电力系统电磁暂态与EMTP仿真
电力系统暂态稳定性仿真研究
2.4 研究设计的内容
应用MATLAB仿真进行电力系统仿真的主要步骤是：
（1）建立系统模型：建立的是单机无限系统（SIMB）。
单机-无穷大系统认为功率是无限的，频率是恒定的，电压是恒定的。它是工程中最常用的方法，也是电力系统仿真中最简单、最基本的运行方式，即逼近现实以简化模型。有利于得出结论，简化计算过程。
我们知道美国电网很复杂。我们曾经认为电网越复杂越安全，但美国和加拿大的停电告诉我们事实并非如此。事实上，美国电网中每条输电线路都比较短，导致节点多；另外，美国是资本主义国家，电网运行时考虑的经济因素较多，所以有一些设备比较老旧。许多因素导致美国和加拿大停电。事实上，这并非偶然现象。在此之前，美国已经发生过两次大规模停电。
图2-5 无传输线的单机无限系统示意图
发电机送入无穷大系统的有功功率P为：
公式 ——包括从发电机阻抗到无穷大系统母线的发电机电动势的总阻抗；
- 功率角； - 发电机潜力； - 系统总线电压。
MATLAB单机无限仿真模型中可能用到的模块可以从图1中得到：
PSB 电力系统工具箱：
1)电源中的三相电源模块
Elements 中的三相并联 RLC 负载（三相负载RLC并联）模块用于模拟输电线路，而接地（交流接地）模块，三相故障（三相故障整流器）模块用于模拟传输线模拟短路故障，三相变压器（两绕组）模块用于模拟变压器，
3）Synchronous Machine pu Standad（标准同步电机）模块用于模拟同步发电机
图 2-2 快速故障排除对暂态稳定性的影响
3）变压器的中性点通过一个小阻抗接地：
电压装置的中性点通过一个小电阻接地，只作用于接地短路。原因是零序电流在短路时通过接地电阻时消耗有功功率，一部分由发电机承担，从而增加发电机输出的电磁功率，从而降低加速功率，提高瞬态稳定性。
基于电磁暂态仿真软件雷电过电压仿真误差研究
基于电磁暂态仿真软件雷电过电压仿真误差研究李晓晨;陈昌雷【摘要】电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)是电力系统用于雷电暂态过电压仿真的主要软件,主要运用于电力系统的初步防雷保护设计以及对现有防雷措施进行改造研究.仿真结果的精确性直接关系到整个防雷保护设计以及改造的成效,因此对仿真软件的精确性研究至关重要.主要采用目前雷击输电线路仿真电路模型,对雷电流模型输出以及雷击点电流进行检测,同时对比计算出雷电流模型设置参数为3 kA以及雷击点作用电流3 kA两种情况下四点过电压的误差率.仿真实验结果得出了雷电流电源模型与实际作用电流的误差率,同时得到该雷电流误差率导致的各点过电压误差率.通过对仿真软件误差研究,不仅为提高雷电过电压仿真精确性提供了相应的参考意义,同时保证了电力系统的耐雷水平,降低了雷击跳闸率,提高电力系统的供电可靠性.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】5页(P273-277)【关键词】ATP-EMTP;防雷保护;雷电流;电压误差率;雷击跳闸率【作者】李晓晨;陈昌雷【作者单位】国网湖南省电力公司技术技能培训中心,长沙 410000;国网湖南省电力公司检修公司,长沙 410000【正文语种】中文【中图分类】TM862雷电过电压一直是影响电力系统供电可靠性的最主要威胁之一，无论是对于输配电线路还是对于变配电站，雷电是产生事故的主要原因。
因此对于雷电过电压的防护和治理都是电力系统不可懈怠的工作，目前大部分电力工作者在研究雷电过电压时都采用电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)对雷电过电压进行仿真[1]。
一旦发生雷击事故，雷电过电压对电力系统的影响较大，因此有必要对雷电仿真软件进行准确性分析和研究。
对于雷电过电压仿真主要采用的是雷电直击输电线路，在输电线路上产生雷电过电压，由于输电线路中的杆塔对于雷电流的泄流存在一定的时间特性，因此绝大多数的雷电流过电压会经过输电线路的传播对其他设备(变压器、变配电站低高、压设备)造成损害。
ATP-EMTP的应用(1)
EMTP的介绍
武汉大学电气工程学院
EMTP的解法
用下图说明建立节点电导矩阵的方法
2 R 5
分布参数线路
3 L 1 C 4
i51
i15
i1
20
EMTP的介绍
武汉大学电气工程学院
EMTP的解法
电阻
1 v1 (t ) v2 (t ) R
histkm k Requiv m
i12 (t )
2. 元件模型因计算目的而异(以单相变压器为例)
C12/2 C12/2 R1 C11 L1 L2 C22 R2
C12
C
