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引言PTI公司的电力系统仿真软件PSS/E是一个用来研究电力传输系统和发电机的稳态和动态功能的程序包。
PSS/E能处理潮流计算、故障分析（包括平衡的和不平衡的）、网络等值和动态仿真等问题。
PSS/E由于其高度模块化的结构使得它能完成很多的功能，同时它还鼓励工程人员在标准的计算程序不能满足要求时可以引入自己的子程序来解决特定的问题。
但PSS/E并不是专门用来解决一些特殊的问题的。
相反，它是一个非常优化的数据结构与一系列完善的计算工具的结合体。
用户可以交互地直接利用这些计算工具。
按照一定的顺序将这些工具组合起来，工程人员可以处理围绕“潮流和稳定”这个主题变化的一系列问题。
PSS/E设计的前提是工程人员能通过计算工具对自己的应用程序保持最直接的控制从而来获得最大的好处。
因此，PSS/E的交互式结构使得用户可以在继续下一步计算之前可以先检查这一步的计算结果。
这可以帮助工程人员理解这些工具的工程能力而不必熟练掌握这些计算的数学模型。
在PSS/E中，一些标准算例的执行，例如潮流计算和基本暂态分析等，都不需要专业的编程水平。
然而，一个能将对问题的描述转换成FORTRAN语言的工程人员将会发现，他可以在PSS/E 中为任何系统建立必要的设备模型和输入数据并计算系统的动态功能。
PSS/E在计算节点、分支、发电机和其他系统元件方面的标准最大计算能力在所有的计算模块当中都是一样的，如表i.1所示。
PSS/E和它的辅助程序都有一套手册。
你的安装可能没有包括下面这些文档，这主要由你的PSS/E版本是否有这个选项决定的。
《PSS/E程序操作手册》是一个关于PSS/E操作程序的指南。
这些操作程序在支持PSS/E的各种各样的机器上都是一样的。
《PSS/E程序应用指南》讨论了如何在工程上用PSS/E考虑描述问题及结果。
这两本手册从不同的角度来说明了PSS/E的使用，它们是互为补充的。
用户应该要熟悉它们。
对于那些机器比较特殊的用户使用，例如PSS/E中PTI公司提供一些用户程序的安装指南和使用文档，它们都包含在那些基于各种不同主机的使用手册上（例如《PSS/E在VAX/ALPHA开放VMS系统上的使用手册》）。
PSS／E中双端直流系统自定义建模与仿真陈宇川;蔡泽祥;朱林;苏海林;金小明;周保荣;张东辉【摘要】This paper studies in depth a user-defined modeling for the regular two-terminal DC system in PSS/E.After a detailed study of the principle of user-defined modeling,it analyzes the method for user-defined DC modeling and the key issue of converter modeling in the electromechanical transient,namely an improved modeling under control.Finally,a user-defined model is established on the base of CIGRE standard testing system for power transmission,and simulation result is compared with the model in the PSCAD/EMTDC environment.The correctness of the established user-defined DC model and the practicability of the user-defined function of PSS/E are thus verified.%对PSS／E下常规双端直流系统的自定义建模展开了深入研究。
首先，从深入研究了PSS／E自定义建模原理；然后，对直流自定义建模的方法，对建模中的关键问题，即换流器在机电暂态下的建模即改进，控制的建模，进行了深入分析；最后，以CIGRE直流输电标准测试系统为例搭建了自定义模型，并与PSCAD／EMTDC环境下的模型进行了仿真结果对比，验证了所建自定义直流模型的正确性和PSS／E 自定义功能的实用性。
电力系统仿真软件综述电力系统仿真软件综述随着电力系统规模不断扩大和复杂性增加，对于电力系统的仿真和分析工作变得越来越重要。
电力系统仿真软件被广泛应用于电力系统规划、运行和维护等领域，为电力行业提供了强大的工具和支撑。
本文将综述当前市场上常见的电力系统仿真软件，并对其特点和优势进行分析。
