ATP入门教程.ppt

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1、电磁暂态程序电磁暂态程序 ATP的简单使用的简单使用ATP程序的简介程序的简介 ATP程序的使用程序的使用仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例总结总结 ATPATP程序（程序（The Alternative Transients ProgramThe Alternative Transients Program）是目前是目前世界上电磁暂态分析程序（世界上电磁暂态分析程序（EMTP(The ElectromagneticEMTP(The ElectromagneticTransients Program)Transients Program)最广泛使用的一个版本，最广泛使用的一个版本，ATP-E

2、MTPATP-EMTP程程序可在大多数类型的计算机上运行。序可在大多数类型的计算机上运行。EMTPEMTP程序的基本功能是进行电力系统仿真计算，典型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应用是预测电力系统在某个扰动(如开关投切或故障如开关投切或故障)之后感之后感兴趣的变量随时间变化的规律；将兴趣的变量随时间变化的规律；将 EMTPEMTP的稳态分析和电磁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。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，另外，EMTPEMTP程序也广泛应用于电力电子领域的仿真计算。程序也广泛应用于电力电子

3、领域的仿真计算。目前，目前，ATP-EMTPATP-EMTP的数学模型包括如下几种：的数学模型包括如下几种：集总参数电阻集总参数电阻R R、电感、电感L L和电容和电容C C；多相多相PIPI等值电路；等值电路；多相分布参数输电线路；多相分布参数输电线路；非线性电阻，这里非线性电阻，这里v-iv-i特性曲线是单值的；特性曲线是单值的；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；和磁滞；时变电阻；时变电阻；开关，用来模拟断路器、火花间隙及其它网络联接的改变，二开关，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

4、也包括在内；极管和晶闸管也包括在内；电压和电流源；电压和电流源；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。单相、二相和三相感应电机和直流电机。控制系统可以用控制系统可以用TACS(Transient Analysis of Control Systems)TACS(Transient Analysis of Control Systems)来实现，允许不同种类的非线性和逻辑运算。来实现，允许不同种类的非线性和逻辑运算。ATP程序的安装程序的安装ATPDraw的主窗口的主窗口 安装完安装完ATP

5、程序后，运行程序后，运行ATPDraw程序。其程序。其主窗口介绍如下：主窗口介绍如下：InstATP115.exeInstATP115_add.exeInstATP115_lib.exeATPLnchUpdate.exeATPDrawUpdate.exePl42mat.exeATP程序的安装顺序程序的安装顺序ATP程序的简单操作程序的简单操作ATP程序的简单操作程序的简单操作元件选择菜单的操作元件选择菜单的操作 当当在在电电路路窗窗口口的的空空白白处处单单击击鼠鼠标标右右键键时时，会会弹弹出出“元元件件选选择择菜菜单单”，在在该该菜菜单单中中选选择择所所需需元元件件插插入入电电路路中中。要要移

6、移动动元元件件，在在元元件件上上按按住住鼠鼠标标左左键键同同时时拖拖动动，将将元元件件移移至至新新位位置置后后，松松开开按按钮钮单单击击空空白白区区域域，撤销对元件的选择并确定其新位置。撤销对元件的选择并确定其新位置。元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n在电路窗口的空白处单击右键，显示该菜单，如下图所示在电路窗口的空白处单击右键，显示该菜单，如下图所示。测量仪，分相和换相元件测量仪，分相和换相元件线性和非线性的基本元件线性和非线性的基本元件 开关、电源、设备、变压器开关、电源、设备、变压器提供提供MODELS和和TACS组件组件 用户自定义元件用户自定义元件元件选择菜单的使用元件选择菜单的使

