ATP-EMTP上机-袁涛-2013

ATP-EMTP仿真软件介绍授课老师：袁涛ATP-EMTP1.1.电力系统常用仿真软件电力系统常用仿真软件nBPAnEMTPnPSCAD/EMTDCnNETOMACnPSASPnCDEGSnCOMSOLMultiphysicsnGPDSn差异化防雷计算软件n其他，如Matlab、PSPICE等电力系统常用仿真软件有：电力系统常用仿真软件有：nEMTP程序主要用于计算电力系统中电磁暂态过程,目前的EMTP程序是在原美国邦纳维尔电力局(BPA)编制的电磁暂态程序基础上由W.SxottMeyer等开发完善形成的。n其中ATP-EMTP(AlternativeTransientsProgram)是较为广泛使用的一个版本EMTP（电磁暂态程序）1.1.电力系统常用仿真软件电力系统常用仿真软件ü计算网络的稳态解,也可把此稳态解再作为暂态计算的初始条件。ü计算网络中交直流电源频率从fmin到fmax以步长Δf变化时各个频率下的稳态解,以求得网络频率特性。ü所计算的网络暂态过程包括:各种电气设备和外来因素引起的暂态过程;由各种故障引起的故障暂态及由系统各种元件参数的相互影响引起的谐振现象;控制系统和一次系统相互影响的暂态过程。ü计算发电机不同期并网时,机组轴系扭动力矩。ü此外,还可根据需要将计算中得到的各个暂态量在某一时间段进行傅里叶级数分解,得到各次谐波分量。EMTP程序主要功能有:应用n电力系统电磁暂态计算：电力系统暂态过电压分析,暂态保护装置的综合选择,高压并联电抗器的选择,氧化锌避雷器选择等;n机电暂态计算：汽轮发电机的轴系扭振问题,发电机组的次同步振荡问题等。n电力系统的谐振过电压计算：计算由于磁饱和元件造成的铁磁谐振问题;1.1.电力系统常用仿真软件电力系统常用仿真软件n重庆大学高电压绝缘技术系使用ATP/EMTP软件的主要研究方向为：Ø用于电力系统雷电过电压和变电站内部过电压的仿真计算，并作为研究电力系统过电压在线监测、分析识别算法的研究基础。Ø用于变电站内铁磁谐振过电压的产生机理、非线性特性及其控制措施研究。Ø变电站侵入波影响研究。1.1.电力系统常用仿真软件电力系统常用仿真软件2.软件使用n软件版本：3.95n安装方法：InstATP115.exeInstATP115_add.exeInstATP115_lib.exeATPLnchUpdate.exeATPDrawUpdate.exePl42mat.exen软件版本：常用新版本为4.02；也有5.5n安装：傻瓜式安装软件界面元件选择菜单的操作当在电路窗口的空白处单击鼠标右键时，会弹出“元件选择菜单”，在该菜单中选择所需元件插入电路中。要移动元件，在元件上按住鼠标左键同时拖动，将元件移至新位置后，松开按钮单击空白区域，撤销对元件的选择并确定其新位置。元件对话框从“元件选择菜单”中选择元件之后，在电路窗口中将出现一个由矩形框包围的电路元件。单击鼠标右键可旋转，单击空白区域可退出选择和放置对象。在未选择的电路对象上单击鼠标右键（或双击左键），将弹出“元件对话框”。按键操作左键单击n选择对象（也包括连接线）；n画连接线移动鼠标到连接线终点，单击左键确定连接，右键取消。右键单击n打开“节点对话框”；n打开“元件对话框”；n旋转元件对象。按键操作左键按住不放n移动对象；n画矩形框用于组选择，当松开鼠标键，矩形框中的对象变成一组。左键双击n弹出“节点对话框”；n弹出“元件对话框”；n修改元件标签。常用快捷键几个常用的快捷键n复制Ctrl+Cn粘贴Ctrl+Vn全选Ctrl+An显示地图窗口M元件选择菜单的使用n在电路窗口的空白处单击右键，显示该菜单，如下图所示。n测量仪，分相和换相元件线性和非线性的基本元件开关、电源、设备、变压器提供MODELS和TACS组件n用户自定义元件元件选择菜单的使用n鼠标移动到Probes&3-phase选项菜单后，出现的下级菜单如下图。n测量节点电压、测量支路电压、测量支路电流、测量TACS值元件n分相元件n换相元件nABC和DEF元件参数的应用一般出现在6相电路中元件选择菜单的使用n鼠标移动到Branchlinear选项菜单后，出现下级菜单如下图。