1. PSS/EPSS/E 是一款功能强大的电力系统仿真软件，广泛应用于电气工程领域。
它具有强大的建模、仿真和分析能力，可以模拟复杂的电力系统网络，包括传输线路、变压器、发电机、电容器等设备。
PSS/E 提供了多种仿真分析功能，包括电压稳定性分析、动态稳定分析、短路分析等，可以帮助工程师进行电力系统规划和故障诊断。
2. DIgSILENT PowerFactoryDIgSILENT PowerFactory 是一款领先的电力系统仿真软件，具有广泛的应用场景和强大的建模和仿真功能。
它可以模拟各种电力系统网络，包括输电网、配电网和微电网等。
DIgSILENT PowerFactory 提供了多种分析模块，包括稳态分析、暂态分析、谐波分析等，可以帮助工程师进行电网规划和运行分析。
同时，DIgSILENT PowerFactory 还支持与其他软件的接口对接，方便系统集成和数据交换。
3. EMTP-RVEMTP-RV 是一款专业的电磁暂态仿真软件，主要用于对高压和超高压电力系统进行分析。
它具有高精度的仿真能力，可以模拟各种暂态现象，包括开关操作、故障和雷电等。
EMTP-RV 提供了丰富的元件和模型库，使得建模过程更加简便和准确。
此外，EMTP-RV 还支持并行计算和分布式仿真，提高了仿真效率。
4. PSATPSAT 是一款免费开源的电力系统分析软件，主要用于稳态和暂态分析。
它提供了多种建模元件和模型，可以模拟各种电力设备和控制装置。
PSAT 支持稳态潮流分析、动态模拟和谐波分析等多种分析功能，为电力系统设计和运行提供了强大的工具和支持。
电⼒系统仿真软件PSSE学习⼿记（剧透版）1.1 PSS/E基本介绍电⼒系统仿真器（Power System Simulator/ Engineering, PSS/E）是美国电⼒技术公司（Power Technology Inc., PTI）于1976年推出的专门为输电系统分析⽽设计的电⼒系统仿真计算的综合性软件。
PSS/E采⽤⾼效建模仿真技术，它包含了主框架和⼤量的⼦程序，在进⾏计算时，PSS/E主程序调⽤各个⼦程序模块，因此，PSS/E具有强⼤的计算能⼒及计算速度，⽬前PSS/E 33版本处理的电⼒⽹络的最⼤规模为15万条母线、30万条线路、30万个负荷以及3.3万台发电机。
由于其强劲的计算功能，到⽬前为⽌，世界上已有超过 600家不同的公司和组织、100多个国家使⽤该软件，是应⽤最为⼴泛的电⼒系统分析程序。
⽬前国内引进PSS/E软件的⾼校有：清华⼤学、浙江⼤学、⼭东⼤学、华北电⼒⼤学、西南交通⼤学、哈尔滨⼯业⼤学、上海电⼒学院、新疆⼤学等。
1.2 PSS/E功能介绍PSS/E软件可以实现的功能如下：（1）潮流计算（load flow）（2）优化潮流（optimal power flow）（3）短路分析（short circuit ）（4）暂态及动态稳定（transient and dynamic stability）（5）负荷建模（load modeling ）（6）电压稳定（voltage stability）（7）传送能⼒（transfer capability）（8）甩负荷（load rejection ）（9）交直流输电（ac and dc transmission）（10）柔性电⼒系统技术（FACTS technology, Flexible AC Transmission Systems）（11）次同步谐振（sub-synchronous resonance）（12）损耗评价（loss evaluation ）（13）继电保护（relay protection）（14）串联及并联补偿（series and shunt compensation）（15）静⽌⽆功负荷器（SVC application ）（16）互连运⾏（interconnected operations）（17）低频振荡计算（low frequency oscillations ）（18）内过电压，潜供电流及恢复电压计算（19 ）单相、三相重合闸的应⽤对⼤容量汽轮发电机的影响及其计算——————————————————————————————————————————————在不久的将来可能会推出⼀本关于PSSE的学习资料的书籍，包含基本理论，基本操作及算例分析等，以上内容为第⼀章中的部分内容。
