23电力系统科研应用软件3

NorthChinaElectricPowerUniversity2020年3月21日高亚静Email:[e-mail]电力系统应用软件第3章电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineeringNorthChinaElectricPowerUniversity电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering2020年3月21日高亚静Email:[e-mail]电力系统科研应用软件（三）NorthChinaElectricPowerUniversity3电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering目录第1章电力系统应用软件引论第2章电力企业应用软件第3章电力系统科研应用软件第4章电力系统应用软件上机第5章结束语NorthChinaElectricPowerUniversity4电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering目录3.1电力系统科学研究应用软件概述3.2电力系统分析综合软件包（PSASP）基础数据和潮流3.3电力系统分析综合软件包(PSASP)静态稳定和暂态稳定分析3.4电力系统计算机辅助设计/直流电磁暂态分析程序(PSCAD/EMTDC)NorthChinaElectricPowerUniversity5电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering目录3.5MATLAB软件3.6网络转矩机械控制软件(NETOMAC)3.7BPA程序3.8电磁暂态程序(EMTP)3.9以上各软件综合比较3.10其它相关的工程应用软件本章小结NorthChinaElectricPowerUniversity6电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(1)电磁暂态仿真是用数字计算方法对电力系统中从数微秒之间的电磁暂态过程进行仿真模拟。电磁暂态程序(electromagnetictransientsprogram,简称为EMTP)1987年以来，EMTP的版本更新工作在多国合作的基础上不断发展，中国电力科学研究院在EMTP的基础上开发了EMTPE。EMTP的功能与前述的加拿大Manitoba直流研究中心的PSCAD/EMTDC，德国的要门子的NETOMAC等和加拿大哥伦比亚大学的MicroTran相似。NorthChinaElectricPowerUniversity7电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(2)3.8.1简介EMTP程序主要用于电力系统中电磁暂态过程的计算,即用数值计算的方法模拟电力系统的电磁场暂态现象。目前的EMTP程序是在原美国邦纳维尔电力局（BPA）编制的电磁暂态过程序（Electro—MagneticTransientProgram）基础上，由W.sxottMeyer等进一步开发完善而形成的。ATP程序（TheAlternativeTransientsProgram）是目前世界上电磁暂态分析程序最广泛使用的一个版本，ATP-EMTP程序可在大多数类型的计算机上运行。到目前为止，在世界上有多个ATP-EMTP程序的用户协会，包括加拿大/美国EMTP用户协会(Canadian/AmericanEMTPUserGroup)，欧洲用户协会(EEUG),日本用户协会，韩国用户协会以及中国台湾用户协会等。NorthChinaElectricPowerUniversity8电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(3)3.8.1简介我国80年代引入EMTP程序，是在水电部计算机办公室的主持下从美国BPA电力公司引进1988年通过电力部引进了微机版电磁暂态计算程序ATP，它保留了BPA版本EMTP的全部功能，另有一些新功能。中国电力科学研究院根据中国国情进行安装、调试、修改以及功能开发，在全国范围内推广使用。完善了中文使用说明及有关技术资料，编制了人机会话式数据输入程序及ATP工作环境软件包目前该程序已移植推广到电力工业生产、设计、科研和教学以及航天航空等单位。电磁暂态计算分析程序的开发、应用和推广工作获得1996年电力部科技进步三等奖，1994年电力部科技进步二等奖和1995年国家科技进步三等奖。NorthChinaElectricPowerUniversity9电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(4)3.8.2EMTP结构和功能EMTP的结构是由电磁暂态计算程序，辅助支持子程序及绘图功能子程序组成。其中包括：CONVERT：磁饱和曲线转换子程序XFORMER：变压器阻抗矩阵子程序HYSDAT：磁滞线子程序ARRDAT：氧化锌避雷器子程序LINECONSTANT：线路参数计算子程序JMARTISETUP:线路参数与频率相关的计算子程序典型应用于预测电力系统在某个扰动(开关投切或故障)之后感兴趣的变量随时间变化的规律；将EMTP的稳态分析和电磁暂态分析相结合，可以作为电力系统谐波分析的有力工具。NorthChinaElectricPowerUniversity10电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(5)3.8.2EMTP结构和功能EMTP程序的功能：计算网络具有同一频率的稳态解，计算网络中交直流电源频率从fmin到fmax以步长△f变化时各个频率下的稳态解，以求得网络频率特性。