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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)及裝置的動態(tài)行為,詳細說明了該包的3個組成部分: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;通過對1臺35kV100MVA無功補償器(SVC)三相閥組動態(tài)開關(guān)過程的建模和仿真,演示了EMTP2RV的友好界面和強大功能。結(jié),EMTP2RV有效簡化了電力系統(tǒng)中暫態(tài)過程的研究工作,為復(fù)雜電力系統(tǒng)的仿真:電磁暫態(tài);仿真;開關(guān)暫態(tài);EMTP;SVC;ScopeView號:TM743; 文獻標志碼: 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,不便采用物理試驗的方法對系統(tǒng)仿真離線計算法對電力系統(tǒng)及裝置的動態(tài)根據(jù)需要研究的動態(tài)過程作用時間長短,電力1ms的動態(tài)過程歸類為機電暫基金資助項目:自然科學(xué)基金(2005ABA289)ProjectSupportedbyNaturalScienceFoundationofHubeiProvince(2005ABA289).

常用PSS/E1],Simpow,Eurostag,BPAPowerWorldSimulator,POWERTECHDSA,PSASP等機電類仿真進行研究。而把<1ms的動態(tài)過程歸類為電磁暫態(tài)過程,它包含電力線行,EMTP/ATP[225]PSCAD/EMTDC等電磁類仿真進行研究。部分象NETOMAC[6]DIgSILENTSimPowerSystems同時具有電磁和機電類動態(tài)過程的仿真能力[7,8]。本文介紹的EMTP2RVRestructuredVer2sion9]Windows平臺的新一代圖形化電磁類仿真,它是對經(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,通過對1臺35kV,100MVA無功補償器(SVC)三相閥組動態(tài)開關(guān)過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教授進行電磁暫態(tài)分析程序的研究工作開始[2],EMTP已經(jīng)經(jīng)歷了近半個世紀的發(fā)展。目前版本EMTP2RVEMTP開發(fā)協(xié)作組EMTP2DCG:EMTPDevelopmentCoordinationGroup負責(zé)開發(fā)與的,是對早期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個不同部分。1EMTP2RV個組成部分間的相互關(guān)系。EMTPWorks提供給用戶一個圖形化的建模環(huán)境,它將使用者用圖形模塊EMTP2RV計算引擎可識3NET文件。EMTP2RV計算引擎則3.NET,分析網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)條件進行仿真,最后將仿真結(jié)果寫入二進制的數(shù)據(jù)3mdaASCII3m。可ScopeViewEMTP2RV計算引擎輸出的數(shù)據(jù)做進一步加工處理,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連線的方式;元件和信號均被視為具有屬性的對象,可隨時對其特征屬性進行編輯;內(nèi)置的符號編輯器可用于編輯元件的圖形標識。EMTPorks提供無限層次子網(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庫中的元件進行修改;EMTPorks提供自定義元件編輯功能,EMTP2RV計算引擎使用Fortran295標準編寫,具有非常快的運算速度和較高的器供對插件模型的接口功能;非線性模型求解方法的改進極大提高了計算收斂速度,同時消除對網(wǎng)絡(luò)拓

1EMTP2RV組織結(jié)構(gòu)Fig.1Frameworkof態(tài)和統(tǒng)計分析4種可選計算模式;還能夠自動初始化穩(wěn)態(tài)求解過程,并可提供穩(wěn)態(tài)模型的諧波求解。型,并對現(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;能夠動態(tài)顯示光標所在處數(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,式的坐標軸表示,并能方便地使用屬性頁編輯顯示,方便今后載入對多組數(shù)據(jù)進行處理。支持Windows剪貼板功能,能夠?qū)D形拷貝到其他程序進行處理; tradepdf、jpgpng、eps等多種圖形格式導(dǎo)出顯示數(shù)據(jù),供其他程序進暫態(tài)過電壓、絕緣配合、電力電子和FACTS裝]]]13]離不開豐富的元件庫支持。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,具有獨立的數(shù)學(xué)模型并可直接被EMTP識別。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)備的模·156·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等控制算法實現(xiàn)。⑤controlofmachiesclf這是包含多種勵磁調(diào)⑥flipflopsclfDJ2KS2RT觸發(fā)器⑦hvdcclf612脈沖觸⑧l(xiāng)inesclf?metersperiodicclf用于測量電壓、電流有?nonlinear.clfSiCZnO避雷器變?phasors.clf:提供極坐標系的加減乘除???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)模型進行仿真提供了豐富的選擇和有力的支持;對于元件庫內(nèi)的每一種設(shè)備模型EMTP2RV,指在35kV100MVA無功補償器(SVC)

研制過程中,需對晶閘管控制的電抗器(TCR)回路作詳細的電磁暫態(tài)仿真計算14216],以確定晶閘管閥,并選擇合適的ZnO,選取系統(tǒng)最大運行電壓38.5kV作為電壓源電勢。在確定TCR回路的拓撲結(jié)構(gòu)以后使用EMTPWorks繪出帶避雷器保護TCR回路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),2。EMTPWorks下的建模過程即為繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的過程:在創(chuàng)建新的設(shè)計文件后,從相應(yīng)的元件庫中取出合適的元件,相互連接并設(shè)置合理的參數(shù),即完成建模的感等分為L1(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個晶閘管所需的脈沖信號(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)同步參考信號輸入端。電壓測量元件p16脈沖觸發(fā)器DEV1提供所需的同步參考信號;scp1～scp6觀測DEV1的觸發(fā)脈沖輸出使用常數(shù)單元為DEV1提供width和delay信號輸入;使用函數(shù)單元為DEV1bloc2king,其函數(shù)表達式為t≥t0,即當(dāng)仿真時tt0時刻時阻斷DEV1觸發(fā)脈沖輸出。選取仿真步長為1μs,仿真時間為60ms,通過設(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,可方便投入或切除避雷器34分別給出了無避雷器和避雷器保仿真時取DEV111667ms,對應(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無避雷器保護時閥組電壓波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平臺下的電磁暫態(tài)仿真工具,有效簡化了電力工作者對系統(tǒng)中暫態(tài)過程研究的建模工作,擴展了對系統(tǒng)中暫態(tài)現(xiàn),

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