目录摘要 (I)ABSTRACT.................................................. I I 1 绪论.. (1)1.1 课题的意义 (1)1.2 电力系统稳定 (3)1.2.1 电力系统稳定性的分类 (3)1.2.2 提高电力系统稳定的措施 (4)1.2.3 励磁系统对电力系统稳定的影响 (5)1.3 MATLAB的简介 (6)1.4 本论文的主要工作 (7)2 同步发动机方程 (8)2.1 同步发动机的电压方程 (8)2.2 同步发电机的磁链方程 (9)2.3 同步发电机的电磁功率方程 (13)2.3.1 隐级式发电机的电磁功率方程 (13)2.3.2 凸极式发电机的电磁功率方程 (16)2.4 同步发电机的转子运动方程 (17)2.4.1 同步发电机的转子运动方程 (17)2.4.2 发电机转子运动方程的研究意义 (18)2.5 本章小结 (18)3 电力系统稳定器基本介绍 (19)3.1 电力系统稳定器简介 (19)3.2 电力系统弱阻尼产生原因 (20)3.3 低频振荡简介 (20)3.4 电力系统稳定器抑制低频振荡原理 (21)3.5 本章小结 (22)4 PSS的设计 (22)4.1 电力系统稳定器的设计原理 (23)4.1.1 PSS网络的设计 (23)4.1.2 汽轮机及其调节系统超前补偿网络的设计 (24)4.2 本章小结 (25)5 电力系统稳定器MATLAB仿真分析 (26)5.1 简单电力系统的建立 (26)5.2 模型运行仿真分析 (29)5.3 PSS作用分析 (32)5.4 本章小结 (32)6 主要结论和展望 (33)6.1 主要结论 (33)6.2 展望未来 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)附录A 外文文献原文 (36)附录B 外文文献翻译 (38)附录C 主要源程序 (41)摘要随着我国电力工业的迅速发展，电力系统规模日趋增大，电压等级进一步提高，装机容量和用电负荷不断增大，同时，风能,太阳能等一些新能源发电所占发电比重的增大，电力系统的稳定运行变得越来越突出。
电力系统仿真软件的运用与比较电力系统仿真软件在电力系统的规划、设计和运行中具有重要意义。
通过对电力系统的仿真模拟，我们可以预测和评估各种电力系统配置的性能表现，优化系统设计，提高系统稳定性与可靠性。
本文将介绍常用的电力系统仿真软件，分析其优缺点，并比较其在不同运用场景下的表现。
PSS/E：PSS/E是一款功能强大的电力系统仿真软件，由美国电力科学研究院开发。
它支持多种仿真模型，如发电机、变压器、负荷等，可以模拟复杂的电力系统稳态和动态行为。
PSS/E的优点是精度高、速度快、稳定性好，缺点是价格昂贵，且对用户的要求较高。
MATLAB/Simulink：MATLAB/Simulink是MathWorks公司开发的著名仿真软件，可以用于各种动态系统的建模与仿真。
它支持自定义模型库，用户可以根据需要创建自己的模型。
MATLAB/Simulink的优点是易学易用、模块丰富、功能强大，缺点是对于某些特定领域的模型库支持不够完善。
ETAP：ETAP是一款广受欢迎的电力系统仿真软件，由美国ETAP公司开发。
它支持电力系统的稳态和暂态仿真，具有强大的分析功能和广泛的设备模型库。
ETAP的优点是界面友好、操作简单、支持广泛，缺点是价格较高，且可能存在一定的学习曲线。
电力系统仿真软件在以下几个方面有广泛运用：动态模拟：通过对电力系统的动态模拟，我们可以研究不同运行条件下的系统性能，如故障恢复、负荷波动等。
稳态分析：稳态分析有助于我们了解电力系统的长期运行状态，优化系统配置，提高电力系统的稳定性。
电机启动：电机启动过程中可能会对电力系统产生较大冲击，通过仿真软件可以预测和评估不同启动方案对系统的影响。
我们将使用不同仿真软件对同一电力系统进行仿真，并对结果进行比较。
在动态模拟方面，PSS/E和MATLAB/Simulink均表现出较高的精度和速度，而ETAP在这方面略逊一筹。
在稳态分析方面，PSS/E和ETAP的结果相近，但MATLAB/Simulink在一些关键参数的模拟上存在一定误差。
基于PSS/E用户自定义的交直流混联电网控制系统建模研究由于受端交流电网的直流落点密集,受电容量大,多馈入交直流混联电网在大扰动下的电压稳定问题格外突出。
同时,电网的规划与运行也发生了翻天覆地的变化,包括接入设备元件的种类、数量、位置、控制策略等在不断变化且日益复杂。
为此,在交直流混联环境下,必须全面考察交直流系统间相互作用下的动态无功特性,深入暂态电压稳定问题的工作机理,有的放矢地制定相关提升策略,确保电网的安全稳定运行。
其中,改善和优化电力系统元件及其控制保护设备的动态响应特性,是提升电网暂态电压稳定性的一种解决思路,这将对仿真模型的透明度及可操作性提出了更高的要求。
围绕上述问题,本文先基于电磁暂态仿真平台PSCAD/EMTDC,剖析了交直流混联电网的无功环境组成,研究源、网、荷与直流系统间的无功动态特性相互影响,筛选出源、网、荷中无功可控的关键对象,分析其对交直流混联电网暂态电压稳定性的作用及贡献,进而探索其电压-无功控制特性优化思路。