C2/2
C1/2
C1/2
Lm
Rm
C2/2
C1
C2
(b)操作过电压计算用
(c)雷过电压计算用
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电力系统的暂态计算的特点
武汉大学电气工程学院
暂态仿真的特点
3. 行波现象和分布参数 设幅值为I的正弦波电流以波速 300m/μs传播，AB两点间距离 为300m。 两点电流的最大差值： 50Hz ：3.14×10-4×I 100kHZ ：0.628×I 在高频领域，变电站的母线也 要考虑波的传播过程，并当成分 布参数线路处理。
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武汉大学电气工程学院
2. EMTP的介绍
EMTP的介绍
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全称：
Electro-Magnetic Transients Program
世界上应用最为广泛的电磁暂
态计算标准程序
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EMTP的介绍
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EMTP的开发经过
（1）1962年EMTP的创始人Dommel在他的博士论文 中首次将水力学中流体计算的Schnyder-Bergeron 法用于电压和电流的行波计算。 （2）1966年Dommel就职美国邦纳维尔电力局,1968 年完成EMTP的原型(约4000行)。 （3）1973年Scott Meyer接替EMTP的开发和管理工 作。 （4）现有BPA-EMTP、ATP-EMTP和DCG-EMTP三个版本。 ATP-EMTP：无偿使用,在全世界拥有最多的用户。最 新版本为第2.1版，源程序约21.8万行。图形接口为 ATPDraw，最新版本为第5.4版。 DCG-EMTP：有偿使用，最新版本是2005年发行的RV 版。图形接口为EMTPWorks。
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。
电磁暂态程序EMTP在电力系统的应用
的需要按下列步骤创建完整的仿真模型电路：第 一步，点击 * 9 < :下的 7 : G 项，以建成一个新的电 路窗口文件。
图’ 故障线路的单线图
第二步，在新建的空白页中单击鼠标右键， 就会出现一个元件选择菜单，点击所需元件，其 模型的图标就会出现在新建的电路窗口文件中。 第三步，给元件赋值。双击选出的元件图标， 即可弹出添加参数的对话框，参数修改完后点击 > C键即可保存赋值。 最后一步，给节点赋值。所有节点都有默认 名，但由于在 " 0 " H + - 中只显示重新命名节点处 的仿真图形，所以，只需给重要的节点重新命名， 以便在此节点处放置电压或电流探测器测量所需 数据。 图$为所完成的 . " F 5 6 G 电路图。这条线 路上有 $ 个变相器，因此将整条线路分成四段， 每段仿真线路 H 0 0 模型表示的线路长度分别为： ) % I ’ C @、 3 ’ ! I ( C @、 3 & & I 2 C @、 ( & I ( C @。 提供的网络模型更加简单：一个等效的 & 4 J K 电压源和并联电阻代替出自 % 4 4 C D 母线的线路振 荡阻抗，一系列分开的电抗仿真 % 4 4 ! ( & 4 C D 变压 器组的短路电流自感，线形 , H 0 元件模拟单相并 联电抗器。因为电抗器电压的幅值远低于气隙中 心的饱和度，所以不用考虑非线性因素，故障电 弧的电抗值大约是!欧姆的常量。 完成电路图后，点击 . " ! 1 : ; ; 9 7 L 项可弹出 对话 框，选 择 1 9 @ M < 6 ; 9 > 7 菜 单 项 可 改 变 默 认 值。 然后，点击 . " ! 5 M 7. " 项即可生成 A B"仿 真所需的输入数据文件。最后，在 " 0 " H + - 中打 开" I " < %类型的文件，将会弹出一个选择节点的 对话框，在测量类型（电压、电流、功率等）下 选择节点名称以及坐标轴，点击 + N 键便可显示 该节点处被测量的仿真图形。
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。
电力系统仿真软件介绍(作业)
电力系统分析软件介绍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。
为了保证仿真的精确性，提供了详细的模型和方法。
