ATPDraw使用方法及心得

ATPDraw的使用心得什么是ATP？ATP程序〔TheAlternativeTransientsProgram〕是目前世界上电磁暂态分析程序〔EMTP(TheElectromagneticTransientsProgram))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。ATP可以做哪些？通俗地说ATP程序可以模拟和分析接地、雷击线路故障、短路故障、断路器跳闸过电压、闭合过电压、开断小的感性电流、变压器冲击电流、暂态恢复电压、线路甩负荷过电压、输电线路工况运行分析、暂态故障选线、高压直流输电系统过电压分析ATP中模块有哪些？ATP可以运行在window7下提供许多模型，包括电源模块〔交流、直流、冲击波、雷电流等〕、测量模块〔电压测量仪、电流测量仪、三相换位原件等〕、线性支路〔电阻、电感、电容、RLC串联等〕、非线性支路〔时变原件、非线性电阻电感等〕、架空线路模型〔集中参数、π型参数、频率相关参数〕、开关、电机，变压器，避雷器等常用电器模型。ATP仿真具体流程？翻开ATP，建立仿真模型，点runATP开场仿真，仿真后点runplot可以看仿真结果图，点Plot*y可以看出仿真图中具体数据。ATP可以将数据导出进展后期处理。ATP常见仿真错误？ATP仿真中常见的错误可能出现在：ATP仿真模拟时时间的设定〔暂态时间过程很短〕，接地的处理，LCC模型参数的设置，数据的溢出错误。如果你在ATP仿真中，出现仿真错误，请仔细修改模型中参数设置！软件及更多资料获得地址：item.taobao./item.htm"spm=a1z10.3.w4927.4.A3DsYM&id=ATPDraw的使用方法目录前言ATPDraw的操作步骤2.1起动2.2设定2.3选择元件和输入参数2.4辅助操作2.4.1连接2.4.2移动2.4.3复制2.4.4旋转2.4.5节点赋名2.5ATP的执行2.6计算结果的输出2.6.1图形输出2.6.2文本输出ATPDraw的元件菜单3.1探针和相接续器3.2线性支路3.3非线性支路3.4架空线路/电缆3.4.1集中参数3.4.2带集中电阻的分布参数线路3.4.3自动计算参数的架空线路/电缆模型3.5开关3.6电源3.7电机3.8变压器3.9控制系统3.9.1信号源3.9.2传递函数块3.9.3特殊装置3.9.4初始化3.10频率相关元件3.11复制ATPDraw的应用实例4.1系统结线图4.2参数计算4.3建模4.4计算ATPLauncher完毕语附录1用创立14相〔同塔4回路〕线路LCC模型的方法1.前言ATP-EMTP是目前应用得最为广泛的电磁暂态计算的标准程序。从概念讲，EMTP可应用于任何电路的电磁暂态现象计算。但是另一方面，因为它的庞大功能，在只有固定格式的文本输入方式时，它的应用相当困难。许多电力技术人员虽然知道ATP-EMTP的潜在应用价值，但苦于入门困难，迟迟不敢尝试ATP-EMTP的应用。ATPDraw就是为了解决这个问题而开发的，它是建立计算模型用的人机对话图形接口。ATPDraw准备了电力系统各种元件的图符，点击这些图符，可翻开相应的图框，输入有关参数。连接这些图符，可构成所需要的电路。各个元件的图框都带有帮助功能，提示各参数的定义。ATPDraw还具有设定时间步长、计算时间、输出要求及各种特殊要求〔如频率扫描〕的功能。ATPDraw生成文本输入文件，执行ATP时实际上还是通过文本输入文件。有了这个工具，使ATP-EMTP的利用大大方便了。但是，ATPDraw功能烦多，对初学者来说其利用仍有一定困难。本手册是为了便于初学者掌握ATPDraw的使用方法而编制的，它在介绍ATPDraw根本操作和功能的根底上通过实例让初学者熟悉ATPDraw的应用。关于ATPDraw的详细介绍请查阅ATPDrawUsers’Manual。ATPDraw的根本操作起动双击ATP/atpdraw目录下的atpdraw.e*e可翻开如下列图所示的窗口。图1ATP/atpdraw的起动窗口点击图1的○中的按钮，可翻开如下列图所示的新建文件窗口。图2ATP/atpdraw的新建文件窗口2.2设定选择图2菜单栏中的ATP→Settings，建立各种设定用的对话框。图3计算条件图图3计算条件deltaT：时间步长[s]。Tma*：计算终止时间[s]。*opt：0或空白时，电感元件的单位为mH；填入频率时，电感元件的单位为ohm。