电磁暂态仿真模型emtp
电气专业论文-直流换流站极控EMTP模型设计与研究
摘要数值计算仿真方法主要是基于H.W.Dommel的经典电磁暂态理论。
根据Dommel 的理论，所以储存元件都可用梯形积分法将描述其支路特性的微分方程转化为一个电阻并联一个电流源的计算机离散模型。
本文对数值仿真中的基本问题进行了理解性分析，并利用仿真工具EMTP对一典型背靠背直流输电系统进行建模，论文介绍了建模的过程和相关的理论分析。
对系统中的脉冲时序、触发滞后角α、关断越前角γ等进行了系统的阐述，作为毕业设计的重点二次系统部分,为了更为熟悉EMTP的编程方法在这个基础上增加对电源的对时，完善了二次系统的控制功能。
经过上述对试验方案和实验结果的归纳总结，可以得出结论：此次所建EMTP 模型，能够满足一般背靠背直流输电系统的模型建立，并进行数值仿真暂态分析，是可行的。
AbstractLectromagnetic transient simulation is based on concepts introduced by H.W.Dommel in his classic paper of 1969. According to the Dommel algorithm, all passive components within the network can be converted to an equivalent resistor in parallel with a current source applying the trapezoidal rule of integration.We have an analysis of numerical simulation in this paper, and we also use a tool of numerical simulation named EMTP to build a model of the back-to-back HVDC system. The conduct and actions graduate the design's point subsystems are part of, for the sake of more for acquaint with the EMTP program’s method to inc rease on this foundation to control, perfectly second subsystems of power supply function.After we concluded the experiment-result we can receive the conclusion: the EMTP-model we created can content a generic model of back-to-back HVDC and analysis the numerical simulation of the system-electromagnetic-transient. that is we can do.key words: HVDC power transmission back-to-back HVDC numerical simulation electromagnetic transient目录1 绪论 (6)1．1 直流输电的发展及特点 (6)1.2 国内外直流输电仿真的研究现状 (7)1.3 论文的主要内容 (8)2 直流输电基本原理及控制部分时序分析 (9)2.1 直流输电的基本原理 (9)2.2 直流输电系统控制部分分析 (9)2.3 直流输电系统时序分析 (11)2.4 小节 (12)3 电磁暂态理论EMTP数学建模 (13)3.1（Bergeron-Dommel）模型介绍 (13)3.2（Bergeron-Dommel）模型分析 (13)3.2.1 电阻R (13)3.2.2 电感L (13)3.2.3 电容C (14)3.3 分布参数输电线路的贝杰龙等值计算电路 (15)3 小结 (18)4 EMTP的建模方法 (19)5 背靠背直流输电系统的EMTP仿真建模 (20)5.1 一次系统的模型介绍 (20)5.2 二次系统EMTP建模 (20)5.2.1 二次系统建模总的流程 (20)5.2.2自然换相时刻的得出 (21)5.2.3电压过零的判断 (22)5.2.4脉冲源的产生及阀组控制的形成 (23)5.2.5逆变侧二次系统控制TACS信号 (25)5.2.6脉冲延时时间的选择 (25)5.3 小结 (26)6 数据结果和结论 (27)6.1 原始数据与数据结果 (27)6.2 小结 (29)总结 (30)致谢 (32)附录（EMTP源程序）： (33)引言随着国民经济和国防建设的发展，工业生产自动化程度的不断提高，要求直流换流站极控EMTP具有更高的动态特性，较大的过载能力，更宽的调速范围，较低的转动惯量，不断提高产品的可靠性，耐用性与主要技术经济指标；在某些场合则要求提高大型直流的功率；要求发展更多能适应特种用途和在特殊环境条件下使用的直流换流站极控EMTP。
