圖形化電磁暫態(tài)仿真軟件及其應(yīng)用

卷第

高電壓技HighVoltage

Vol.33No.J 圖形化電磁暫態(tài)仿真EMTP2RV及其應(yīng),(大學(xué)電氣,摘要:為在電力行業(yè)中推廣基于Windows平臺(tái)的新一代圖形化電磁暫態(tài)仿真工具EMTP2RV(RestructuredVersion),以便能高效研究電力系統(tǒng)及裝置的動(dòng)態(tài)行為,詳細(xì)說(shuō)明了該包的3個(gè)組成部分:EMTP2RV算引擎、EMTPWorks圖形化編輯界面和ScopeView可視化數(shù)據(jù)處理程序描述了其主要元器件模型的基本功能;通過(guò)對(duì)1臺(tái)35kV100MVA無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)三相閥組動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)過(guò)程的建模和仿真,演示了EMTP2RV的友好界面和強(qiáng)大功能。結(jié),EMTP2RV有效簡(jiǎn)化了電力系統(tǒng)中暫態(tài)過(guò)程的研究工作,為復(fù)雜電力系統(tǒng)的仿真:電磁暫態(tài);仿真;開(kāi)關(guān)暫態(tài);EMTP;SVC;ScopeView號(hào):TM743; 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: 文章:100326520(2007)ApplicationofEMTP2RVGraphicSoftwareofElectromagneticTransientSimulationCAOYu2sheng,CHEN(SchoolofElectricalEngineering,WuhanUniversity,Wuhan430072,:InordertointroducehowtouseEMTP2RV(RestructuredVersion),anewgenerationWindows2platform2basedgraphicsoftwareofelectromagnetictransientsimulationwhichisdevelopedbyEMTP2DCG(DevelopmentCo2ordinationGroup),andtoefficientlyresearchandsimulatethedynamicprocessesofpowersystemanditsapparatu2ses,thisprelaboratesthebasicfeaturesofthreecomponentsofthesoftwarepackage:EMTP2RVcorecomputa2tionengine,graphicaluserinterfaceEMTPWorksandsignalpost2processingprogramScopeView.Meanwhile,thelibrarieswhichincludemostimportantdevicemodelsaredepicted.A35kV,100MVAStaticVarCompensatorsim2ulationmodelwasconstructedtosimulatetheswitchingprocessesofitsthree2phasethyristors.Theintuitiveandus2er2friendlyGraphicalUserInterfaceandpowerfulcomputationengineofEMTP2RVisvividlydemonstratedbythemodelingandsimulationprocessesofSVC.TheresultsofsimulationprovedthatEMTP2RVcanbeeffectivelyusedtosimplifytheresearchtaskofelectromagnetictransientsimulationsinpowersystem,andprovidepowerfulaidtopowerengineersonthesimulationofcomplicatedpowersystem.Itswideapplicationwillbenefitthedevelopmentofwholepowerindustry.Keywords:electromagnetictransients;softwaresimulation;switchtransients;EMTP;SVC; 系統(tǒng)安全穩(wěn)定性,不便采用物理試驗(yàn)的方法對(duì)系統(tǒng)仿真離線計(jì)算法對(duì)電力系統(tǒng)及裝置的動(dòng)態(tài)根據(jù)需要研究的動(dòng)態(tài)過(guò)程作用時(shí)間長(zhǎng)短,電力1ms的動(dòng)態(tài)過(guò)程歸類為機(jī)電暫基金資助項(xiàng)目:自然科學(xué)基金(2005ABA289)ProjectSupportedbyNaturalScienceFoundationofHubeiProvince(2005ABA289).