Copt：0或空白时，电容元件的单位为μF；填入频率时，电容元件的单位为μmho。选择Timedomain：暂态计算。选择Frequencyscan：频率扫描。图4输出条件选择图4输出条件选择PowerFrequency：指定系统频率。图4是设定输出条件用的对话框。Printfreq：指定文本输出频率。Plotfreq：指定图形输出频率。选择Plottedoutput：有图形输出。选择Networkconnectivity：输出节点连接表。选择Steady-statephasors：输出稳态计算结果。选择E*tremalvalues：输出极大值和极小值。选择E*traprintoutcontrol：改变输出频率。选择Auto-detectsimulationerrors：在画面输出错误信息。图5开关和通用电机用图图5开关和通用电机分布时使用统计开关还是规律化开关。如有通用电机，在该对话框指定初始化方法、所用的单位制和计算方法。图6是指定数据卡排列方式和附加要求用的对话框。图7是管理MODELS变量名的对话框。图8是设定参数值的对话框。图6数据卡的图6数据卡的次序和附加要求图7MODELS变量名图8参数值图9元件菜单图9元件菜单将光标移至图2的空白局部，并点击右键，将出现图9所示的菜单。从菜单中选择目标元件后，将在空白局部的中心出现该元件对应的图标，如图10所示。双击图标，将出现输入该元件参数用的对话框，如图11所示。然后按照Help的提示输入各参数。在所有参数输入完毕后，点击OK，完毕该元件的建模。图10图10元件图标图11元件参数2.4辅助操作2.4.1连接如图12所示，光标置于一个元件的端子，按下左键，将引线拖至另一个元件的端子，释放左键后再点击左键，完毕连接的操作。图图12元件的连接连接连接2.4.2移动将光标移至目标图标，点击左键，确定选择对象〔在该图标外围形成方框，以下同〕，按下左键，将该图标拖至希望的位置，然后释放左键，完毕移动的操作。2.4.3复制将光标移至目标图标，点击左键，确定选择对象。然后，点击图13的○中的按钮，复制目标图标。复制图标和原图标是重叠在一起的，按下左键，将复制图标拖至希望的位置，释放左键，完毕复制的操作。图图13复制2.4.4旋转将光标移至目标图标，点击左键，确定选择对象。然后，点击右键或点击图14的○中的按钮，旋转目标图标。每点击一次，顺时针旋转900。图图14旋转图图15节点名2.4.5节点赋名将光标移至目标节点，点击右键，生成图15所示的节点赋名用对话框。在该框可填入节点名〔6个符号之〕，并可指定是否显示节点名。如该节点是，则不需填写节点名，但需选择Ground栏。如没有对节点赋名，程序将自动给节点赋名。2.5ATP的执行选择图2菜单栏中的ATP→runATP，可生成文本输入文件〔.ATP文件〕，并执行ATP。如选择图2菜单栏中的ATP→MarkFileAs，则只生成文本输入文件〔.ATP文件〕，而不执行ATP。2.6计算结果的输出2.6.1图形输出选择图2菜单栏中的ATP→Plot*Y，可输出用波形表示的计算结果〔.pl4文件〕，2.6.2文本输出选择图2菜单栏中的ATP→EditLIS-file，可生成文本表示的计算结果〔.lis文件〕，文本输出文件重复文本输入文件的容，并用表格形式输出暂态计算结果，给出警告信息和错误信息，还可输出电路的节点连接表、稳态计算结果〔复数表示〕和暂态过程的极值。ATPDraw的元件菜单ATPDraw的元件菜单如图9所示。为了构筑各种计算电路，ATPDraw准备了各种各样的电力系统元件。TPDraw的元件菜单中，还有输出用的各种探针、单相表示和三相表示的转接器及线路换位器。3.1探针和相接续器[Probes&3-phase]注(1)节点电压探针[ProbeVolt](2)支路电压探针[ProbeBranchvolt](3)支路电流探针[ProbeCurr](4)指定TACS变量的输出[ProbeTacs](5)三相表示与单相表示的转接[Splitter](6)换位ABC→BCA[Transp1](7)换位ABC→CAB[Transp2](8)换位ABC→CBA[Transp3](9)换位ABC→ACB[Transp4](10)指定ABC相序的基准节点[ABCReference](11)指定DEF相序的基准节点[DEFReference]3.2线性支路[BranchLinear](1)电阻元件[Resistor](2)电容元件[