然后,从PSS/E 的仿真运行机制、自定义对象、模型分类、实现方式、环境配置、建模流程和协调调用模型等方面,深入挖掘机电暂态仿真软件PSS/E的用户自定义功能,全面掌握其自定义建模方法,为大规模交直流混联电网分析工作中元件模型透明化和可操作化的实现,提供了行之有效的实现途径,同时也为电网技术的总结和运行经验的传承提供了载体。
最后,以发电机、SVC为控制系统优化建模对象,分析其现有电压-无功控制策略的局限性,结合交直流混联电网的运行状态,探讨突破元件感受极限的控制优化方案,提出了考虑近端负荷母线运行状态的SVC无功控制方法,与基于WAMS信息的发电机电压-无功控制策略,并通过PSS/E用户自定义功能,成功实现并验证了源、网元素的控制系统优化方案,对受端电网电压稳定性提升策略研究有一定的指导意义。
电力系统仿真软件PSS/E的直流系统模型及其仿真研究黄莹，徐政，贺辉(浙江大学电机系，浙江省杭州市310027)HVDC MODELS OF PSS/E AND THEIR APPLICABILITY IN SIMULATIONSHUA NG Ying，XU Zheng，HE Hui(Dept. of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，Zhejiang Province，China) ABS TRACT: The basic principle of dynamic simulation by power system simulation software PSS/E is presented in brief. The HVDC models in PSS/E can be divided into two kinds, in one kind the inductive transient processes in DC trans mission line and the dynamic characteristics of the high frequency DC controller are considered, and in the other kind the above mentioned processes and characteristics are not considered. The effectiveness and adaptability of these DC models are analyzed. Finally, the pseudo steady-state HVDC dynamic model CDC4 is studied in detail and is used to simulate the testing system. The simulation results show that the DC model of PSS/E can meet the need of the simulation of large scale A C/DC power systems, so it is available to apply PSS/E to the transient stability analysis of practical large scale A D/DC power system.KEY WORDS: PSS/E；HVDC model；Pseudo steady-state HVDC dynamic model；HVDC dynamic characteristics；Power system摘要：简要介绍了电力系统仿真软件(PSS/E)动态仿真的基本原理。
电力系统仿真软件PSS/E 的直流系统模型及其仿真研究黄莹，徐政，贺辉( 浙江大学电机系，浙江省杭州市310027)HVDC MODELS OF PSS/E AND THEIR APPLICABILITY IN SIMULATIONSHUA NG Ying ，XU Zheng ，HE Hui(Dept. of Electrical Engineering ，Zhejiang University ，Hangzhou 310027 ，Zhejiang Province ，China)ABS TRACT: The basic principle of dynamic simulation by power system simulation softwarePSS/E is presented in brief. The HVDC models in PSS/E can be divided into two kinds, in one kind the inductive transient processes in DC trans mission