电磁暂态程序

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  电磁暂态程序又叫做ATP程序(TheAlternativeTransientsProgram)是目前世界上电磁暂态分析程序(EMTP)最广泛使用的一个版本,ATP-EMTP程序几乎可为世界上的每一个人所免费使用,并可在大多数类型的计算机上运行。

  电磁暂态程序(EMTP,Electro-Magnetic Transient Program)是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件。它包含通过现场测试证实的用于变压器相传输线的模型、各种电机、二极管、晶闸管和开关、控制器等模型,是电力系统中高压电力网络和电力电子仿真应用最广泛的程序,侧重于系统的运行情况而不是个别开关的细节。

  在1984年以前的十多年里,属于美国能源部的邦维尔电管局(BPA)主导了EMTP程序的开发工作,它在人力和财力上对EMTP程序的开发工作给予了极大的支持。当时的工作属于公共域内(public domain work),其成果可以免费提供给任何一个感兴趣的团体。1984年以后,EMTP程序主要分为两支,一支以DCG(EMTP Development Coordination Group,1982年由北美6个大型电力机构组成)/EPRI(美国电力科学研究院)为代表,试图将EMTP程序商业化(以下称其为商业化的EMTP);另一支即ATP-EMTP,它继续保持EMTP程序的可免费使用性,但为了防止其成果被商业化的EMTP所利用,ATP-EMTP不属于公共域内。 现在有几种EMTP版本以用于个人计算机,如Micro Tran、ATP等。所有版本的程序都具有BPA(美国邦纳维尔电力局,Bonneville Power Administration)的EMTP原版的大部分功能。

  1984年初,DCG的工作已对免费使用EMTP构成威胁,原BPAEMTP的开发者之一Dr.W.Scott Meyer为了维护EMTP的可免费使用性,于1984年2~3月份,终止了12年的EMTP开发合同,并将他所有的业余时间用来开发一个富有生命力的替代程序即ATP,ATP正式诞生于1984年秋。 ATP程序(The Alternative Transients Program)是目前世界上电磁暂态分析程序(EMTP)最广泛使用的一个版本,ATP-EMTP程序几乎可为世界上的每一个人所免费使用,并可在大多数类型的计算机上运行。

  EMTP程序的基本功能是进行电力系统仿真计算,典型应用是预测电力系统在某个扰动(如开关投切或故障)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。另外,EMTP程序也广泛应用于电力电子领域的仿真计算。

  ATP-EMTP还配备有图形输入程序ATPDrawTM,目前最新版是1.4版。ATPDraw1.4是一个32位程序,可以在Windows95/NT下运行。ATPDraw作为ATP-EMTP的一个前处理程序,最终生成一个格式正确的ATP-EMTP的数据输入文件。目前ATPDraw支持70个标准元件和28个TACS模块,同时也支持MODELS,用户可以根据自己的需要创建?枰?牡缏纺?椤?

  ●动态旋转电机,除了模拟最常用的三相同步电机外,还可模拟单相、二相和三相感应电机和直流电机。它与TACS控制系统模型相联接,从而可模拟电压调节器和调速器等的动态特性。

  控制系统模型可以用TACS(Transient Analysis of Control Systems)来实现,允许不同种类的非线性和逻辑运算。控制系统的输入和输出可以和EMTP的电网络相接口。

  ATP-EMTP还配备有比TACS更灵活、功能更强的通用描述语言MODELS。其作用主要可归纳为如下几个方面:

  ●提供一种用来开发电路和控制元件模型的工具,这种电路和控制元件模型难以用ATP和TACS中现有元件模型来实现;

  ●具有完整程序语言的灵活性而不需要在编程级(programminglevel)上与ATP程序相互作用;

  ●在模拟级(modelinglevel)上,通过电压、电流和控制信号建立与ATP的标准程序接口,而不需要在编程级上通过变量、公用数据区和子程序与ATP相接口,这使得将ATP与外部程序相连接时不必知道ATP内部是如何运行的,也不必改变ATP的源程序。

  EMTP基于梯形积分规则,用伴随模型作为动态元件,用节点法建立方程,用稀疏矩阵和LU因式分解法来解代数方程。积分步长于用户指定,并在整个仿真中保持不变。

  和SPICE不同的是,SPICE中的开关用非线性电阻表示,而EMTP中的开关则表示为:当断开时为开路;接通时为短路,将两个相关联的节点合并为一个。EMTP有一称之为TACS和一个称之为MODEL的模块对控制器仿真。

  尽管ATP-EMTP是一个可免费使用的软件,但它不是公共域内的软件。ATP的工作属于ATP程序开发人员的个人财产,ATP的版权属于加拿大/美国EMTP用户协会,获取和使用ATP程序必须通过授权,即取得许可证。原则上说,取得ATP程序的使用许可证要通过加拿大/美国EMTP用户协会的批准,但目前加拿大/美国EMTP用户协会已授权世界上多个EMTP用户协会代理此事。

  EMTP是一个不断发展的软件,拥有不断发展的大量资源,因此成为美国电力系统和电子电力仿真方面的工作标准。到目前为止,在世界上已形成了多个ATP-EMTP程序的用户协会,这些用户协会通常按地域划分,包括:

  ●加拿大/美国EMTP用户协会(Canadian/American EMTP User Group)、

  ●拉丁美洲EMTP用户协会(Latin American EMTP User Group)、

  ●欧洲EMTP用户协会(EEUG,European EMTP-ATP User Group)、

  有关ATP-EMTP的技术资料大多可以通过Internet获得。有多个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。另外,各EMTP用户协会都鼓励和支持取得使用许可证的用户之间交流使用经验和交换最新资料。

  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,该Maillist已成为全球ATP-EMTP用户请教问题、交流经验、发布信息和与程序开发者联系的最好场所。任何取得ATP使用许可证的用户都可以加入Maillist。