7、用n鼠标移动到鼠标移动到Probes&3-phase选项菜单后，出现的下级菜选项菜单后，出现的下级菜单如下图。单如下图。测量节点电压、测量支测量节点电压、测量支路电压、测量支路电流、路电压、测量支路电流、测量测量TACS值元件值元件分相元件分相元件换相元件换相元件ABC和和DEF元件参数的应元件参数的应用一般出现在用一般出现在6相电路中相电路中元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n鼠标移动到鼠标移动到Branch linear选项菜单后，出现下级菜单如下图。选项菜单后，出现下级菜单如下图。线线性性电电阻阻、电电容容、电电感感、RLC组合元件组合元件线性三相线性三相RLC元件元件有初值的线性电容

8、、电感元件有初值的线性电容、电感元件元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n鼠标移动到鼠标移动到Branch Nonlinear菜单后，出现下级菜单如下图。菜单后，出现下级菜单如下图。非线性电阻元件非线性电阻元件非线性电感元件非线性电感元件氧化锌避雷器元件氧化锌避雷器元件TACS控制的非线性电阻元件控制的非线性电阻元件有初值的非线性电感元件有初值的非线性电感元件元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n鼠标移动到鼠标移动到lines/cables选项菜单后，出现下级菜单如下图选项菜单后，出现下级菜单如下图集中参数线路模型元件集中参数线路模型元件分布参数线路模型元件分布参数线路模型元件LCC架空线路模

9、型元件架空线路模型元件PCH架空线路模型元件架空线路模型元件元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n鼠标移动到鼠标移动到Switches选项菜单后，出现的下级菜单如下图选项菜单后，出现的下级菜单如下图时间控制的开关元件时间控制的开关元件电压控制的开关元件电压控制的开关元件二极管、电子管、可控硅二极管、电子管、可控硅开关元件、开关元件、TACS（自动（自动暂态控制开关）元件暂态控制开关）元件测量开关元件测量开关元件分类、统计开关元件分类、统计开关元件元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n鼠标移动到鼠标移动到Sources选项菜单后，出现的下级菜单如下图。选项菜单后，出现的下级菜单如下图。一一端端接

10、接地地的的各各类类单单相相电电源源模模型型，如如直直流流、交交流流、冲冲击击、斜角平顶波等电源模型斜角平顶波等电源模型一端接地的三相交流电源模型一端接地的三相交流电源模型两端不接地的交流、直流电源模型两端不接地的交流、直流电源模型n鼠鼠标标移移动动到到Machines选选项项菜菜单单后后，出出现现的的下下级级菜菜单单如左图。如左图。n这这个个模模块块主主要要是是用用来来模模拟拟电电机机，包包括括同同步步电电机机和和通通用电机用电机。n所所有有的的3相相电电机机都都是是Y型型连接。连接。元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n鼠标移动到鼠标移动到Transformers选项菜单后，出现的下级选项菜

11、单后，出现的下级菜单如左图。菜单如左图。n这个模块主要是用来模拟这个模块主要是用来模拟变压器，包括单相和三相变压器，包括单相和三相变压器。变压器。元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用nMODELS 选项菜单选项菜单 在在ATP程程序序中中，除除了了标标准准元元件件以以外外，还还能能利利用用MODELS仿真语言创建自己的元件模型。仿真语言创建自己的元件模型。nTACS 选项菜单选项菜单 元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用鼠标移动到此选项菜单后，出现的鼠标移动到此选项菜单后，出现的下级菜单如左图。下级菜单如左图。包括建立包括建立TACS开关模块所需的电源、开关模块所需的电源、FORTRAN语言模

12、块语言模块 等。n鼠标移动到鼠标移动到User specified选项选项菜单后，出现的下级菜单如菜单后，出现的下级菜单如左图。左图。n除了使用标准元件外，可以除了使用标准元件外，可以利用该菜单来自定义元件。利用该菜单来自定义元件。元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用n元件菜单可以调用的全部元件菜单可以调用的全部ATP标准元件如下图所示。标准元件如下图所示。元件选择菜单的使用元件选择菜单的使用ATP程序的简单操作程序的简单操作元件对话框元件对话框元件对话框元件对话框 从从“元件选择菜单元件选择菜单”中选择元件之后，在电路窗中选择元件之后，在电路窗口中将出现一个由矩形框包围的电路元件。单击口中将

