三相戴维南等值电压源

元件定义

该元件用以建模三相戴维南等值电压源（单线图），由理想正弦电压源串联等值阻抗构成，可模拟电网接入点，系统等值电源，无穷大母线等典型电力系统场景，支持正序，负序，零序全序网参数配置，适用于潮流计算与电磁暂态仿真。

元件说明

工作原理

元件基于戴维南等值电路原理，由理想三相正弦电压源串联等值内阻抗构成，采用诺顿等效形式实现电磁暂态仿真计算。

1. 电压源数学模型

若采用正序相序，理想电压源各相内部电动势瞬时值可表示为：

e_a(t) = E_m \cos(\omega t + \theta_0)

e_b(t) = E_m \cos\left(\omega t + \theta_0 - \frac{2\pi}{3}\right)

e_c(t) = E_m \cos\left(\omega t + \theta_0 + \frac{2\pi}{3}\right)

其中， $E_m$ 为电源内部电动势的相电压峰值， $\omega = 2\pi f$ 为角频率， $\theta_0$ 为 A 相初始相角。

当不采用潮流初始化时， $E_m$ 可由额定线电压有效值换算得到：

E_m=\sqrt{\frac{2}{3}}V_N

其中， $V_N$ 为额定线电压有效值。

当采用潮流初始化时，元件根据潮流计算得到的端口电压幅值、端口电压相角、有功功率、无功功率以及等值内阻抗反推内部电动势，使电磁暂态仿真从潮流稳态工况启动。

2. 启动方式

元件支持两种软启动模式，避免合闸瞬间产生暂态冲击：

启动模式	init	特点
Linear Ramp	0	电压幅值从0线性上升至额定值，上升时间由 `RampingTime` 控制
Real Pole Ramp	1	电压幅值按指数规律渐进上升，更平滑，无超调

3. 等值内阻抗

电压源内部串联等值阻抗。元件支持正序、负序、零序阻抗参数配置，并在 012 序分量坐标系下形成序阻抗矩阵：

\mathbf{Z}_{012} = \operatorname{diag}(Z_0, Z_1, Z_2)

再通过序分量变换矩阵转换到 abc 三相坐标系：

\mathbf{Z}_{abc} = \mathbf{T}\mathbf{Z}_{012}\mathbf{T}^{-1}

其中， $\mathbf{Z}_{abc}$ 为最终参与三相端口计算的等值内阻抗矩阵。下文中的 $\mathbf{Z}_{eq}$ 即指该 abc 坐标系下的等值内阻抗：

\mathbf{Z}_{eq} = \mathbf{Z}_{abc}

阻抗支持三种输入模式，均会换算为最终的电阻 $R$ 和电抗 $X$ 参与计算。

电阻电抗直接输入：直接输入等效电阻和电抗：

Z = R + jX

等效阻抗幅值和相角输入：输入阻抗幅值 $|Z|$ 和阻抗角 $\varphi$ ，换算为：

R = |Z|\cos\varphi

X = |Z|\sin\varphi

短路电流输入：输入短路电流幅值 $I_k$ 和功率因数角，先反推等值阻抗幅值，再分解为电阻和电抗。若 $V_N$ 为线电压有效值， $I_k$ 为三相短路电流有效值，则可按下式估算：

|Z| = \frac{V_N}{\sqrt{3}I_k}

R = |Z|\cos\varphi

X = |Z|\sin\varphi

未开启负序、零序单独配置时，负序和零序阻抗默认与正序阻抗一致。

阻抗输入参数的内部换算关系

当选择电阻、电抗直接输入时，参数卡中填写的 R1 和 X1 直接作为正序实际电阻和实际电抗：

R_1=R_{1,\mathrm{in}}

X_1=X_{1,\mathrm{in}}

若选择单独输入负序、零序参数，则元件读取 R2、X2、R0 和 X0；否则令负序、零序参数与正序参数一致：

R_2=R_1

X_2=X_1

R_0=R_1

X_0=X_1

当选择阻抗幅值和阻抗角输入时，程序按下式换算实际电阻和实际电抗：

R_k=Z_k\cos\varphi_k

X_k=Z_k\sin\varphi_k

其中， $\varphi_k$ 为阻抗角，参数卡中按角度输入，程序内部换算为弧度后参与计算。若未单独输入负序、零序阻抗幅值和相角，则负序、零序参数与正序参数一致。