常用PSS/E1],Simpow,Eurostag,BPAPowerWorldSimulator,POWERTECHDSA,PSASP等機(jī)電類仿真進(jìn)行研究。而把<1ms的動(dòng)態(tài)過(guò)程歸類為電磁暫態(tài)過(guò)程,它包含電力線行,EMTP/ATP[225]PSCAD/EMTDC等電磁類仿真進(jìn)行研究。部分象NETOMAC[6]DIgSILENTSimPowerSystems同時(shí)具有電磁和機(jī)電類動(dòng)態(tài)過(guò)程的仿真能力[7,8]。本文介紹的EMTP2RVRestructuredVer2sion9]Windows平臺(tái)的新一代圖形化電磁類仿真,它是對(duì)經(jīng)典電磁暫態(tài)工具EMTP的重新構(gòu)造。在介紹其基本功能和組成的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)1臺(tái)35kV,100MVA無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)三相閥組動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)過(guò)程的建模和仿真演示EMTP22007年7 高電壓技 第33卷第7 ·155RV從1960年H.W.Dommel教授進(jìn)行電磁暫態(tài)分析程序的研究工作開(kāi)始[2],EMTP已經(jīng)經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。目前版本EMTP2RVEMTP開(kāi)發(fā)協(xié)作組EMTP2DCG:EMTPDevelopmentCoordinationGroup負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)與的,是對(duì)早期DOS版本EMTP的Windows圖形化重構(gòu)。重構(gòu)的EMTP2RV使用面象的,EMTP2RV數(shù)據(jù)處理引擎、EMTPWorks圖形化編輯界面ScopeView3個(gè)不同部分。1EMTP2RV個(gè)組成部分間的相互關(guān)系。EMTPWorks提供給用戶一個(gè)圖形化的建模環(huán)境,它將使用者用圖形模塊EMTP2RV計(jì)算引擎可識(shí)3NET文件。EMTP2RV計(jì)算引擎則3.NET,分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)條件進(jìn)行仿真,最后將仿真結(jié)果寫入二進(jìn)制的數(shù)據(jù)3mdaASCII3m?？蒘copeViewEMTP2RV計(jì)算引擎輸出的數(shù)據(jù)做進(jìn)一步加工處理,最終以多組彩EMTPorks放(DragandDrop)方式添加電氣元件;元件連接可選單相或三相信號(hào)連線的方式;元件和信號(hào)均被視為具有屬性的對(duì)象,可隨時(shí)對(duì)其特征屬性進(jìn)行編輯;內(nèi)置的符號(hào)編輯器可用于編輯元件的圖形標(biāo)識(shí)。EMTPorks提供無(wú)限層次子網(wǎng)絡(luò)的封裝功能:用戶,,并,EMTPorks提供了豐富,并能按照用戶需要對(duì)庫(kù)中的元件進(jìn)行修改;EMTPorks提供自定義元件編輯功能,EMTP2RV計(jì)算引擎使用Fortran295標(biāo)準(zhǔn)編寫,具有非?？斓倪\(yùn)算速度和較高的器供對(duì)插件模型的接口功能;非線性模型求解方法的改進(jìn)極大提高了計(jì)算收斂速度,同時(shí)消除對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓

1EMTP2RV組織結(jié)構(gòu)Fig.1Frameworkof態(tài)和統(tǒng)計(jì)分析4種可選計(jì)算模式;還能夠自動(dòng)初始化穩(wěn)態(tài)求解過(guò)程,并可提供穩(wěn)態(tài)模型的諧波求解。型,并對(duì)現(xiàn)有的 ScopeView可視化數(shù)據(jù)處理程序能夠?qū)at2trade和EMTP2RV圖形顯示功能;能夠動(dòng)態(tài)顯示光標(biāo)所在處數(shù)據(jù),顯示節(jié)選圖形區(qū)域內(nèi)的最大值、最小值、均值和,式的坐標(biāo)軸表示,并能方便地使用屬性頁(yè)編輯顯示,方便今后載入對(duì)多組數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。支持Windows剪貼板功能,能夠?qū)D形拷貝到其他程序進(jìn)行處理; tradepdf、jpgpng、eps等多種圖形格式導(dǎo)出顯示數(shù)據(jù),供其他程序進(jìn)暫態(tài)過(guò)電壓、絕緣配合、電力電子和FACTS裝]]]13]離不開(kāi)豐富的元件庫(kù)支持。EMTP2RV的元件分為內(nèi)置元件、內(nèi)置封裝組件和用戶自定義元件3大類EMTP2RV,具有獨(dú)立的數(shù)學(xué)模型并可直接被EMTP識(shí)別。內(nèi)置封裝組件是由EMTP2RV內(nèi)置元件相互連接組成的子功能模塊封裝后形成的,提供了常用設(shè)備的?！?56·July Vol.33No.的需要用內(nèi)置元件自行搭建的模型,或是直接通過(guò)DLL提供的用戶功能模塊。各種元件根據(jù)功能不同按元件庫(kù)分類。EMTP2RV目前22,3clf文件的形式保存在Libs文件夾內(nèi)。主要元件庫(kù)如下:①advanced.clf提供包括STATCOMSVC、L和它們相互組合而成一系列RLC電力設(shè)備。④controlfunctions.clf:支持常用控制算法,包含PIPID PLL等控制算法實(shí)現(xiàn)。⑤controlofmachiesclf這是包含多種勵(lì)磁調(diào)⑥flipflopsclfDJ2KS2RT觸發(fā)器⑦h(yuǎn)vdcclf612脈沖觸⑧l(xiāng)inesclf?metersperiodicclf用于測(cè)量電壓、電流有?nonlinear.clfSiCZnO避雷器變?phasors.clf:提供極坐標(biāo)系的加減乘除???transformations.clfPark變換、諧波分析等?transformersclf包含多種類型和不同連接模型,為用戶搭建復(fù)雜系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真提供了豐富的選擇和有力的支持;對(duì)于元件庫(kù)內(nèi)的每一種設(shè)備模型EMTP2RV,指在35kV100MVA無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)