n线性电阻、电容、电感、RLC组合元件n线性三相RLC元件n有初值的线性电容、电感元件元件选择菜单的使用n鼠标移动到BranchNonlinear菜单后，出现下级菜单如下图。n非线性电阻元件n非线性电感元件n氧化锌避雷器元件nTACS控制的非线性电阻元件n有初值的非线性电感元件元件选择菜单的使用n鼠标移动到lines/cables选项菜单后，出现下级菜单如下图n集中参数线路模型元件n分布参数线路模型元件nLCC架空线路模型元件nPCH架空线路模型元件元件选择菜单的使用n鼠标移动到Switches选项菜单后，出现的下级菜单如下图n时间控制的开关元件n电压控制的开关元件n二极管、电子管、可控硅开关元件、TACS（自动暂态控制开关）元件n测量开关元件n分类、统计开关元件元件选择菜单的使用n鼠标移动到Sources选项菜单后，出现的下级菜单如下图。n一端接地的各类单相电源模型，如直流、交流、冲击、斜角平顶波等电源模型n一端接地的三相交流电源模型n两端不接地的交流、直流电源模型n鼠标移动到Machines选项菜单后，出现的下级菜单如左图。n这个模块主要是用来模拟电机，包括同步电机和通用电机。n所有的3相电机都是Y型连接。元件选择菜单的使用n鼠标移动到Transformers选项菜单后，出现的下级菜单如左图。n这个模块主要是用来模拟变压器，包括单相和三相变压器。元件选择菜单的使用nMODELS选项菜单在ATP程序中，除了标准元件以外，还能利用MODELS仿真语言创建自己的元件模型。nTACS选项菜单元件选择菜单的使用n鼠标移动到此选项菜单后，出现的下级菜单如左图。n包括建立TACS开关模块所需的电源、FORTRAN语言模块等。n鼠标移动到Userspecified选项菜单后，出现的下级菜单如左图。n除了使用标准元件外，可以利用该菜单来自定义元件。元件选择菜单的使用n元件菜单可以调用的全部ATP标准元件如下图所示。元件选择菜单的使用n仿真步骤:1.根据实际要求建立各个电力元件的ATP程序等效模型；2.输入各元件模型的参数；3.作出仿真电路图；4.设置仿真时间和仿真步长；5.运行runatp选项或通过F2快捷键进行仿真。（具体结合例子介绍）n仿真步骤介绍与举例n例1：幅值为10kV工频电源合闸于空载无损线路，电源内阻忽略，线路长度为5km，波阻抗为300欧姆，波速为光速，求出线路首端与末端的电压波形。n首先，建立ATP程序仿真模型，如下图所示：n例1n输入元件参数1.电源：由于线路合闸瞬间时间极短,故合闸时工频电压源幅值基本不变，可看成一个幅值为10kV直流电压源。如下图所示。n例12.开关：仿真采用时间控制开关，假定在0.002s时合闸空载线路，合闸之后保持闭合。n例13.线路：用线路采用分布参数，用波阻抗来等效模拟。n例14.输出：在需要输出的节点或支路加上相应的测量元件。如本例在线路首末端加上了测量节点电压的元件n建立仿真电路图如前面模型图所示。n设置仿真时间与步长。n例1测量节点电压元件n仿真，如下图所示:n例1n首先运行RUNATPn运行PlotXY（Ctrl+Alt+0），若程序正确则输出需要的波形，若程序有错则无法输出波形n运行EDITLTS-FILE（F5）可以看到编译后的ATP程序以及程序结果，还可以查看程序出错的位置和原因n首末两端波形即程序结果图中1:首端，2:末端n例1n例2:课本P28，例1-2n例2n例3：多折反射利用ATP建立如下电路图，参数如下：直流电压源幅值为10kV，K的合闸时间为1.0E-5S，C1为1000pF；C2为1.0E+5pF，Z1为300欧姆，线路长为300m；Z2为500欧姆，线路长度为90m；Z3为400欧姆，线路长度为60m，波速为光速。n例3n例3n1，2，点的电压波形如下：n例3n例3n3点的电压波形如下：n例3n4点的电压波形如下：n例4：平行多导线折反射n(1)平行多导线使用LCC中的架空线来模拟（下页给出具体参数及意义）；n(2)电流源为标准雷电流：1.2/50微秒，幅值为-10000A，雷电通道波阻抗为400Ω；（用Heidler型电源）n(3)雷击于平行多导线左端的B相。