13、出现一个由矩形框包围的电路元件。单击鼠标右键可旋转，单击空白区域可退出选择和放鼠标右键可旋转，单击空白区域可退出选择和放置对象。在未选择的电路对象上单击鼠标右键置对象。在未选择的电路对象上单击鼠标右键（或双击左键），将弹出（或双击左键），将弹出“元件对话框元件对话框”。ATP程序的简单操作程序的简单操作n例如，单击一个单相例如，单击一个单相RLC元件的图标，将会弹出下图所示元件的图标，将会弹出下图所示 的对话框。的对话框。元件的参数输入元件的参数输入全部电路元件的全部电路元件的“元件对话框元件对话框”布局大致相同。用户在布局大致相同。用户在该窗口中输入元件所需的数据。该窗口中输入元件所需的数据

14、。参数数值可以是实数或整数，实数可写成带有参数数值可以是实数或整数，实数可写成带有“E”或或“e”的指数形式。例如：的指数形式。例如：3.24e4，323E+02，32300，32.3e+3等。等。在节点输入栏下方，是在节点输入栏下方，是“标签标签”文字输入栏，这里输入文字输入栏，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。签可移动。“帮助帮助”按钮可以唤醒按钮可以唤醒“帮助阅读器帮助阅读器”显示对象的帮助显示对象的帮助文件。（这个对于参数填写和元件使用非常有用）文件。（这个对于参数填写和元件使用非常有用）ATP程序的简单操

15、作程序的简单操作左键单击左键单击左键单击左键单击n选择对象（也包括连接线）；选择对象（也包括连接线）；n画连接线移动鼠标到连接线终点，画连接线移动鼠标到连接线终点，单击左键确定连接，右键取消。单击左键确定连接，右键取消。右键单击右键单击n打开打开“节点对话框节点对话框”；n打开打开“元件对话框元件对话框”；n旋转元件对象。旋转元件对象。ATP程序的简单操作程序的简单操作左键按住不放左键按住不放n移动对象；移动对象；n画矩形框用于组选择，当松开鼠标键，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。矩形框中的对象变成一组。左键双击左键双击n弹出弹出“节点对话框节点对话框”；n弹出弹出“

16、元件对话框元件对话框”；n修改元件标签。修改元件标签。ATP程序的简单操作程序的简单操作几个常用的快捷键几个常用的快捷键n复制复制Ctrl+Cn粘贴粘贴Ctrl+Vn全选全选 Ctrl+An n显示地图窗口显示地图窗口显示地图窗口显示地图窗口 MMATP程序的简单操作程序的简单操作n仿真步骤仿真步骤:1.根根据据实实际际要要求求建建立立各各个个电电力力元元件件的的ATP程程序序等等效效模型；模型；2.输入各元件模型的参数；输入各元件模型的参数；3.作出仿真电路图；作出仿真电路图；4.设置仿真时间和仿真步长；设置仿真时间和仿真步长；5.运行运行runatp选项或通过选项或通过F2快捷键进行仿真。

17、快捷键进行仿真。（具体结合例子介绍）（具体结合例子介绍）仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n一个单相整流桥，由120V（有效值），60Hz交流电源供电。电源的电感是1mH，并联300的阻尼电阻。整流二极管的缓冲电路由33的电阻和1F的电容串联而成。稳压电容1000F，负载电阻20。n仿真电路图如下：仿真电路图如下：n例例1 幅幅值值为为10kV工工频频电电源源合合闸闸于于空空载载无无损损线线路路，电电源源内内阻阻忽忽略略，线线路路长长度度为为5km，波波阻阻抗抗为为300欧欧姆姆，波波速速为为光光速速，求出线路首端与末端的电压波形。求出线路首端与末端的电压波形。n首先，建立首先，建立ATP程