VSTAB（V oltage 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。
电力系统电磁暂态与emtp仿真
电力系统电磁暂态与EMTP仿真仿真一不考虑线路分布参数特性打开ATPDraw软件，依次从元件库中选取三相交流电源、三相耦合RLC支路、多想耦合RL电路、三相时控开关和三相π形电路，选取节点电压测量仪进行测量，仿真计算接线图如下图一所示：图一仿真一仿真计算接线图参数设定：首先是电源，电源为500KV三相交流电源，电源幅值设定为500KV，频率设为520HZ，选择为三相电路，如下图二所示：图二电源参数设置窗口电源内阻抗，三相RLC中，设置电阻为200Ω，电感和电容为零；三相等效耦合RLC电路参数如下图三所示；图三三相RLC参数设置窗口三相时控开关，开关设备初始状态设定为打开状态，它们在一下时间闭合，相角为零时，A相：20ms，B相：20.67ms，C相：33.33ms。
使得各相电路都是在电压达到峰值时合闸。
主要的是三相π电路的参数计算和设定，本提为三相均匀换位线路，L=0.00128167H/km，M=0.00039667H/km，C=0.0118061uF/km，K=0.0013696uF/km，线路长度为200km，经计算后的参数为下图四所示：图四三相π形电路参数设置窗口最后，再设定仿真参数，步长为 1.0E-5s，计算终止时间为0.2s。
运行ATP，再运行Plot，选取适当坐标，图形输出结果如下图五所示：图五θ=0时500kV空载线路侧首端A相电压当改变电源相角，把θ为0时候改成为30，三相时控开关A 相：21.67ms，B相：22.34ms，C相：35.00ms，输出结果如下图六所示：图六θ=30时500kV空载线路侧首端A相电压仿真二考虑线路分布参数特性500kV架空输电线路JMartin线路模型：在Lines/Cables中选取电缆模型[LCC]，其他元件可以参照仿真一选取。
仿真电路如下图七所示：图七仿真二仿真线路接线图双击“LCC”图标，打开架空线路参数对话框，如图八所示，其图八 500kV架空输电线路LCC模型参数对话框中系统模型（System typle）有架空线路（Overhead Line）、不带套管的电缆（Single Core Cables）和带套管的电缆（Enclosing Pipe）三项可选，这里选架空线路模型，在架空线路模型下的参数中，用于π形等值线路的换位检查项（Transposed）不选，其它选项如自动生成、趋肤效应、分段接地等都选上；Model/Type有常参数KCLee和Clack线路（Bergeron）、π形等值（PI）、JMarti、Noda和Semlyen分布参数模型五个选项，这里在模型选择框中选择“JMarti”；模型的标准数据（Standard date）栏，土壤电阻率设为100Ω·m，参数拟合初始的较低频率为0.005Hz，线路长度设为200km；公制和英制单位切换项中选择公制单位。
ATP-EMTP v11.4 1CD电磁暂态程序
+ 邮件(Email)：buysoftware@
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PointWise 17.3 R2 for Win32_64 & Linux64 MacOSX64 4CD专业CFD网格生成软件
PointWise v17.3 R1 for Win32_64 & Linux32_64 & MacOSX32 64 5CD（网格产生器，可以生成多块规则网格和非规则网格，甚至为软件包确定边界条件）
Altium CircuitStudio v1.1.0 Build 44421-ISO 1DVD三维PCB设计器
Altium公司，全球领先的电子设计自动化，本机的 3D PCB 设计系统 （Altium设计器） 和嵌入式的软件开发工具包 （分派任务），发布了 1.0 版的 CircuitStudio，一个新的使用方便 PCB 设计工具，基于Altium技术。
CFturbo 是专业的叶轮及蜗壳设计软件，该软件结合了成熟的旋转机械理论与丰富的实践经验，基于设计方程与经验函数开展设计，并且能够根据用户积累的专业技术和设计准则来定制特征函数。作为一个便捷高效的工程设计软件，CFturbo 广泛应用于离心泵、混流泵、离心风机、混流风机、压缩机、涡轮等旋转机械的设计，只需要给出流量、效率等性能需求，就可以自动生成叶轮及蜗壳造型。
火炬模拟软件Softbits.Flaresim.v4.1.1.734 1CD
Flaresim v4.1.1 1CD