line and the dynamic characteristics of the high frequency DC controller are considered, and in the other kind the above mentioned processes and characteristics are not considered. The effectiveness and adaptability of these DC models are analyzed. Finally, the pseudo steady-state HVDC dynamic model CDC4 is studied in detail and is used to simulate the testing system. The simulation results show that the DC model of PSS/E can meet the need of the simulation of large scale AC/DC power systems, so it is available to apply PSS/E to the transient stability analysis of practical large scale A D/DC power system.KEY WORDS : PSS/E ；HVDC model ；Pseudo steady-state HVDC dynamic model ；HVDC dynamic characteristics ；Power system摘要：简要介绍了电力系统仿真软件（PSS/E）动态仿真的基本原理。
PSS/E中的直流模型可以分为两类：一类考虑直流线路电感暂态过程和高频控制器动态特性，另一类不考虑以上动态特性。
文章分析了这些直流模型的有效性和适用性，并通过准稳态直流动态模型CDC4 进行了仿真研究，仿真结果表明PSS/E 直流模型能够满足大规模交/直流系统仿真的要求。
关键词：电力系统仿真软件；直流模型；准稳态直流动态模型；直流动态特性；电力系统1 引言电力系统仿真软件PSS/E（Power System Sim ulator for Engineering）是由美国电力技术公司（Power Technologies Inc ，PTI）开发的商业软件，主要有潮流计算、故障分析、动态仿真、小扰动稳定性分析、动态等值等功能［1］。
PSS/E采用最新的计算机技术和数值计算方法，提供与电力系统技术发展同步的元件模型，如传统和新型高压直流（HVDC）模型、灵活交流输电系统（FACTS）模型等，并提供用户可自定义的模型和用户可编程的计算过程等功能［1］。
与同类软件相比，PSS/E有如下几个特点：①输入数据方式及与其他程序数据文件共享的方便性；②程序缺省模型包括发电机模型、励磁系统模型、调速器模型、HVDC模型、FACTS模型、负荷模型等的完整性；③用户自定义模型功能和程序接口功能；④用户自定义计算顺序与用户自定义计算功能；⑤分析计算功能的多样性；⑥计算方法的透明性与文档的完整性；⑦国际交流的方便性。
2 PSS/E 动态仿真基本原理简介PSS/E 程序的动态仿真就是通常所指的机电暂态仿真，它没有电磁暂态仿真的功能，动态仿真缺省计算步长为0.01s（系统频率为50Hz）,2002年推出的PSS/E第28版中已包含了多种直流输电系统模型，最大仿真规模达到50000 条母线、12000 台发电机、50 条两端直流输电线路和20 条多端直流输电线路，因此PSS/E 适合于全国联网后的暂态稳定性分析。
PSS/E动态仿真基本流程如图1所示。
PSS/E主程序包括数据输入输出、数值积分和网络求解。
元件的微分方程包含在模型库子程序中，每个子程序用来计算该元件的时间导数。
P SS/E直接调用其自带的动态模型（如发电机、励磁机、调速机等模型）。
PSS/E的其他模型（如直流模型）由连接子程序CONEC和CONET调入主程序中。
图1 FSS權动恋倍□基本遊边Fib，| Bask program rtructiire orPSS/t'd> ninik ^imuhtiok3 PSS/E的直流模型3.1 PSS/E直流模型分类直流系统模型包括换流器模型、直流输电线路或直流网络模型、直流系统控制模型[2,3]。
直流模型的详细程度取决于研究目的和实际的直流系统，对换流器采用准稳态模型。
P SS/E模型库中的直流模型按照是否考虑换流器高速控制及直流线路电感动态特性(即直流线路暂态过程)，可以归纳为以下两种类型：①不考虑直流线路动态特性的直流模型；②考虑直流线路动态特性的直流模型。