研制過(guò)程中,需對(duì)晶閘管控制的電抗器(TCR)回路作詳細(xì)的電磁暫態(tài)仿真計(jì)算14216],以確定晶閘管閥,并選擇合適的ZnO,選取系統(tǒng)最大運(yùn)行電壓38.5kV作為電壓源電勢(shì)。在確定TCR回路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以后使用EMTPWorks繪出帶避雷器保護(hù)TCR回路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),2。EMTPWorks下的建模過(guò)程即為繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的過(guò)程:在創(chuàng)建新的設(shè)計(jì)文件后,從相應(yīng)的元件庫(kù)中取出合適的元件,相互連接并設(shè)置合理的參數(shù),即完成建模的感等分為L(zhǎng)1(L1aL1bL1c和L2(L2aL2bL2c兩部分串連于晶閘管閥組的兩側(cè);晶閘管閥組由理想晶Th1～Th6兩兩組合反并聯(lián)而成。使用ZnO避a1b1c1,ZnO123TCR回路的浪涌電壓。電SOURCE_NETWORKTCR回路所BR(BaBbBc用于切合電壓TCR回路。6脈沖觸發(fā)器DEV1提供了觸發(fā)6個(gè)晶閘管所需的脈沖信號(hào)(其width輸入控制觸發(fā)脈沖的寬度,delay輸入控制晶閘管的觸發(fā)角,blocking輸入用于觸發(fā)脈沖輸出),其abc端子為觸發(fā)同步參考信號(hào)輸入端。電壓測(cè)量元件p16脈沖觸發(fā)器DEV1提供所需的同步參考信號(hào);scp1～scp6觀測(cè)DEV1的觸發(fā)脈沖輸出使用常數(shù)單元為DEV1提供width和delay信號(hào)輸入;使用函數(shù)單元為DEV1bloc2king,其函數(shù)表達(dá)式為t≥t0,即當(dāng)仿真時(shí)tt0時(shí)刻時(shí)阻斷DEV1觸發(fā)脈沖輸出。選取仿真步長(zhǎng)為1μs,仿真時(shí)間為60ms,通過(guò)設(shè)置不同的delay值,可得到不同觸發(fā)角度下晶閘管兩端的電壓波形。使用EMTP2RV提供的Ex2clude/Include功能選項(xiàng),可方便投入或切除避雷器34分別給出了無(wú)避雷器和避雷器保仿真時(shí)取DEV111667ms,對(duì)應(yīng)晶閘管觸發(fā)角為120°。3和圖4中正向晶閘管Th1Th2Th3兩端的電壓用實(shí)線表示,反相晶閘管Th4Th5Th6兩端的電壓用虛線表示。TCR回路閥中所示的62.29kV,可見(jiàn)避雷器為晶閘管提供了以上的示例僅演示了EMTP2RV2007720077高電壓技337·1572TCRFig.2SchematicofarresterprotectedTCR3無(wú)避雷器保護(hù)時(shí)閥組電壓波Fig. Voltagewaveformoverthyristorswithout形化電磁暫態(tài)仿真工具很小的一部分功能,的26個(gè)示例程序。常用的PI都提供了演示程序,,迅速切 EMTP2RV作為新一代Windows平臺(tái)下的電磁暫態(tài)仿真工具,有效簡(jiǎn)化了電力工作者對(duì)系統(tǒng)中暫態(tài)過(guò)程研究的建模工作,擴(kuò)展了對(duì)系統(tǒng)中暫態(tài)現(xiàn),

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