.3.22插补采样333

6.3.23超前滞后环节333

6.3.24限幅函数334

6.3.25最大/最小值选取335

6.3.26非线性增益335

6.3.27非线性传递特性335

6.3.28 N阶巴特沃斯/切比雪夫滤波器336

6.3.29 N阶传递函数337

6.3.30极坐标/直角坐标变换337

6.3.31随机数发生器338

6.3.32范围比较器339

6.3.33速率限制器339

6.3.34实极点340

6.3.35采样保持器341

6.3.36顺序输出341

6.3.37浪涌发生器341

6.3.38 PLL锁相环342

6.3.39定时器343

6.3.40双输入选择器343

6.3.41变频锯齿波发生器344

6.3.42压控振荡器344

6.3.43异或相位差344

6.3.44二进制高电平延时345

6.3.45滞环缓冲器346

6.3.46脉冲发生器346

6.3.47积分器347

6.3.48反相器348

6.3.49触发器348

6.3.50单稳多谐振荡器349

6.3.51多输入逻辑门349

6.3.52 PI控制器350

6.3.53移位寄存器351

6.3.54信号发生器351

6.3.55单输入比较器352

6.3.56定时ON/OFF逻辑转换353

6.3.57两输入比较器353

6.3.58过零检测器354

第7章 其他元件355

7.1 I/O设备355

7.1.1（当前运行次数和多重运行总次数）355

7.1.2（多重运行）355

7.1.3（多重运行附加记录）359

7.1.4（最优运行）360

7.1.5（按钮）362

7.1.6（拨码盘）362

7.1.7（两状态开关）363

7.1.8（滑动块）364

7.1.9（输出通道）365

7.1.10（可变绘图步长）366

7.1.11（矢量接口）366

7.2（定序器）367

7.2.1（故障投入/切除）368

7.2.2（断开/闭合断路器）369

7.2.3（变量设置）369

7.2.4（事件序列启动）369

7.2.5（事件等待）370

7.3辅助元件371

7.3.1（文件引用）371

7.3.2（文件读取）372

7.3.3（无线链接）374

7.3.4（录波仪）375

7.3.5（输入/输出）378

7.3.6（电气节点）378

7.3.7（批注框）379

7.3.8（便签）379

7.3.9（常量）381

7.3.10（类型转换）381

7.3.11（数据标签）382

7.3.12（节点标签）382

7.3.13（节点环）383

7.3.14（数据合并）383

7.3.15（数据信号数组分接）384

7.3.16（母线）385

7.3.17（绞线）385

7.3.18（钉）385

7.3.19 Force to DSDYN/Force to DSOUT386

第8章 用户自定义模型387

8.1定义创建387

8.2管理及调用390

8.2.1创建用户元件库390

8.2.2定义的复制391

8.2.3实例化392

8.2.4重新链接394

8.3信号传递及引用方法395

8.3.1定义连接端口396

8.3.2采用无线连接397

8.3.3输入参数连接399

8.3.4电气连接400

8.4图形外观设计401

8.5输入参数界面设计404

8.5.1类别页面设计405

8.5.2参数域设计407

8.5.3全局替换参数413

8.5.4条件判断设置415

8.5.5单位系统418

8.5.6元件属性查看422

8.6代码编制426

8.6.1代码段的操作427

8.6.2代码段说明及其应用428

8.6.3 PSCAD定义脚本436

8.7组件设计的其他问题451

8.7.1多实例组件技术（Multiple Instance Modules，MIM）451

8.7.2组件黑箱化（Blackbox Module）461

8.8自定义实例462

8.8.1正弦/余弦发送器462

8.8.2利用存储数组的元件设计465

8.8.3多实例组件的设计466

第9章 中高级操作469

9.1数据的输入输出接口方法469

9.1.1数据输出接口方法469

9.1.2数据输入接口方法471

9.2外部程序接口473

9.2.1调用外部Fortran子程序473

9.2.2 GFortran编译器下调用C源代码程序475

