ATP-EMTP的应用讲解PPT.ppt
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1、,ATP-EMTP的应用,武汉大学 2009年11月18日20日,1. 电力系统暂态计算的特点,3,电力系统的暂态计算的特点,电力系统从一个稳定状态到另一个稳定状态的过渡过 程称作电力系统的暂态。通常负荷的波动、发电机出力 的波动之类的系统的微小变动不作为暂态考虑。 引起暂态的原因主要有: (1)雷击电力设备。 (2)短路等电气事故。 (3)断线等机械事故。 (4)断路器的投切操作,如线路充电、变压器充电、 重合闸、甩负荷等。 (5)隔离开关的投切操作,如母线投切等。,暂态的定义,4,电力系统数字仿真的分类,电力系统的暂态计算的特点,5,电力系统各种现象的变化速度和计算范围,电力系统的暂态计算
2、的特点,6,1. 制定试验电压标准。 2. 决定设备的绝缘水平。 3. 调查事故原因,寻找对策。 4. 计算过电压发生概率,预测事故率。 5. 检查设备的动作责能,如断路器的暂 态恢复电压和零点偏移。 6. 继电保护和控制设备的整定等等。,暂态仿真的目的,电力系统的暂态计算的特点,7,1. 频率范围广,从直流到数十兆赫芝。 下图是CIGRE对各种过电压的频率分类。,暂态仿真的特点,电力系统的暂态计算的特点,8,2. 元件模型因计算目的而异 以单相变压器为例,暂态仿真的特点,(a)工频过电压计算用,电力系统的暂态计算的特点,9,2. 元件模型因计算目的而异(以单相变压器为例),暂态仿真的特点,(
3、b)操作过电压计算用,(c)雷过电压计算用,电力系统的暂态计算的特点,10,3. 行波现象和分布参数 设幅值为I的正弦波电流以波速 300m/s传播,AB两点间距离 为300m。 两点电流的最大差值: 50Hz :3.1410-4I 100kHZ :0.628I 在高频领域,变电站的母线也 要考虑波的传播过程,并当成分 布参数线路处理。,暂态仿真的特点,电力系统的暂态计算的特点,11,4. 非线性元件和开关 在暂态计算中,需要考虑 元件的非线性和开关的动 作。最常见的非线性特 性,有变压器的励磁特性、 避雷器的电压-电流特性等。 开关也可以看成一种非线 性元件。 右图是避雷器的电压-电 流特性
4、。,暂态仿真的特点,电力系统的暂态计算的特点,12,5. 元件参数的频率特性 在暂态计算中,需 要考虑元件参数的 频率特性。最重要 的是线路参数的频 率特性。另外,变 压器参数也有频率 特性。,暂态仿真的特点,电力系统的暂态计算的特点,13,6. 时间跨度的要求 稳态计算的对象是一个时间断面,而暂态计算要 模拟一个时间过程。数字计算机不可能连续地模拟 暂态现象,只能在离散的时间点(步长t)求解,这 将会导致累积误差。避免这类误差的累积是暂态计 算程序的重要课题之一。 鉴于暂态模拟的上述特点,暂态模拟比稳态计算 不论是程序编制还是应用,难度都要大得多。,暂态仿真的特点,电力系统的暂态计算的特点,
5、14,(1)明确计算目的,确定主频率。 (2)确定作为计算对象的系统范围。 (3)所使用的模型是否合适(模型的前提条件和相关理论)? (4)选择的参数是否合适?分析各种参数值对计算结果的影响程度。 (5)计算结果是否符合定性的(从物理意义判断的)或者近似计算的预测结果。如果是事故分析,是否符合事故记录。,暂态仿真的注意事项,电力系统的暂态计算的特点,2. EMTP的介绍,16,全称: Electro-Magnetic Transients Program 世界上应用最为广泛的电磁暂态计算标准程序,EMTP的介绍,17,(1)1962年EMTP的创始人Dommel在他的博士论文中首次将水力学中流
6、体计算的Schnyder-Bergeron法用于电压和电流的行波计算。 (2)1966年Dommel就职美国邦纳维尔电力局,1968年完成EMTP的原型(约4000行)。 (3)1973年Scott Meyer接替EMTP的开发和管理工作。 (4)现有BPA-EMTP、ATP-EMTP和DCG-EMTP三个版本。 ATP-EMTP:无偿使用,在全世界拥有最多的用户。最新版本为第2.1版,源程序约21.8万行。图形接口为ATPDraw,最新版本为第5.4版。 DCG-EMTP:有偿使用,最新版本是2005年发行的RV版。图形接口为EMTPWorks。,EMTP的开发经过,EMTP的介绍,18,(
7、1)将潮流计算使用的节点导纳矩阵和稀疏矩阵处理方法用于暂态计算程序,通过求解逆矩阵来求各节点电压。 (2)在稳态计算时,EMTP把非线形元件当作线形元件,把具有分布参数的线路当作具有集中参数的型电路,通过求解下式所示的复数节点导纳方程式来求得各节点的复数电压。,EMTP的解法,EMTP的介绍,19,(3)在暂态计算时,EMTP采用梯形积分将微分方程式离散化,将所有的元件用等值电导和等值电流源表示。通过求解下式所示的节点方程式来求得各节点电压的瞬时值。,EMTP的解法,(4)将Schnyder-Bergeron法用于电压和电流的行波计算,成功地解决了分布参数线路的电路计算问题。,EMTP的介绍,
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