免费使用的电磁暂态分析程序 7 i9 p( L) M. n5 f- e$ M. ]+ @+ d
——ATP-EMTP程序介绍 / j* z, h$ M& K& R$ n C; y7 M
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徐 政 6 y5 |# Y- X+ ?9 U
0 L* [. S2 \6 ?7 \! X8 \5 @- @( S 7 I& S9 y* P a6 A& J8 A; XAN INTRODUCTION TO ATP-EMTP # m% e3 \7 u H . I# ~/ ~, O8 U$ [4 D. C. X, X6 E; u: I, ]0 u, S4 y& |8 M) m
Xu Zheng ( B+ x- d0 e8 q6 S3 |! q! k
0 N+ y1 O) _6 S, O3 I9 y# E! mZhejiang University $ H/ o6 J, h) ^, c% O; h0 T5 B ( ~ i# ^6 ?1 ~Hangzhou, 310027, China 1 c) [, D* x) P! b( m
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4 R7 C4 S6 ?7 v3 ?! h1 ATP-EMTP的发展历史 / T8 V5 j* ~! a( ~5 n
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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。 & U1 J+ N$ R: P4 P( P, E ; G+ s, K. ^0 W9 h& \ B0 P6 E 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（publicdomain 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。 ! f& Z* J7 x! I& ?+ Q- j0 j 8 S' n9 M5 x, S8 G" G 1984年初，DCG的工作已对免费使用EMTP构成威胁，原BPA EMTP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，ATP程序正式诞生于1984年秋。 ) G$ r6 @) M- q' y; j' t0 r8 ?
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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)、澳大利亚EMTP用户协会、南非EMTP用户协会、日本EMTP用户协会 (JAUG，Japanese ATP User Group)、韩国EMTP委员会（Korean EMTP Committee）以及中国台湾EMTP用户协会（包括香港和新加坡）。 * R$ @& A) B* h- i% g
/ I3 i) u( g9 l+ ]9 o8 n6 o. U2 ATP-EMTP的功能 * o0 x+ }3 X, u1 R2 p6 W
1 k9 l: p1 ]; [# z3 D* X 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。 4 _/ T+ `/ Q! a. [& V- T% S- v9 w+ { v- u& f J
目前，ATP-EMTP的数学模型包括如下几种： ; l3 y! v. K6 Y8 s1 f s8 X3 O8 e# ], ]* c3 g7 t0 o$ C
· 集总参数电阻R、电感L和电容C； : V0 Z5 ]& y! d( U4 L- r / \0 q& `" B" r, @ D" ~, _ · 多相PI等值电路； 4 Y* m2 f1 k8 k: K& |
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· 多相分布参数输电线路； 7 R- ?! `% O k$ d. e
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· 非线性电阻，这里v-i特性曲线是单值的； . M$ l& A! A) i4 d2 R1 ?$ Q K+ }3 G' q R1 Z, D2 y& I6 E
· 非线性电感器，既可模拟常规的单值特性曲线，也可包括剩磁和磁滞； ) y: D. @9 y* p
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· 时变电阻； ) F$ N! ]# W& b W
3 w1 a3 o2 d- Y' p* c · 开关，用来模拟断路器、火花间隙及其它网络联接的改变，二极管和晶闸管也包括在内； H/ H( X% [# K* v1 {$ M0 l
% }' F7 r3 ?6 U · 电压和电流源，除了标准的数学函数波形外，用户还可用FORTRAN或TACS来定义波形； 8 O! k7 }7 G4 s% ^, S. y' U
3 S' G- I; H( }% ^6 u( O · 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。 7 j7 ^8 w a, _7 T7 b
1 f; V9 S8 C+ N' j! u · 控制系统可以用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。 % h* a! ~% ?7 t- B ( ~% i+ K* k2 c, G6 u! w ATP-EMTP还配备有比TACS更灵活、功能更强的通用描述语言MODELS。MODELS在ATP-EMTP中的作用主要可归纳为如下几个方面： + [( {. V+ r" r# S/ y, L$ _ E* ], u6 U7 U
· 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； . C) C2 H8 z% F: |. n
: t( [9 U5 @$ v# a- X · 具有完整程序语言的灵活性而不需要在编程级（programming level）上与ATP程序相互作用； - z: n3 u, j# P, J- d/ K
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· 不但可以描述元件是如何运行的，而且可以描述元件的初始状态是如何建立的； " L6 O% J' n' n9 X 7 N }$ U) C6 r · 在模拟级（modeling level）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。 # q" J1 J2 r! k0 E) t: e( c3 l$ g3 a' @" L
ATP-EMTP还配备有图形输入程序ATPDrawTM，目前最新版是1.4版。ATPDraw 1.4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所需要的电路模块。 k) b. M9 N8 R" d / Y' U& B) e7 V$ a3 ATP-EMTP的使用许可证 ; V$ a) W8 K- e/ A5 _1 g
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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。下面介绍北美、欧洲和日本EMTP用户协会的网址，用户可在这些网址上下载许可证表格及相关信息。 2 |) i2 V! R" V
3 _. ^& ]: T; e · Canadian/American EMTP User Group的网址为： 0 O1 q9 ?7 }" Q* V& N- ~( k: ~, u
World-Wide Web: http://www.ee.mtu.edu/atp - `9 [4 j. P. m3 s* v
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发表于 2006-7-24 21:31:30
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