Flaresim v4.1.1是一款高度发展和成熟的火炬仿真/设计应用。由专业的工程师设计，它可以为海上平台、天然气加工厂、精炼厂和化学工厂等仿真由火炬系统所产生的热辐射和噪声，并且预测指定范围内暴露在表面的温度。
图形化电磁暂态仿真软件EMTP_RV及其应用
图形化电磁暂态仿真软件EMTP 2RV 及其应用曹玉胜,陈允平(武汉大学电气工程学院,武汉430072)摘 要:为在电力行业中推广基于Windows 平台的新一代图形化电磁暂态仿真工具EM TP 2RV (Restructured Version ),以便能高效研究电力系统及装置的动态行为,详细说明了该软件包的3个组成部分:EM TP 2RV 核心计算引擎、EM TPWorks 图形化编辑界面和ScopeView 可视化数据处理程序;描述了其主要元器件模型的基本功能;通过对1台35kV 、100MVA 静止无功补偿器(SVC )三相阀组动态开关过程的建模和仿真,演示了EM TP 2RV 的友好界面和强大功能。
结果表明,EM TP 2RV 有效简化了电力系统中暂态过程的研究工作,为复杂电力系统的仿真提供了有力支持。
关键词:电磁暂态;软件仿真;开关暂态;EM TP ;SVC ;ScopeView 中图分类号:TM743;TM86文献标志码:A 文章编号:100326520(2007)0720154205基金资助项目:湖北自然科学基金(2005ABA289)。
Project Supported by Natural Science Foundation of Hubei Province (2005ABA289).Application of EMTP 2RV G raphic Soft w areof Electromagnetic T ransient SimulationCAO Yu 2sheng ,C H EN Yun 2ping(School of Elect rical Engineering ,Wuhan U niversity ,Wuhan 430072,China )Abstract :In order to introduce how to use EM TP 2RV (Restructured Version ),a new generation Windows 2platform 2based graphic software of electromagnetic transient simulation which is developed by EM TP 2DCG (Development Co 2ordination Group ),and to efficiently research and simulate the dynamic processes of power system and its apparatu 2ses ,this paper elaborates the basic features of three components of the software package :EM TP 2RV core computa 2tion engine ,graphical user interface EM TPWorks and signal post 2processing program ScopeView.Meanwhile ,the libraries which include most important device models are depicted.A 35kV ,100MVA Static Var Compensator sim 2ulation model was constructed to simulate the switching processes of its three 2phase thyristors.The intuitive and us 2er 2friendly Graphical User Interface and powerf ul computation engine of EM TP 2RV is vividly demonstrated by the modeling and simulation processes of SVC.The results of simulation proved that EM TP 2RV can be effectively used to simplify the research task of electromagnetic transient simulations in power system ,and provide powerf ul aid to power engineers on the simulation of complicated power system.Its wide application will benefit the development of whole power industry.K ey w ords :electromagnetic transients ;software simulation ;switch transients ;EM TP ;SVC ;ScopeView0 引 言现代电力系统是集发电、输电、配电和用电为一体的复杂非线性网络系统。