当选择短路电流输入时，程序结合初始电压幅值、初始电压相角、初始有功功率、初始无功功率和短路电流相角反推正序等值阻抗。计算得到正序阻抗后，程序令负序阻抗与正序阻抗一致，并将零序电阻和零序电抗置零：

R_2=R_1

X_2=X_1

R_0=0

X_0=0

4. 潮流初始化

元件端口的电压幅值、相角等稳态参数通过潮流计算得到，并根据初始功率反推电源内部电动势，保证暂态仿真从稳态工况开始启动。

潮流计算完成后，将得到的端口电压幅值与相角作为内部电压源端口的初始值，保证暂态仿真从稳态工况开始启动，避免暂态冲击。

5. 端口电压电流关系

元件端口输出电压受内部等值阻抗压降影响，满足：

\mathbf{V}_{\mathrm{port}} = \mathbf{E} - \mathbf{Z}_{\mathrm{eq}}\mathbf{I}_{\mathrm{port}}

其中， $\mathbf{V}_{\mathrm{port}}$ 为三相端口电压， $\mathbf{E}$ 为内部电动势， $\mathbf{Z}_{\mathrm{eq}}$ 为三相等值内阻抗矩阵， $\mathbf{I}_{\mathrm{port}}$ 为端口电流。

潮流初始化时，根据端口初始电压、端口初始电流和等值内阻抗反推内部电动势初始值：

\mathbf{E}^{\mathrm{0}} = \mathbf{V}_{\mathrm{port}}^{\mathrm{0}} + \mathbf{Z}_{\mathrm{eq}}\mathbf{I}_{\mathrm{port}}^{\mathrm{0}}

其中， $\mathbf{E}^{\mathrm{0}}$ 为内部电动势初始值， $\mathbf{V}_{\mathrm{port}}^{\mathrm{0}}$ 为端口初始电压， $\mathbf{I}_{\mathrm{port}}^{\mathrm{0}}$ 为由初始有功、无功功率和端口电压计算得到的端口初始电流。

属性

CloudPSS 元件包含统一的属性选项，其配置方法详见参数卡页面。

参数

Configuration

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Name	`Name`	文本	元件名称此处输入三相戴维南等值电压源的名称（可缺省）
Is Star Point Grounded?	`Grnd`	选择	电压源中性点是否接地？选择“Yes”或“No”以使电压源负端接地或不接地
Rated Voltage (L-L, RMS)	`Vm`	实数 [kV]	额定线电压有效值电压源额定线电压有效值
Function Type	`Func`	选择	函数类型选择电压源为正弦表达式或余弦表达式
Frequency	`f`	实数 [Hz]	基准频率电压源额定频率
Start-up Type	`Init`	选择	启动方式选择电压源启动发式为“Linear Ramp”或“Real Pole Ramp”
阻抗输入方式	`InputType`	选择	选择阻抗输入方式选择直接输入阻抗参数，或是输入短路电流。

电阻和电抗参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
输入负、零序参数	`Input02RX`	选择	选择是否输入负序和零序参数不输入时，负序、零序参数与正序一致
正序等值电阻	`R1`	实数 [Ω]	正序等值电阻
正序等值电抗	`X1`	实数 [Ω]	正序等值电抗
零序等值电阻	`R0`	实数 [Ω]	零序等值电阻
零序等值电抗	`X0`	实数 [Ω]	零序等值电抗
负序等值电阻	`R2`	实数 [Ω]	负序等值电阻
负序等值电抗	`X2`	实数 [Ω]	负序等值电抗

阻抗的幅值及相角参数

参数名	键名	类型 [单位]	描述
输入负、零序参数	`Input02Z`	选择	选择是否输入负序和零序参数不输入时，零序、负序参数与正序一致
正序等值阻抗幅值	`Z1`	实数 [Ω]	正序等值阻抗幅值
正序等值阻抗相角	`phi1`	实数 [°]	正序等值阻抗相角
零序等值阻抗幅值	`Z0`	实数 [Ω]	零序等值阻抗幅值
零序等值阻抗相角	`phi0`	实数 [°]	零序等值阻抗相角
负序等值阻抗幅值	`Z2`	实数 [Ω]	负序等值阻抗幅值
负序等值阻抗相角	`phi2`	实数 [°]	负序等值阻抗相角