实时数字仿真器
实时数字仿真器（RTDS）介绍由于电力系统的特殊性，对很多故障处理方法不可能进行现场的实际模拟运行分析，只能借助于计算机仿真手段。
数字仿真系统具有独特的灵活性、试验的可控制性和准确的可重复性及系统试验的安全性和经济性等诸多优点，使得数字仿真系统得到广泛的应用。
数字仿真系统分为两种：非实时数字仿真软件和实时数字仿真器。
1.1非实时数字仿真软件常用的仿真工具大多为非实时的仿真程序。
下面介绍国内外应用最广泛的两种软件。
1.1.1电磁暂态仿真程序/电磁暂态分析软件(ATP/EMTP)EMTP（electromagnetic transients program）是加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析。
它的典型应用是预测电力系统在某个扰动（如开关投切或故障）后一些特定变量随时间变化的规律，将EMTP的稳态分析和暂态分析相结合，可以作为电力系统保护设备实验的有力工具。
ATP（alternative transients program）是EMTP的免费独立版本。
1.1.2电力系统计算机辅助设计/直流电磁暂态程序（PSCAD/EMTDC）Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC(electromagnetic transients including DC)的初版，这是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD(power system computer-aid design)是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分的可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。
1.2实时数字仿真器（RTDS）RTDS(real-time digital simulator)是计算机并行处理技术和数字仿真技术发展的产物，是由加拿大Manitoba高压直流(HVDC)研究中心开发的专门用于实时研究电力系统的数字动模系统,该系统中的电力系统元件模型和仿真算法是建立在已获得行业认可，且已广泛应用的EMTDC基础上的，是EMTDC的实时化，仿真，频率响应精确到3000Hz。
免费使用的电磁暂态分析程序_ATP_EMTP程序介绍
免费使用的电磁暂态分析程序——ATP -E M TP 程序介绍徐 政浙江大学电机系,310027杭州AN INTROD UCT I ON T O ATP -E M TPXu Zheng Zhejiang U n iversity H angzhou ,310027,Ch ina1 A T P 2EM T P 的发展历史A T P 程序(T he A lternative T ran sien ts P ro 2gram )是目前世界上电磁暂态分析程序(E M T P )最广泛使用的一个版本,A T P 2E M T P 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。
在1984年以前的十多年里,属于美国能源部的邦维尔电管局(B PA )主导了E M T P 程序的开发工作,它在人力和财力上对E M T P 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(p ub lic 2dom ain w o rk ),其成果可以免费提供给任何一个感兴趣的团体。
1984年以后,E M T P 程序主要分为两支,一支以DCG (E M T P D evelopm en t Coo rdinati on Group ,1982年由北美6个大型电力机构组成) EPR I (美国电力科学研究院)为代表,试图将E M T P 程序商业化(以下称其为商业化的E M T P );另一支即A T P 2E M T P ,它继续保持E M T P 程序的可免费使用性,但为了防止其成果被商业化的E M T P 所利用,A T P 2E M T P 不属于公共域内。
1984年初,DCG 的工作已对免费使用E M T P构成威胁,原B PA E M T P 的开发者之一D r .W .Sco tt M eyer 为了维护E M T P 的可免费使用性,于1984年2～3月份,终止了12年的E M T P 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,A T P 程序正式诞生于1984年秋。
电力系统仿真软件介绍