Capacitor](3)电感元件[Inductor](4)RLC串联支路[RLC](5)3相耦合RLC支路[RLC3-ph](6)3相Y形连接[RLC-Y3-ph](7)3相Δ形连接[RLC-Δ3ph](8)有残留电压的电容[C:U(0)](9)有残留电流的电感[L:I(0)]3.3非线性支路[BranchNonlinear](1)折线表示的非线性电阻(时间滞后型)[R(i)Type99](2)折线表示的非线性电阻(补偿型)[R(i)Type92](3)时变电阻(时间滞后型)[R(t)Type97](4)时变电阻(补偿型)[R(t)Type91](5)折线表示的非线性电感(时间滞后型)[L(i)Type98](6)折线表示的非线性电感(补偿型)[L(i)Type93](7)磁滞曲线表示的非线性电感(时间滞后型)[L(i)Type96](8)磁滞曲线表示的非线性电感(时间滞后型)[L(i)Hevia98→96](9)指数函数表示的非线性电阻(补偿型)[MOVType92](10)指数函数表示的三相非线性电阻(补偿型)[MOVType3-ph](11)TACS控制的非线性电阻(补偿型)[R(TACS)Type91](12)带剩磁的、折线表示的非线性电感(时间滞后型)[Type98,init](13)带剩磁的、磁滞曲线表示的非线性电感(时间滞后型)[Type96,init](14)带剩磁的、折线表示的非线性电感(补偿型)[Type93,init]3.4架空线路/电缆[Lines/Cables]3.4.1集中参数[Lumped](1)单相或多相π型电路[RLCPi-equiv.1](2)多相耦合RL电路[RLCoupled51](3)对称分量表示的多相耦合RL电路[RLSym.51]3.4.2带集中电阻的分布参数线路[Distributed](1)换位线路用的Clarke模型[Transposedlines(Clarke)](2)不换位线路用的KCLee模型[Untransp.lines(KCLee)]3.4.3自动计算参数的架空线路/电缆模型[LCC](1)带集中电阻的分布参数线路[Bergeron](2)π型电路[pi](3)J.Marti频率相关分布参数线路模型[JMarti](4)Semlyen频率相关分布参数线路模型[Semlyen](5)野田频率相关分布参数线路模型[Noda](6)从既有pch文件建立LCC模型[ReadPCHfile]3.5开关[Switches](1)时控开关[Switchtimecontrolled](2)三相时控开关[Switchtime3-ph](3)压控开关[Switchvoltagecontr.](4)二极管[Diode(type11)](5)可控二极管[Valve(type11)](6)三极管[Triac(type12)](7)TACS控制开关[TACSswitch(type13)](8)测量开关[Measuring](9)统计开关[Statisticswitch](10)规律化开关[Systematicswitch]3.6电源[Sources](1)直流电源[DCtype11](2)单斜角波电源[Ramptype12](3)双斜角波电源[Slope-Ramptype13](4)交流电源[ACtype14](5)冲击波电源[Surgetype15](6)Heidler冲击波电源[Heidlertype15](7)Standler冲击波电源[Standlertype15](8)Cigre冲击波电源[Cigretype15](9)TACS控制电源[TACSsource](10)三相交流电源[AC3-phtype-14](11)不接地交流电源[ACUngrounded](12)不接地直流电源[DCUngrounded]3.7电机[Machines](1)同步电机[SM59](2)用通用电机表达的同步电机[UM1Synchronous](3)用通用电机表达的感应电机[UM3Induction](4)用通用电机表达的感应电机(双向励磁)[UM4Induction](5)用通用电机表达的单相感应电机[UM6Singlephase](6)用通用电机表达的直流电机[UM8DC]3.8变压器[Transformers](1)单相理想变压器[Ideal1phase](2)三相理想变压器[Ideal3phase](3)单相饱和变压器[Saturable1phase](4)三相饱和变压器[