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电力系统建模仿真快速入门

本文档介绍三个入门案例:RLC 电路的电磁暂态仿真五节点电力网络的潮流计算仿真单机无穷大系统的潮流计算和电磁暂态仿真。用户可跟随帮助文档步骤,搭建入门案例熟悉 CloudPSS 图形化建模、电磁暂态仿真和潮流计算功能。

本案例主要介绍简单 RLC 串联电路的搭建及仿真过程。该 RLC 串联电路由单相交流电压源、电阻、电感、电容元件组成。

进入工作台

注册成功并登录后,页面会自动跳转 CloudPSS 个人中心,点击 SimStudio 进入 SimStudio 云空间,再点击新建电力系统仿真项目可进入 SimStudio 工作台。

进入工作台后将默认打开新建窗口,显示项目模板菜单。选择空白简单电力系统模型基础模版,点击窗口右下角的新建完成模板算例新建。

新建电力系统仿真项目
新建电力系统仿真项目

放置元件

  • 实现标签页,点击电气-基本电源元件选择单相交流电压源元件拖拽至工作空间,在电气-基本无源元件分别选择接地点、电阻、电感、电容元件拖拽至工作空间,即可完成对相应元件的放置。
放置元件界面
放置元件界面
  • 可利用鼠标长按元件进行拖动或选中元件后用 键盘方向键 改变元件位置。可以 鼠标右键 点击元件进行元件的剪切、复制、粘贴、创建副本、删除、隐藏元件名称等操作,或者通过快捷键快速实现上述操作。点击元件上方的圆形箭头或利用 Ctrl + R 对元件进行旋转。元件放置结束后的工作空间如上图所示。

连接元件

  • 将鼠标光标移至元件引脚处,若该引脚出现蓝色圆形阴影,说明该引脚可用。此时单击该引脚,按住 鼠标左键 并移动光标至需要被连线的引脚处,当该引脚处出现橙色边框,松开 鼠标左键 即完成两个元件的连线。在连线后,选中连线并在连线路径上单击 鼠标左键 可以在该处设置拐点,拐点可以被拖动调整位置。元件连接示例如图所示。
使用连线连接元件
使用连线连接元件
  • 若出现元件较多、连线不便的情况,可以通过设置引脚的方式对两个及以上的引脚进行连接。单击需要连接的元件,在工作空间的右侧栏会出现参数面板,在需要连接的引脚处填写相同的字符,即可实现连接,如下图所示。
使用设置引脚连接元件
使用设置引脚连接元件
引脚连接注意事项
  • 电气引脚与信号引脚不能互相连接;
  • 信号输入引脚不能并联,信号输出引脚不能并联,即信号输出引脚需连接至另一信号输入引脚;
  • 引脚连接需满足维数要求:例如三相交流电压源的正端为三维电气引脚,不能直接与单相电阻的一维引脚连接,此时可加入分线器进行电气引脚拆分。同理,多维的信号引脚加入多路信号合并多路信号分离元件进行拆分/聚合。

设置参数

  • 点击任一元件(以电阻为例),工作空间右侧将出现如图所示的参数面板。参数面板右侧为格式面板,用于设置元件的图标特性,如样式、文本以及排列。各元件参数设置:单相交流电压源相电压有效值为 220kV,频率为 50Hz;电阻为 10Ω;电感为 0.01H;电容为 5000μF,其它参数为默认值。
设置参数界面
设置参数界面

添加测量元件

  • 常用的量测元件有电压表支路电压表以及电流表。以电压表为例,在左侧模型栏中点击量测选择电压表元件拖拽至工作空间,并连接至电路。点击该元件出现参数配置面板,填写该电压表测得电压信号的名称,以 # 号开头。
添加电压表并进行配置
添加电压表并进行配置
  • 此外,电气元件本身支持部分内部量输出,无需外加量测元件。如在电阻元件中添加量测,点击电阻元件,在参数的 Monitoring 中填写以 # 号开头的量测信号输出名称。更多关于信号名称的信息详见 参数及引脚体系

添加输出通道

  • 上一步添加的量测元件对电气量进行了采集,如需输出还需要添加输出通道。输出通道类比于实际物理示波器的探头,计算方案中的输出通道配置类比于将探头接入示波器。
  • 在左侧模型栏中点击输出选择输出通道元件拖拽至工作空间,单击设置参数,如下图所示。通道名称设定为:电压源端电压,输入信号维数设定为 1,因为采集得到的电压源端电压为 1 维。输入引脚填写为以 # 号开头的电压表测量输出信号名称 #Vs
输出通道参数设置
输出通道参数设置
  • 至此工作空间的仿真内容全部搭建完毕,总的仿真图如下图所示。
总仿真图
总仿真图

仿真运行方法

  • 点击左侧运行标签页,分别配置仿真的参数方案计算方案。参数方案是对该项目的参数列表的参数进行配置。在计算方案中选择电磁暂态仿真方案,可对电磁暂态仿真方案中的仿真参数进行配置(如,基本设置、 求解器设置、启动/断面参数)。其中,示波器分组可在电磁暂态仿真方案 - 输出通道 - 编辑数据进行设置,点击输出通道 - 编辑数据,弹出输出通道页面,可以对示波器分组名称、采样频率、窗口类型、窗口宽度、示波器输出通道进行设置。
  • 由于本算例为入门案例,在此采用平台预置参数方案,无需对其进行配置,在计算方案中选择电磁暂态仿真方案设置仿真结束时间为 2s,积分步长为 0.00001s,如下图所示:
电磁暂态仿真方案设置
电磁暂态仿真方案设置
  • 点击输出通道 - 编辑数据,配置示波器输出通道如下图所示:
示波器输出通道设置
示波器输出通道设置
  • 点击启动任务开始仿真,仿真结果如下图所示:
仿真结果界面
仿真结果界面

示例模型下载连接

算例文件下载:
单机无穷大系统的潮流计算和电磁暂态仿真
五节点电力网络的潮流计算仿真