电力系统仿真软件的分类较为复杂，按照不同标准可分为：实时与非实时，短时与长时间等不同种类，而各个仿真软件在功能上都具有综合性，只是侧重点有所不同，在报告的最后有各类仿真软件功能的比较，以下为较著名的仿真软件的介绍。
1 EMTDC/PSCADEMTDC是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，一般直接将其称为PSCAD。
使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能。
PSCAD/EMTDC基于dommel电磁暂态计算理论，适用于电力系统电磁暂态仿真。
EMTDC（Electro Magnetic Transient in DC System）即可以研究交直流电力系统问题，又能完成电力电子仿真及其非线性控制的多功能工具。
PSCAD由Manitoba HVDC research center开发。
2 PSAPACPSAPAC由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。
其包含多个模块，其中部分模块可以单独使用。
模块和功能如下：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。
LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。
IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。
TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。
DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。
LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。
电力系统电磁暂态仿真模型研究
电力系统电磁暂态仿真模型研究在电力系统中，电磁暂态是指由于电力系统运行过程中突发的故障、开关操作或外界干扰等原因引起的瞬态过程。
电磁暂态对电力系统的稳定运行和设备的安全性具有重要的影响，因此研究电力系统电磁暂态仿真模型成为了电力系统领域的热点问题。
一、电磁暂态仿真模型的概念和意义电磁暂态仿真模型是指通过计算机建立的电力系统暂态过程的数学模型，它能够模拟电力系统在受到突发干扰时的电气行为，包括电压、电流、功率等。
研究电磁暂态仿真模型的意义在于能够预测电力系统在各种故障或异常情况下的响应，优化电力系统的运行，并加强对各种电气设备的保护。
二、电磁暂态仿真模型的建立方法1. 电磁暂态仿真模型的数学基础电力系统电磁暂态的数学建模通常采用电磁场理论、电路理论和数值计算方法等。
通过建立节点电压方程、支路电流方程等数学模型，可以准确描述电力系统暂态过程中的电磁现象。
2. 电磁暂态仿真模型的建立步骤电磁暂态仿真模型的建立通常包括以下几个步骤：(1) 收集电力系统拓扑结构和参数数据。
(2) 建立节点电压方程和支路电流方程并求解。
(3) 根据计算结果进行系统状态评估和故障诊断。
三、电磁暂态仿真模型的应用领域1. 电力系统的故障分析与诊断电磁暂态仿真模型可以用于电力系统的故障分析与诊断，通过模拟各种故障情况下的电气行为，可以准确判断故障的类型和位置，并提供相应的故障处理建议。
2. 电力系统的保护与控制电磁暂态仿真模型可以用于电力系统的保护与控制策略的设计和优化。
通过模拟各种保护与控制方案，可以评估其对电力系统暂态过程的影响，并提供最优的保护与控制策略。
3. 电力设备的设计与改进电磁暂态仿真模型可以用于电力设备的设计与改进。
通过模拟电力设备在暂态过程中的电气行为，可以评估其受干扰的程度和稳定性，并提供改进设计的建议。
四、电磁暂态仿真模型研究的趋势随着电力系统的规模和复杂度的增加，电磁暂态仿真模型研究也面临着新的挑战和需求。
电力系统仿真软件介绍
电力系统仿真软件电力系统仿真软件简介一、PSAPAC简介: 由美国EPRI开发，是一个全面分析电力系统静态和动态性能的软件工具。
功能：DYNRED（Dynamic Reduction Program）：网络化简与系统的动态等值，保留需要的节点。
LOADSYN（Load Synthesis Program）：模拟静态负荷模型和动态负荷模型。
IPFLOW（Interactive Power Flow Program）：采用快速分解法和牛顿－拉夫逊法相结合的潮流分析方法，由电压稳态分析工具和不同负荷、事故及发电调度的潮流条件构成。
TLIM（Transfer Limit Program）：快速计算电力潮流和各种负荷、事故及发电调度的输电线的传输极限。
DIRECT：直接法稳定分析软件弥补了传统时域仿真工作量大、费时的缺陷，并且提供了计算稳定裕度的方法，增强了时域仿真的能力。
LTSP（Long Term Stability Program）：LTSP是时域仿真程序，用来模拟大型电力系统受到扰动后的长期动态过程。