3.2不考虑直流线路动态特性的直流模型直流控制系统的直流电流、电压的变化相对于PSS/E的仿真步长(缺省步长为1/2个工频周波)是非常快速的，因此PSS/E中的一部分直流系统模型(如CDC4、CDC6、CDC6A等)不考虑直流线路内部的暂态过程。
这些准稳态直流动态模型(Pseudo Steady-State HVDC Dynamic Model) [4]使用与潮流计算相似的稳态换流器方程来计算有功和无功功率，但变压器抽头保持不变。
这类模型也可归类为响应模型(Response Model、Functional Model、Performance Model) [5,6]。
(1) CDC4直流模型正常运行时的控制方式整流侧采用定电流控制，逆变侧采用定电压控制，逆变侧也可采用定熄弧角控制。
整流侧定电流控制如图2所示，逆变侧定电压控制如图3所示。
Am门乂・2 C onstant currcm e<nnr<d of rtcfifierFl^ -1 ConsUJU solt»n« ccii(roi uHn、@rter图2、图3中，P set、I set、V set分别为功率、电流、电压设定值，^一Q」：'"：’血HS分别为直流功率调制信号、电压整定值、电流整定值；V dcm为直流线路上维持电压恒定点处的直流电压；Romp为电压恒定点到逆变侧之间的线路电阻，一般为直流线路电阻R dc（维持整流侧电压恒定）。
其余变量的说明如下：1）模式转换MDC开关当逆变侧直流电压低于给定功率模式下的最低逆变侧直流电压时，直流控制由定功率模式转换为定电流模式；反之则经过一定的延迟时间由定电流模式转换为定功率模式。
2）功率调制控制信号△ PPSS/E中设有多个直流调制辅助信号模型（如HVDCAU、PAUX1、PAUX2、SQBAUX等），用户可将辅助信号加入到直流模型中。
PAUX1、SQBAUX模型基于频率偏差提供调制信号；PAUX2模型基于角度偏差进行调制；HVDCAU模型允许基于支路电流或潮流、两母线间频率偏差、单个母线电压或频率的输入信号进行调制。
图4为HVDCAU调制信号模型。
图中，S n、S in,0均为输入信号；K、A、B、C、D、E、F为传递函数参数。
图』貞迩洞网倍丝楝型IB DC AIHg. 4 EK? line auxiliary fi^rul model 11 VIM AL3）低压限流环节VDCOL当一侧换流器电压降低超过一定幅度 （如超过30%）时，另一侧换流器对无功功率的需求就会增加，而交流电压的降低又减少了电容器和滤波器的无功功率供给，这样就对交流系统恢复带来不利影响；同时低电压下更容易发生换相失败和电压不稳定。
因此，采用低压限流环节（Voltage-Dependent Current-Order Limit ，VDCOL ）来减小低电压时的直流电流。
CDC4中的VDCOL 的电压-电流特性如图5所示。
图中，I co 为正常运行最小电流，I RSCUR 为闭锁后重启最小 直流电流。
图呂也盒歐浚齡低电斥比冷氓談I-tg + S \ iiltajjt^dtpendcnt curmi(-Dr (ki p limit for IM（2）CDC4故障运行时直流的闭锁和旁通1）闭锁整流侧交流电压低于设定的闭锁电压时整流侧和逆变侧都闭锁。
整流侧保持闭锁不少于规定的闭锁时间后， 当整流侧交流电压高于设定的闭锁解除电压时重新启动。
2序通采用旁通来模拟换相失败，当逆变侧直流电压低于设定的旁通电压时，逆变侧旁通，整流侧继续保持设定的直 流电流。
逆变侧保持旁通不少于规定的旁通时间后，当逆变侧交流电压高于设定的旁通解除电压时逆变侧重新建 立起直流电压。
3）重启动闭锁或旁通发生后直流重新启动，直流电压、电流设定值按照一定的限制速度上升，同时 整流侧和逆变侧电流设定值。
3.3考虑直流动态特性的直流模型 PSS/E 中的直流模型(如CASEA1、CDCRL 、CDCAB1)采用比交流系统小的仿真步长来模拟高频控制和直流线 路的电感动态特性。
VDCOL 环节还限制CDCAB1直流模型如图6所示，包括换流器、换流变压器、直流线路和HVDC控制系统。
换流器采用准稳态模型。
控制系统具有直流系统的一般控制：主控制(Master Control , MC)、电流控制放大器(Current Control Amplifier ,a max)、电压控制(逆CCA)、触发角控制(Converter Firing Control , CFC)、最大触发角部分(逆变侧Alpha-Max Segment ,变侧Voltage Control , VC)，还包括了一些特殊的控制，如紧急功率调制(Emergency Power Controller , EPC)、频率调制(Frequency Controller , FC)和阻尼控制(Damping Controller , DC)等。