Saturable3phase](5)Y-Y铁式变压器[*Sat.Y/Y3-leg](6)三相变压器参数计算[BCTRAN](7)单相变压器参数计算[*FRM]3.9控制系统[TACS]3.9.1信号源[Sources](1)直流信号[DC-11](2)交流信号[AC-14](3)脉冲信号[Pulse-23](4)斜角波信号[Ramp-24](5)指定type-90、type-91、type-92、type-93信号源的相应节点、开关或电机部变量[CouplingtoCircuit]3.9.2传递函数块[Transferfunctions](1)一般型[General](2)积分型[Integral](3)微分型[Derivative](4)低通滤波器[Lowpass](5)高通滤波器[Highpass]3.9.3特殊装置[Devices](1)频率测量器[Freqsensor-50](2)继电器[Relayswitch-51](3)触发器[Levelswitch-52](4)延迟器[Transdelay-53](5)脉冲延迟器[Pulsedelay-54](6)数值采样器[Digitizer-55](7)用户定义非线性[Userdefnonlin-56](8)时序开关[Multiswitch-57](9)可控积分器[Continteg-58](10)简化微分器[Simplederiv-59](11)条件判断输出器[InputIF-60](12)选择输入器[Signalselect-61](13)采样和追踪器[Sampletrack-62](14)最小值和最大值选择器[Instmin/ma*-63](15)最小值和最大值追踪器[Min/ma*tracking-64](16)累加器和计数器[Acccount-65](17)有效值测量器[RMSmeter-66](18)Fortran语言表达式[Fortranstatements](19)指定Fortran语言表达式的输出流向[Drawrelation]3.9.4初始化(1)指定TACS变量的初始值[Initialcond.]3.10频率相关元件[Frequencyp.](1)频率扫描用交流电源[HFSSource](2)单相CIGRE负荷[CIGRELoad1ph](3)三相CIGRE负荷[CIGRELoad3ph](4)线性RLC[LinearRLC](5)Kizilcay频率相关支路[KizilcyF-Dependent]3.11复制(1)选择己定义的LIB文件，在ATP文件中增加$INCLUDE文[Library](2)选择己定义的LIBREF_1文件，建立单相参考支路[Ref.1-ph](3)选择己定义的LIBREF_3文件，建立三相参考支路[Ref.3-ph](4)选择己定义的SUP文件，在ATPDraw窗口增加新元件[Files](5)从标准元件库选择元件增加到ATPDraw窗口[Standardponent]注：[]是ATPDraw为该元件设定的名称ATPDraw的应用实例这里用单相接地故障计算的例子，说明如何用ATPDraw建立系统模型并进展计算。4.1系统结线图图图16系统结线图4.2参数计算(1)电源用3个单相交流电源表示。因系统线电压为V=275kV，故单相交流电源幅值为(2)短路电抗设短路容量Pb=15000(MVA)，则短路电抗为短路电感为(3)线路用π型电路表示，并且只考虑正序参数。设以275kV、10MVA为基准时，正序电阻为R=0.015%，正序电抗为*=0.08%，正序电纳为Y/2=27.5%，则π型电路的参数为(4)变压器设以300MVA为基准时，1次侧与2次侧间的短路电抗为21.63%；以90MVA为基准时，1次侧与3次侧间的短路电抗为17.41%；以90MVA为基准时，2次侧与3次侧间的短路电抗为9.60%。换算至10MVA基准时，因此，相应的电感值为另外，设2次侧中性点接地电阻为200Ω。(5)负荷设2次侧的负荷为100+j48(MVA)，则(6)单相接地故障用时控开关模拟。设0.2秒时发生接地故障。4.3建模(1)起动ATPDraw,翻开新建文件窗口，如图2所示。(2)选择图2菜单栏中的ATP→Settings，翻开设定用的对话框。先选择〞Simulation〞，如图17所示，填入相应参数。这里取时间步长为100µs，计算时间为1s。*opt和Copt均为零，表示所有的电抗的单位为mH，所有电容的单位为µF。