计算网络的暂态过程，包括：各种电气设备和外来因素引起的暂态；由各种故障引起的故障暂态及由系统各种无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，如：换流站、静补偿控制暂态。计算发电机不同期并网时，机组轴系扭动力矩。EMTP还可以根据需要将计算中得到的各个暂态量（电压、电流）在某一时间区段内进行付立叶级数分解，得到各次谐波分量NorthChinaElectricPowerUniversity11电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(6)3.8.3EMTP的应用方向电力系统电磁暂态问题：电力系统暂时过电压(工频过电压)，操作过电压(甩负荷、合空载变、合空线)，故障过电压，暂态保护装置的综合选择，潜供电流、恢复电压，高压并联电抗器的选择，氧化锌避雷器选择电力系统的谐振过电压问题：计算由于磁性饱和元件造成的铁磁谐振问题机电暂态问题：汽轮发电机的轴系扭振问题，发电机组的次同步振荡问题NorthChinaElectricPowerUniversity12电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(7)3.8.4ATP-EMTP的技术交流有关ATP-EMTP的技术资料大多可以通过Internet获得。多个ATP-EMTP用户协会出版有自己的杂志，这些杂志记载了使用ATP-EMTP的经验及有关ATP-EMTP的最新信息。各EMTP用户协会都鼓励和支持取得使用许可证的用户之间的交流使用经验和交换最新资料通过Email获得EMTP技术的方法1991年在美国NorthDakotaStateUniversity由BruceMork教授建立了一个ATP-EMTP的Maillist。Maillist的功能是将收到的Email再转送给所有参加该Maillist的用户。目前参加ATP-EMTPMaillist的用户已超过600个，任何取得ATP使用许可证的用户都可以加入MaillistNorthChinaElectricPowerUniversity13电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.8电磁暂态程序(EMTP)(8)3.8.4ATP-EMTP的技术交流通过Email获得EMTP技术的方法向[e-mail]发一个Email，该Email的主题(subject)可以空白，Email的正文需在一行内写完，并且不能超过39个字符。正文内容为：SUBATP-EMTPYourFullNameInstitutioncountry，注意必须全用英文。返回确认信息回答OK即表示已加入该Maillist。如果要退出该Maillist，只须向[e-mail]发一个Email，内容为:SIGNOFFATP-EMTP即可NorthChinaElectricPowerUniversity14电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.9以上各软件综合比较(1)各种软件结构和功能特色EMTP软件包由电磁暂态计算程序，辅助支持子程序及绘图功能子程序组成电力系统电磁暂态计算电力系统的谐振过电压分析机电暂态计算提供一种用来开发电路和控制元件模型的工具，具有完整程序语言的灵活性而不需要在编程级与ATP程序相互作用，可以描述元件是如何运行的及元件的初始状态是如何建立的；NorthChinaElectricPowerUniversity15电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.9以上各软件综合比较(2)各种软件结构和功能特色PSCAD/EMTDC有项目文件的创建、电气主接线图元件参数FORTRAN90编译器，屏幕显示曲线，结果输出打印等环节。直流电磁暂态计算电力系统时域和频域计算仿真，典型应用于电力系统遭受扰动或参数变化时，各参数随时间变化的规律；高压直流输电，FACTS控制器的设计，电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算。配有图形输入程序PSCAD，实时曲线显示PLOT与MATLAB接口。强大的自定义功能支持子网嵌套的功能用户可以根据自己需要创建具有特定功能的电路模块具有“快照”功能NorthChinaElectricPowerUniversity16电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.9以上各软件综合比较(3)各种软件结构和功能特色NETOMAC进行潮流，短路，稳定，动态等值，电动机启动分析，参数辨识，机组轴系扭振，优化潮流等元件模型健全，这可说模拟电力系统几乎所有的元件。仿真频带宽；可模拟0.01Hz的雷电波过程参数辨识和优化，使用Quasi-Newton,ModifiedPowell和最小乘法。能在等式，不等式约束条件下对用户自定义的目标函数进优化，甚至还可以解决一些较难优化的数学问题NorthChinaElectricPowerUniversity17电气与电子工程学院SchoolofElectricalandElectronicsEngineering3.9以上各软件综合比较(4)各种软件结构和功能特色电力系统分析综合软件包(PSASP)由公用数据和模型的资源库，基于资源库的应用程序包，计算结果库和分析工具三层组成。如下功能：潮流计算，网损分析静态安全分析，暂态稳定，短路电流计算，静态和动态等值，最优潮流和无功优化，直接法暂态稳定，电压稳定，小干扰静态稳定可计算大