为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。
VSTAB（Voltage Stability Program）：该程序用来评价大型复杂电力系统的电压稳定性，给出接近于电压不稳定的信息和不稳定机理。
为了估计电压不稳定状态，使用了一种增强的潮流程序，提供了一种接近不稳定的模式分析方法。
ETMSP（Extended Transient midterm Stability Program）：EPRI为分析大型电力系统暂态和中期稳定性而开发的一种时域仿真程序。
为了满足大型电力系统的仿真，程序采用了稀疏技术，解网络方程时为得到最合适的排序采用了网络拓扑关系并采用了显式积分和隐式积分等数值积分法。
SSSP(Small－signal Stability Program)：该程序有助于局部电厂模式振荡和站间模式振荡的分析，由多区域小信号稳定程序(MASS)及大型系统特征值分析程序（PEALS）两个子程序组成。
ATP-EMTP的简单使用
仿真步骤介绍与举例
1，2，点的电压波形如下：
仿真步骤介绍与举例
3点的电压波形如下：
仿真步骤介绍与举例
4点的电压波形如下：
仿真步骤介绍与举例
例3
10kV中性点绝缘系统发生单相接地故障的仿真模拟。 接地故障的用时间控制开关来模拟（在相电压最大值 时发生接地故障），电源内阻抗为0.4+j0.8欧姆，线路 单相对地电容为10.6uF。
单击左键确定连接，右键取消。
右键单击
打开“节点对话框”； 打开“元件对话框”； 旋转元件对象。
ATP程序的简单操作
左键按住不放
移动对象； 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
弹出“节点对话框”； 弹出“元件对话框”； 修改元件标签。
ATP程序的简单操作
电磁暂态程序 ATP的简单使用
➢ATP程序的简介 ➢ATP程序的使用 ➢仿真步骤介绍与举例 ➢总结
➢ ATP程序（The Alternative Transients Program）是目 前世界上电磁暂态分析程序（EMTP(The Electromagnetic Transients Program))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。
元件选择菜单的使用
鼠 标 移 动 到 Machines 选 项菜单后，出现的下级菜 单如左图。
这个模块主要是用来模拟 电机，包括同步电机和通 用电机。
所有的3相电机都是Y型 连接。
元件选择菜单的使用
鼠标移动到Transformers 选项菜单后，出现的下级 菜单如左图。
这个模块主要是用来模拟 变压器，包括单相和三相 变压器。
③ 在节点输入栏下方，是“标签”文字输入栏，这里输入 的内容会在屏幕上显示，同时也会写入电路文件中。标 签可移动。
雷电过电压研究中基于EMTP的配电线路模型建立与仿真研究
雷电过电压研究中基于EMTP的配电线路模型建立与仿真研究晋松浦，大沽野田，田明浅川和横山茂摘要—最近，对于配电线路防雷措施的重点已经转移到了直击雷事故上。
对于直击雷事故对策的研究，界内普遍使用了EMTP（电磁暂态仿真程序）进行数字仿真。
本文首先展示了一种在对缩小尺寸的配电线路模型进行脉冲测试下得到的配电线路的浪涌响应，这次试验使用了FDTD方法（时域有限差分法），通过比较证明，FDTD法得到的结果是充分准确的。
最后，本文说明了在EMTP模型中配电线路模型可以再现绝缘子上的过电压。
配电线路模型的参数值可以由脉冲试验或FDTD仿真结果来确定。
关键词—混凝土杆塔、直击雷事故、配电线路、EMTP建模、FDTD法、地线、雷电通道、雷电过电压和相线。
第一章简介架空输电线路上的雷电过电压可以大致分为两种：由附近雷击感应出的过电压和雷电直击架空线路产生的雷电过电压。
对于前一种过电压（通常叫做感应过电压）的保护措施已经相当完善了。
在日本，对于输电线路防雷措施的焦点已经转移到后一种过电压。
而对于这种过电压防护措施的研究常常使用EMTP（电磁暂态仿真程序）进行仿真。
因此，输电线路各个元件必须在EMTP中进行恰当的建模以此完成准确的仿真。
对于输电杆塔的建模来说，过去的研究往往只注重杆塔的波阻抗而忽略了地线和相线。
因此，本文首先展示了一种在对缩小尺寸的配电线路模型进行脉冲测试下得到的配电线路的浪涌响应，这种小尺寸的配电线路模型包括一根混凝土杆塔，地线，相线和雷电通道。
配电杆塔的波阻抗计算考虑了地线和相线的影响。
通过改变雷电流的波前时间，来模拟在配电线路的不同位置的感应电压。
脉冲试验使用了FDTD方法（时域有限差分法），通过比较证明，FDTD法得到的结果是充分准确的。
最后，本文说明了在EMTP模型中配电线路模型可以再现绝缘子上的过电压。
配电线路模型的参数值可以由脉冲试验或FDTD仿真结果来确定。
第二章在微尺寸配电线路模型下的脉冲试验A.实验装置图一展示了在试验中使用的微配电线路模型。