18、序仿真模型，如下图所示：程序仿真模型，如下图所示：仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n输入元件参数输入元件参数1.电源：由于线路合闸瞬间时间极短电源：由于线路合闸瞬间时间极短,故合闸时工频电压源幅故合闸时工频电压源幅值基本不变，可看成一个幅值为值基本不变，可看成一个幅值为10kV直流电压源。如下图直流电压源。如下图所示。所示。仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例2.开关：仿真采用时间控制开关，假定在开关：仿真采用时间控制开关，假定在0.002s时合闸时合闸空载线路，合闸之后保持闭合。空载线路，合闸之后保持闭合。仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例3.线路：用线路采用分布参数，用波阻抗来等效模

19、拟。线路：用线路采用分布参数，用波阻抗来等效模拟。仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例4.4.输出：在需要输出的节点或支路加上相应的测量元件。如输出：在需要输出的节点或支路加上相应的测量元件。如本例在线路首末端加上了测量节点电压的元件本例在线路首末端加上了测量节点电压的元件n建立仿真电路图如前面模型图所示。建立仿真电路图如前面模型图所示。n设置仿真时间与步长。设置仿真时间与步长。仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n仿真，如下图所示仿真，如下图所示:仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例首先运行首先运行RUNATP运行运行PlotXY，若程序正确则输出需要的，若程序正确则输出需要的波形，若程序有

20、错则无法输出波形波形，若程序有错则无法输出波形运运行行EDIT LTS-FILE可可以以看看到到编编译译后后的的ATP程程序序以以及及程程序序结结果果，还还可可以以查查看看程程序序出出错错的的位位置置和和原原因因n首末两端波形即程序结果首末两端波形即程序结果 图中图中1:首端，首端，2:末端末端仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n例例2 利利用用ATP建建立立如如下下电电路路图图，参参数数如如下下：直直流流电电压压源源幅幅值值为为10kV，K的的合合闸闸时时间间为为1.0E-5S，C1为为1000pF；C2为为1.0E+5pF，Z1为为300欧欧姆姆，线线路路长长为为300m；Z2为为500

21、欧欧姆姆，线线路路长长度度为为90m；Z3为为400欧欧姆姆，线线路路长长度度为为60m，波波速速为为光速。光速。仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n1，2，点的电压波形如下：，点的电压波形如下：仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n3点的电压波形如下点的电压波形如下：仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n4点的电压波形如下：点的电压波形如下：n例例3 10kV中中性性点点绝绝缘缘系系统统发发生生单单相相接接地地故故障障的的仿仿真真模模拟拟。接接地地故故障障的的用用时时间间控控制制开开关关来来模模拟拟（在在相相电电压压最最大大值值时时发发生生接接地地故故障

22、障），电电源源内内阻阻抗抗为为0.4+j0.8欧欧姆姆，线线路路单相对地电容为单相对地电容为10.6uF。n仿真电路图如下：仿真电路图如下：仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n故障相电压波形（故障相电压波形（A）仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n健全相电压波形（健全相电压波形（B,C）仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n中性点中性点O的电压波形的电压波形仿真步骤介绍与举例仿真步骤介绍与举例n做做ATP程程序序仿仿真真要要学学会会各各电电力力设设备备在在不不同同过过电电压压情况下所采用的仿真模型。情况下所采用的仿真模型。nATP程程序序可可对对电电力力系系统统过过电电压压进进行行仿仿真真，包包括括操操作过电压和雷电过电压。作过电压和雷电过电压。nATP程程序序的的使使用用在在于于多多练练习习，各各元元件件模模型型的的使使用用以以及及参参数数设设置置，仿仿真真中中遇遇到到错错误误问问题题的的解解决决都都在在不断使用中得以掌握。不断使用中得以掌握。总结总结