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第26卷第11期 电力自动化设备 V01.26 No.11 2006年11月 Electric Power Automation Equipment N ov.2006囝 PSCAD/EMTDC程序与继电保护仿真 模型接口技术及应用 肖 异,尹项根,张 哲,陈德树 (华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074) 摘要:介绍了PSCAD/EMTDC程序与C语言接口技术的原理.并以PSCAD/EMTDC V3.0.8仿真平 台为例.用C语言建立了完整的数字化继电保护装置模型.包含了保护装置及重合闸的主要配置 与主要环节.运用PSCAD/EMTDC程序与C语言的接口技术建立了串补电网故障暂态行为与继电 保护装置、重合闸装置动作行为的闭环动态仿真系统。
用于可控串补电网继电保护的暂态动作行 为研究。
仿真结果表明.通过PSCAD/EMTDC程序与C语言接口能正确地完成继电保护装置模型 与电网一次模型之间的动态闭环控制.实现保护动作行为与仿真程序的信息交互. 关键词:电力系统仿真;PSCAD/EMTDC:C语言;接口 中图分类号:TM 743 文献标识码:A 文章编号:1006—6047(2006)11—0067—04 绍了数字化继电保护装置模型与PSCAD/EMTDC的0引言 接口实现方法。
传统的继电保护仿真方法多采用离线分析法。
l PSCAD/EMTDC与C语言接口的原理故障暂态仿真的计算结果以文件或数据列表的形式 PSCAD/EMTDC允许用户自定义仿真模块.并存放供用户作保护分析.保护的动作行为不返回到仿 提供了Fonran、C和Matl如3种语言给用户进行自真模型中。
由于仿真模型与保护的动作行为相分离, 定义模块功能程序的编程〔7〕。
PSCAD/EMTDC是在无法全面反映保护动作后对电力系统运行的影响. Fortran语言上实现的.因而Fortran的内嵌性能好.用也难以对复杂运行工况下保护装置的动作行为进行 Fortran语言编写源代码运行效率高.但Fortran语言准确的评估。
因此.如何实现保护动作行为与仿真模 的格式限制较多.用户编写大型程序时往往会感觉不型的信息交互.是进行保护动作特性分析以及保护 方便,且程序出错后所给出的错误信息不明确.使得新原理研究中需要解决的关键技术问题。
调试难度增加。
Matlab是集数值计算、符号运算及图 EMTDC(Electro-Magnetic Transient in DC Sys— 形处理等强大功能于一体的科学计算语言.但相对于tem)是目前世界上被广泛使用的一种电力系统分析 直接用Fortran或者C语言编写源代码而言.调用软件〔¨.EMTDC已发展成为既可以研究交直流电力 Matlab运行的效率则很低〔8〕。
C语言具有功能丰富、系统问题.又能够完成电力电子仿真及其非线性控制的 表达能力强、目标程序效率高、可移植性好等优点,多功能工具〔2_3〕。
特别是PSCAD图形界面(GUI)的开发 且在微机继电保护中得到了广泛应用.因此选择C语成功.使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力 言作为PSCAD/EMTDC用户自定义模块——数字系统仿真计算…5】。
PSCAD/EMTDC有着较为完善的 化继电保护模型的开发语言是适宜的。
但PSCAD/元件模型库.为了满足不同的应用要求.EMTDC为用 EMTDC目前不直接支持C语言.用户编制好的C语户提供了自定义元件模型功能〔6〕.从而增强了仿真 言源代码必须经过一系列人为的编译连接工序后才的灵活性。
由于EMTDC自带保护模块功能较为简 能为EMTDC使用。
1.1 Fortran与C语言中数据类型的对比单.保护算法单一,且难以实现保护内部复杂的逻辑 目前.PSCAD/EMTDC提供了4类公用数组作与时序关系。
因此.在利用PSCAD/EMTDC平台进 为与用户程序的接口部分,分别是STORI、STORF、行继电保护仿真时.采用软件编程形式构造保护模块 STORL和STORC.它们分别用于与用户自定义程序较为实用。
之间传递整型数、浮点数、逻辑量和复数型数据…, 本文以一电力系统实际网络模型为原型.利用自 如表1所示。
定义模块功能构造了数字化继电保护装置模型.以 从表1的对应关系看出.PSCAD/EMTDC程序对保护装置动作行为的影响进行评估。
文中重点介 与C语言进行接口时,整型变量、实型变量能相互对收稿日期:2006—01—16:修回日期:2006—03—24 应:PSCAD/EMTDC中的复型变量在C语言中无直 万 方数据 囝 电力自动化设备 第26卷 表1数据类型对应表 化仿真模型.以更准确地反映保护装置的实际动作 Tab.1 Corresponding data types 行为。
保护功能涵盖了电流差动保护、阻抗方向保 护、零序方向保护、距离保护、零序电流保护等。
注:“一”表示无对应项。
接对应数据类型.因此遇到复数运算问题时.需拆分成实部、虚部2个实型变量进行:对于PSCAD/ 马窝马500 kV百色南500 kVEMTDC中的逻辑型变量分别用C语言中整型数据 图2 500 kV串补电网仿真模型1和O对应。
Simulation model of 500 kV Fig.21.2头文件的功能与定义 series compensated grid 在编写C语言程序时.为了能和PSCAD/EMTDC 保护装置仿真模块用C语言编程实现.并作程序顺利接口.程序设计者应根据程序需要包含进以 为PSCAD/EMTDC的用户自定义模块(元件).嵌人下头文件:nd.h、emstor.h、s0.h、s1.h、s2.h、branches.h、 图2所示的电网模型中。
emtconst.h、fnames.h,头文件具体作用可参考PSCAD 2.1 PSCAD/EMTDC与保护仿真模型的互联实现/EMTDC的Help。
方法1.3 PSCAD/EMTDC—C接口的实现方法 首先,在所建工程TCSC(Tian—Ping)的Main页 PSCAD/EMTDC目前不直接支持C语言,用户 面(自定义元件所在的页面)的右键选择Special:>必须在编制好C源代码后利用EMTDC提供的工 Create New Component…,通过元件向导可完成自定具软件gcc将源代码(水.c)编译成obj文件(水.o),再 义模块的基本设计。
与EMTDC连接才能使用(V3和V4的连接方法略 通过元件向导完成了白定义模块的基本设计以有不同)。
后.在工程的Main页面中可见自定义模块PSLRELAYl 另外.PSCAD/EMTDC与用户自定义模块的数 的外形图。
若还需调整模块外观以及输入、输出参数据交换也属于接口问题。
因为PSCAD/EMTDC作为 的类型,可在元件上点击右键选择Special=>Edit Defi.商业软件已进行了完全的封装.用户无法自行修改其 nition…进行修改。
在本例中还通过自定义模块的内核程序.只能利用其提供的外部程序接口来实现上 Pa
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