短路电流信息

参数名	键名	类型 [单位]	描述
正序短路电流幅值	`I1`	实数 [kA]	正序短路电流幅值
正序短路电流相角	`beta1`	实数 [°]	正序短路电流相角

Initial Condition

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Ramping Time	`RampingTime`	实数 [s]	爬坡时间输入斜坡启动时间，仅当“启动方式"项为“Linear Ramp”时生效
Initial Voltage Magnitude	`V_mag`	实数 [p.u.]	初始相电压标幺值电压源在t=0时的相电压标幺值
Initial Voltage Phase	`V_ph`	实数 [Deg]	初始相电压相位电压源在t=0时的相电压相位
Initial Active Power	`AP`	实数 [MW]	初始有功功率电压源在t=0时的有功功率
Initial Reactive Power	`RP`	实数 [MVar]	初始无功功率电压源在t=0时的无功功率

Power Flow Data

参数名	键名	类型 [单位]	描述
Bus Type	`BusType`	选择	节点类型用于潮流计算功能，指定电源所在母线的节点类型
Injected Active Power	`pf_P`	实数 [MW]	节点注入有功功率用于潮流计算功能，对 PV、PQ 节点有效
Injected Reactive Power	`pf_Q`	实数 [MVar]	节点注入无功功率用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效
Bus Voltage Magnitude	`pf_V`	实数 [p.u.]	母线电压幅值用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效
Bus Voltage Angle	`pf_Theta`	实数 [Deg]	母线电压相位用于潮流计算功能，对平衡节点有效
Lower Voltage Limit	`pf_Vmin`	实数 [p.u.]	母线电压下限用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效
Upper Voltage Limit	`pf_Vmax`	实数 [p.u.]	母线电压上限用于潮流计算功能，对 PQ 节点有效
Lower Reactive Power Limit	`pf_Qmin`	实数 [MVar]	无功功率下限用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效
Upper Reactive Power Limit	`pf_Qmax`	实数 [MVar]	无功功率上限用于潮流计算功能，对 PV、平衡节点有效

Monitoring

参数名	键名	类型 [单位]	描述
3 Phase Source Voltage Vector [kV]	`V`	虚拟引脚（输出）	电压源端电压此处输入电压源电压量测信号的标签（3×1维），如 Vabc
3 Phase Source Current Vector [kA]	`I`	虚拟引脚（输出）	电压源输出电流此处输入电压源输出电流量测信号的标签（3×1维），如 Iabc
RMS Source Voltage [kV]	`Vrms`	虚拟引脚（输出）	电压源电压均方根值此处输入电压源电压均方根值量测信号的标签（1×1维），如 Vrms
RMS Source Current [kA]	`Irms`	虚拟引脚（输出）	电压源电流均方根值此处输入电压源电流均方根值量测信号的标签（1×1维），如 Irms
Active Power [MW]	`P`	虚拟引脚（输出）	有功功率此处输入电压源有功功率量测信号的标签（1×1维），如 P
Reactive Power [MVar]	`Q`	虚拟引脚（输出）	无功功率此处输入电压源无功功率量测信号的标签（1×1维），如 Q

引脚

引脚名	键名	类型	维度	描述
Pin -	`p0`	电气	`3` × `1`	电压源的负端（参考方向），仅当电压源非接地时有效
Pin +	`p1`	电气	`3` × `1`	电压源的正端（参考方向）

使用说明

参数配置步骤

设置额定电压，频率，中性点接地方式等基础参数；
选择等值阻抗的输入方式，填入对应参数；
配置启动方式，Linear Ramp 模式下可设置启动时间实现软启动，避免合闸冲击。

常见问题

Linear Ramp启动方式有什么作用？: 线性斜坡启动模式下，电压幅值从0线性上升至额定值，可模拟电源软启动过程，避免直接合闸产生的励磁涌流和暂态冲击。一般情况下启动时间设置为3个工频周波，例如50Hz系统中戴维南等值电压源的启动时间设置为0.06s。

元件定义​

元件说明​

工作原理​

1. 电压源数学模型​

2. 启动方式​

3. 等值内阻抗​

阻抗输入参数的内部换算关系​

4. 潮流初始化​

5. 端口电压电流关系​

属性​

参数​

Configuration​

电阻和电抗参数​

阻抗的幅值及相角参数​

短路电流信息​

Initial Condition​

Power Flow Data​

Monitoring​

引脚​

使用说明​

常见问题​