n求：n(1)无匹配电阻时的平行多导线两端电压；n(2)有匹配电阻时的平行多导线两端电压；n(3)比较，以上两者区别n例4n例4n本例中，仅红色框内参数需要设置n例4n点下方的view可以看到导线的空间位置n例4n无匹配电阻n例4(file平行多导线3.pl4;x-vart)v:10.00.20.40.60.81.0[ms]-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.0[MV](file平行多导线3.pl4;x-vart)v:10246810[us]-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.0[MV]n节点1的电压波形n左：原图；右：放大图n例4n节点3的电压波形n左：原图；右：放大图(file平行多导线3.pl4;x-vart)v:3Av:3Bv:3C0.00.20.40.60.81.0[ms]-5-4-3-2-10[MV](file平行多导线3.pl4;x-vart)v:3Av:3Bv:3C01020304050[us]-5-4-3-2-10[MV]n例4n节点B1的电压波形n左：原图；右：放大图(file平行多导线3.pl4;x-vart)v:B10.00.20.40.60.81.0[ms]-550-450-350-250-150-5050[kV](file平行多导线3.pl4;x-vart)v:B105101520253035[us]-600-500-400-300-200-1000100[kV]n例4n匹配电阻（Ω）：A相458.1692B相458.7156C相458.1692架空线558.8153n例4n有匹配电阻n例4n节点1的电压波形n左：原图；右：放大图(file平行多导线4.pl4;x-vart)v:10.00.20.40.60.81.0[ms]-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.0[MV](file平行多导线4.pl4;x-vart)v:10246810121416[us]-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.0[MV]n例4n节点3的电压波形n左：原图；右：放大图(file平行多导线4.pl4;x-vart)v:3Av:3Bv:3C0.00.20.40.60.81.0[ms]-2.2-1.8-1.4-1.0-0.6-0.20.2[MV](file平行多导线4.pl4;x-vart)v:3Av:3Bv:3C03691215[us]-2.2-1.8-1.4-1.0-0.6-0.20.2[MV]n例4n节点B1的电压波形n左：原图；右：放大图(file平行多导线4.pl4;x-vart)v:B10.00.20.40.60.81.0[ms]-120-100-80-60-40-20020[kV](file平行多导线4.pl4;x-vart)v:B105101520253035[us]-120-100-80-60-40-20020[kV]n例4n比较添加匹配电阻后的波形变化。n想想为什么会发生变化？n例5：雷击线路挡距中央n(1)基于例4进行更改n(2)雷电流源改为-30000An(3)加入杆塔模型及绝缘子U-50%闪络模型（用压控开关，U-50%=1385000kV）n求：n(1)无绝缘子闪络模型时的平行多导线两端电压；n(2)有绝缘子闪络模型时的平行多导线两端电压；n(3)比较以上两者区别。n例5n例5n横担长度依据例3的LCC来设置；n主干上部为11m，下部为23m；n波阻抗为150Ω；n波速为光速。n绝缘子U-50%闪络模型使用压控开关，具体参数见helpn无绝缘子闪络模型n例5n节点1的电压