直流输电PSCAD_EMTDC建模报告

④DATADSD和DATADSO节(DATADSDandDATADSOSection)：显示元件定义中的模型数据节的内容；

2)MaPFile：

图谱文件用于显示整个PSCAD仿真工程的一般信息，以及提供不同子页数据文件关联的信息。最重要的作用是提供节点查找表格，以便把局部节点号码转换成全局号码。图谱文件主要包括：

①维数信息节(DimensioningInofrmationsection):列出psCAD仿真工程的动态维数信息；

②实时参数节(RuntimeParameterSSection):提供仿真实际运行时的信息； ③节点图谱信息节(NodeMappingInorrmationsection):提供psCAD仿真工程中电力节点的图谱信息；

④全局传输线节(GlobalTransmissionLineSSection):提供PSCAD仿真工程中电力传输线的信息；

⑤PGB名字信息节(PGBNameInofmrationSection):列出PSCAD仿真工程中所有输出通道的信息。

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第三章 线路保护系统模型的建立

3.1通过PSCAD/EMTDC与C语言接口技术实现自定义功能模块

3.1.1 PSCAD / EMTDC 与C 语言接口的原理

PSCAD/EMTDC有着较为完善的元件模型库, 为了满足不同的应用要求，EMTDC为用户提供了自定义元件模型功能，从而增强了仿真的灵活性。由于EMTDC 自带保护模块功能较为简单，保护算法单一，且难以实现保护内部复杂的逻辑与时序关系，因此,在利用PSCAD/EMTDC平台进行继电保护仿真时，采用软件编程形式构造保护模块较为实用。

PSCAD / EMTDC 允许用户自定义仿真模块, 并提供了Fortran、C 和Matlab 三种语言给用户进行自定义模块功能程序的编程。PSCAD / EMTDC 是在Fortran 语言上实现的, 因而Fortran 的内嵌性能好, 用Fortran 语言编写源代码运行效率高, 但Fortran 语言的格式限制较多, 用户编写大型程序时往往会感觉不方便, 且程序出错后所给出的错误信息不明确, 使得调试难度增加。Matlab 是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言, 但相对于直接用Fortran 或者C 语言编写源代码而言, 调用Matlab 运行的效率则很低。C 语言具有功能丰富、表达能力强、目标程序效率高、可移植性好等优点,且在微机继电保护中得到了广泛应用, 因此选择C 语言作为PSCAD / EMTDC 用户自定义模块的开发语言是适宜的。但PSCAD /EMTDC 目前不直接支持C 语言, 需要使用Fortran语言编写简单的接口函数，将EMTDC主程序与C语言程序模块连接起来，，用户编制好的C 语言源代码必须经过一系列人为的编译连接工序后才能为EMTDC 使用。

在本软件中，元件核心功能由C语言代码实现，使用Fortran语言编写简单的函数将EMTDC主程序和C语言功能模块连接起来，在模块scrpt定义中，添加对Fortran接口函数的调用声明，即通过模块scrpt定义来调用Fortran接口函数，再通过Fortran接口函数调用C语言函数，最终实现EMTDC对C语言函数

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的调用。

例如定义一个输入变量为in，输出变量为out的功能模块，这个模块的功能由C语言函数TEST_C(in,out)实现，通过Fortran语言函数TEST_F(in,out)调用C语言函数TEST_C(in,out)，TEST_F(in,out)格式如下:

SUBROUTINE TEST_F (in, out) INTEGER in, out INTERFACE

SUBROUTINE TEST_C (in, out) INTEGER in, out END SUBROUTINE END INTERFACE CALL TEST_C (in, out) END

在模块的scrpt定义中，加入CALL TEST_F ($in,$out)，以实现对Fortran接口函数的调用。 3.1.2元件模块的建立

在PSCAD4.0以上版本中，元件模型定义可直接在编辑器窗口中完成，编辑器窗口中涉及到元件模型定义或编辑的子窗口有：图形子窗口、参数子窗口和script子窗口。具体定义步骤如下：

1)图形绘制：元件模型图形的绘制在图形子窗口中进行，使用点、线条、矩形、椭圆和弧等图元完成元件模型外观的绘制。各种图元的属性可根据需要设置，例如:大小、线形、颜色等；

2)参数栏定义：元件模型的输入参数栏定义在参数子窗口中进行，通过添加多个类(Catgeoreis)完成模块的参数栏定义。类中可定义的参数栏分三种，包括：文本框(InputBox)、输入域(InputField)和选项框(ChoiceBox)。文本框主要用于添加输入参数的描述性说明;输入域用于添加元件必要的数值输入；选项框用于设置元件中需要的一些条件设置。

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3)scrpt定义：script定义是模块定义的核心部分，决定用户定义模块的功能。通过写入大量代码而组成各种段(segments)，主要包括:Fortran段(Fortransegments)，计算段(Computations segments)，支路段(Branch segments)，主动态程序段(DSDYN)，输出定义段(DSOUT)，数据检查段(CheckS)，帮助段(Help)，说明段(comments)等。每一个段执行一种功能，一般一个元件的script定义不会用到所有类型的段，只会用到相关类型的段，例如:变压器段一般只用在祸合元件定义中。段主要由用户模块的功能来决定，实际上是一些文本文件，按一定顺序排列。经常使用的段主要有:Fortrna段、计算段和支路段。其中:计算段主要定义对输入模块数据的处理;支路段用来定义电力节点之间元件的类型，如:电阻、电容、电感或开关，从而形成复杂电力网络;Fortran段主要放置定义元件属性的Forrtna代码，代码可以是标准的Fortran代码，也可以是PSCAD script格式的代码，或者二者混合形式。

而在本软件中，由于元件的核心功能由C语言函数实现，再通过Fortran语言函数对C语言函数进行调用，在模块的scrpt定义中，只需加入一个CALL函数，以实现对Fortran接口函数的调用，无需在scrpt中进行元件功能代码的编写。

为保证正确性，在建立各元件功能模块后对其功能进行测试，以保证其功能准确无误。图3和图4分别是西门子元件库中LVM元件外观和功能示意图。

图3、西门子元件库中LVM元件外观

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