然后选择〞Output〞，如图18所示，填入相应参数。这里，指定每500个时间步文本输出1次，每1个时间步图形输出1点。并输出节点连接表、稳态计算结果和极值。这里选择了Auto-detectsimulationerrors，因此如果计算有错误，将在屏幕输出错误容和错误编码。图18图18输出条件图17计算条件(3)建立电源模型将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择Sources→AC3-phtype14，建立三相交流电压源的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图19所示。然后点击OK键，完成三相交流电压源模型的建立。这里设A相电源相位为00，则B相和C相电源的相位自动设为-1200和1200。图图19电源参数(4)建立短路电抗模型将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC3-ph，建立三相串连RLC的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图20所示。然后点击OK键，完成短路电抗模型的建立。图图20短路电抗(5)建立线路模型将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择Lines/Cables→Lumped→RLCPi-equiv.1→3phase，建立三相π电路的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图21所示。R11=R22=R33=1.134Ω，L11=L22=L33=19.258mH，C11=C22=C33=0.2315μF。然后点击OK键，完成三相π电路模型的建立。图图21三相π电路(6)建立接地故障模型将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择Switches→Switchestime3-ph，建立三相时控开关的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图22所示。然后点击OK键，完成三相时控开关模型的建立。因是模拟接地故障，需指定该开关一端接地。如图23所示，双击○中的节点，翻开节点名赋值对话框，选择〞接地(Ground)〞，然后点击OK键，完成接地的指定。本算例是单相〔C相〕接地故障，也可只在C相连接一个接地时控开关，而不用三相开关。图图22三相时控开关(7)建立变压器模型图23开关接地将光标移至图图23开关接地菜单中选择Transformers→Saturable3phase，建立三相变压器的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图24所示。然后点击OK键，完成三相变压器模型的建立。这里，输入的各侧电压是确定变比用，因此也可以输入其他值，只要保持变比不变即可；不考虑励磁支路。图图24三相变压器图25一次侧中性点变压器一次侧中性点为直接接地。如图25图25一次侧中性点图标中的变压器一次侧中性点〔○中的节点〕，翻开节点名赋值对话框，选择〞接地(Ground)〞，然后点击OK键，完成接地的指定。变压器二次侧中性点为电阻接地。将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→Resister，建立单相电阻的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图26所示。然后点击OK键，完成电阻模型的建立。然后参照图23，双击该电阻图标的一端节点，翻开节点名赋值对话框，选择〞接地(Ground)〞，然后点击OK键，完成接地的指定。图图26中性点接地电阻变压器三次侧为Δ结线，为计算稳定，人为地让三个节点分别通过一样的大电阻接地。为此，将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC3-ph，建立三相串连RLC的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图27所示。然后点击OK键，完成高电阻模型的建立。然后参照图23，双击该图标的一端节点，翻开节点名赋值对话框，选择〞接地(Ground)〞，然后点击OK键，完成接地的指定。