9.2.3 CVFortran编译器下调用C源代码程序477

9.2.4与MATLAB的接口478

9.3快照拍摄及启动485

9.3.1快照拍摄486

9.3.2快照启动方式488

9.3.3注意事项488

9.4多重运行489

9.4.1使用Current Run Number和Total Number of Multiple Runs490

9.4.2使用Multiple Run元件492

9.4.3使用Optimum Run元件495

9.5外部编译器调试496

9.6仿真模型自动生成方法500

9.6.1仿真模型自动生成方法的原理500

9.6.2 PSCAD项目文件结构501

9.6.3 PSCAD项目文件编写语法503

9.6.4仿真模型自动生成方法的应用示例507

第10章 EMTDC及其高级特性510

10.1概述510

10.1.1时域与相量域仿真510

10.1.2典型的EMTDC研究510

10.1.3 EMTDC与其他EMTP类型的程序511

10.2程序结构512

10.2.1 EMTDC求解过程512

10.2.2系统动态部分514

10.3电气网络求解519

10.3.1集总参数的R、L和C元件的表示519

10.3.2等效支路缩减520

10.3.3简单网络的形成520

10.3.4导纳矩阵求逆522

10.3.5开关和非线性元件522

10.3.6互耦合铁心524

10.3.7电气网络中的子系统524

10.4高级特性525

10.4.1插补和开关525

10.4.2颤振检测与移除527

10.4.3外插电源528

10.4.4理想支路529

10.4.5最优运行和多重运行529

10.4.6动态定维529

10.5用户元件设计530

10.5.1 EMTDC的Fortran指南530

10.5.2 C语言方法和函数530

10.5.3 EMTDC固有变量531

10.5.4向PSCAD发送模型消息536

10.5.5头文件537

10.5.6电气网络接口543

第11章 PSCAD在新能源发电技术仿真中的应用551

11.1太阳能光伏发电551

11.1.1概述551

11.1.2阴影遮挡的影响仿真554

11.1.3最大功率追踪559

11.1.4光伏并网仿真563

11.2风力发电569

11.2.1概述569

11.2.2定浆距和变桨距风力机570

11.2.3恒速和变速恒频风力机572

11.2.4恒频恒速风力发电仿真576

11.2.5恒频恒速风力机并网仿真580

11.2.6恒频恒速风力发电的PSS控制584

11.2.7双馈风力发电仿真586

第12章 PSCAD在高压直流输电系统仿真中的应用595

12.1常规高压直流输电系统仿真595

12.1.1概述595

12.1.2控制系统基本原理596

12.1.3模型介绍599

12.1.4整流侧交流系统故障的仿真604

12.1.5逆变侧交流系统故障的仿真605

12.2基于电压源换流器的高压直流输电系统仿真1607

12.2.1 VSC-HVDC系统概述607

12.2.2 VSC-HVDC系统工作原理609

12.2.3模型介绍610

12.3基于电压源换流器的高压直流输电系统仿真2615

第13章 PSCAD在电能质量及电力电子技术仿真中的应用620

13.1 6脉波变换桥控制620

13.1.1直接输入触发角620

13.1.2 6脉冲方式1621

13.1.3 6脉冲方式2623

13.1.4 6脉冲方式3624

13.2相控交流开关625

13.3单相交流斩波调压装置627

13.4电流滞环控制的并联有源电力滤波器629

13.4.1并联有源电力滤波器原理629

13.4.2滞环电流比较控制策略630

13.4.3电流滞环控制的并联有源电力滤波器应用实例630

13.5空间矢量控制的并联有源电力滤波器633

13.6串联有源电力滤波器635

13.6.1串联有源电力滤波器（SAPF）工作原理635

13.6.2串联有源电力滤波器应用实例636

13.7 SVC系统638

13.7.1 SVC工作原理和特性638

13.7.2 SVC系统应用实例639

13.8 STATCOM系统643

13.8.1 STATCOM分类与工作原理643

13.8.2 STATCOM控制策略643

13.8.3应用实例645