图图27高电阻(8)建立三相负荷模型采用电阻和电抗并联的形式。将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC-Y3-ph，建立Y结线RLC的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图28所示。然后点击OK键，完成三相负荷的电阻局部模型的建立。图图28三相负荷的电阻将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC-Y3-ph，建立Y结线RLC的图标。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，输入各参数，如图29所示。然后点击OK键，完成三相负荷的电抗局部模型的建立。图图29三相负荷的电抗Y结线RLC图标的粗线端接变压器，细线端表示中性点。参照图23，分别双击Y结线RLC图标细线端的节点，翻开节点名赋值对话框，选择〞接地(Ground)〞，然后点击OK键，完成这两个Y结线RLC中性点接地的指定。(9)建立计算模型以上建立了所有元件的模型。然后参照2.4节的辅助操作〔旋转、移动和连接〕，作成图30所示的计算模型。图图30计算模型图31计算模型图31计算模型为了观察计算结果，在需要的场所设置电压或电流探针。将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择Probes&3-phase→ProbeVolt，建立节点电压探针。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，将该探针设为三相用，如图31图32图32计算模型将光标移至图2的空白局部，并点击右键，从菜单中选择Probes&3-phase→ProbeCurr，建立支路电流探针。双击该图标，翻开输入参数用的对话框，将该探针设为三相用，如图32所示。然后插入希望测量的支路。(11)文件的保存探针设置完毕后，取名保存〔点击下列图○中的按钮〕。最终的计算模型如图33所示。图图33文件保存4.4计算(1)执行ATP选择图33菜单栏中的ATP→runATP，执行ATP。图34表示节点名图34表示节点名(a)表示节点名在本算例中，所有的节点名都是ATPDraw自动指定的。为了观察电压和电流，需要知道ATPDraw指定的节点名。方法一：选择图33菜单栏中的View→Options…→Nodename，然后点击OK键，表示所有的节点名。方法一会出现很多重复的节点名。方法二：双击希望表示节点名的节点，翻开节点名赋值对话框，如图34所示。选择〞Display〞，然后点击OK键，显示该节点名。图35是采用方法二，表示各节点名后的计算模型。图图35表示节点名的计算模型(b)文本输出结果选择图33菜单栏中的ATP→EditLIS-file，翻开.lis文件，如图36所示。图图36lis文件(c)图形输出结果选择图33菜单栏中的ATP→Plot*Y，翻开.pl4文件，如图37所示。图图37pl4文件图37中，V表示电压，C表示电流。例如要显示变压器一次侧电压波形，可先在Variables框选择V:*0008A、V:*0008B和V:*0008C，然后点击Plot按钮，显示电压波形，如图38所示。图图38变压器一次侧电压波形点击图38右图的○中的按钮，可改变坐标。点击同图的○中的按钮，可建立标尺、读取各时间点的变量值。而点击同图的○中的按钮，可书写标题。点击图38左图的○中的按钮，然后点击同图中的Load按钮，可在同一窗口増加其他的pl4文件，便于比拟。ATPLauncher图39ATPLauncher图39ATPLauncherATPLauncher的功能。选择图2菜单栏中的ATP→ATPLauncher，可翻开ATPLauncher的图形框，如图39所示。ATPLauncher具有(1)文本文件的输入及文本文件和图形文件的输出的管理、(2)ATP的执行、(3)数组的扩容、(4)设定部变量值等功能。ATPLauncher的前二亇功能为ATPDraw所兼有。第4个功能与程序有关，用户不应随意改动部变量值。这里只介绍ATPLauncher的扩大数组容量的功能。假设计算模型中有大量的分布参数元件，或者时间步长取得很小，储存分布参数线路履历值的数组就会超出规定的大小。在lis文件中