常用的电力系统仿真分析软件有哪些？
常用的电力系统仿真分析软件有哪些？电力系统计算分析的目的是通过对电力系统进行详细的仿真计算和分析研究，确定系统的潮流分布，动态系统的主要特征和稳定水平，提出提高系统稳定性水平的措施和保证系统安全稳定运行的控制策略。
不同的功能实现需要不同的软件加以支持，而各软件的上手难易程度不尽相同，这需要使用者对软件手册进行详细的阅读以熟悉软件的操作，同时也需要使用者不断提升自身的技术水平。
PSASPPSASP（PowerSystem Analysis Software Package）是一套历史长久、功能强大、使用方便的电力系统分析程序，它具有中国自主知识产权，是资源共享、使用方便、高度集成和开放的大型软件包。
其功能与BPA类似，主要功能包括潮流计算、暂态稳定、网损分析、电压稳定、静态安全分析、静态和动态等值、直接法暂态稳定、小干扰稳定、最优潮流和无功优化、协调、继电保护整定与仿真等。
PSASP具有基于公用数据和模型的三层体系结构。
第一层为公用数据和模型的的资源库，第二层为基于资源库的应用程序包，第三层为计算结果库和分析工具。
PSASP具有文本和图形两种录入编辑方式的电网基础数据库，并具有直观方便、功能强大的用户自定义模型方法，PSASP设计了功能强大的用户自定义（UD）模方法，提供了自行建模来研究电力系统新设备、新装置的得力工具。
国内多所大学和科研单位应用PSASP 的UD功能做了大量的研究工作。
所谓用户自定义建模方法是在无须了解程序内部结构和编程设计的条件下，用户可按自己计算分析的需要，用工程技术人员熟悉的概念和容易掌握的方法，设计各种模型，使其在原则上可以灵活模拟任何系统元件、自动装置和控制功能。
PSASP自1973年开始开发，经过不断发展，已由早期的机器指令版进化为微机Windows 版。
PSS/E。
电力系统仿真软件介绍
电力系统仿真软件介绍电力系统仿真软件是一种可以模拟电力系统运行和故障情况的软件。
在电力系统工程中，电力系统仿真软件拥有广泛的应用，可以用于电力系统的规划、设计、运行和故障诊断等方面。
本文将介绍几种常见的电力系统仿真软件。
PSS/EPSS/E（Power System Simulator for Engineering）是一款由美国General Electric公司开发的电力系统仿真软件。
PSS/E提供了包括潮流、短路、稳定性和动态分析等在内的多种仿真模型，易于使用且具有可扩展性。
PSS/E的最新版本支持计算大电网的稳定性和控制。
ATPATP（Alternative Transients Program）是一款由美国Electric Power Research Institute公司开发的电力系统仿真软件。
ATP主要用于模拟电力系统的暂态过程，包括瞬态稳定性、过电压和电磁暂态等。
ATP的特点是承载能力强，可以处理大规模系统模型，适用于复杂的电力系统场景。
EMTPEMTP（Electromagnetic Transients Program）是一款由瑞士电力公司和瑞士联邦理工学院合作开发的电力系统仿真软件。
EMTP主要用于模拟电力系统的电磁瞬态过程，包括雷电、开关操作、过电压和电磁干扰等。
EMTP可处理数百个设备并同时运行故障模拟。
PSASPPSASP（Power System Analysis Software Package）是一款由美国Power Technologies公司开发的电力系统仿真软件。
PSASP是一个功能齐全的全功率电力系统分析软件，提供了多种电网模型和计算方式。
PSASP可以进行短路、潮流、稳定性和动态分析等多种电力系统仿真。
PSCADPSCAD（Power System Computer Aided Design）是一款由加拿大Manitoba Hydro公司开发的电力系统仿真软件。
电磁暂态仿真系统EMTS 及其在高压直流系统仿真分析中的应用
子页面等。
2.3 计算分析 2.3.1 整流器阀短路故障
在 EMTS 上建立三广直流工程仿真系统以后， 为全面检验该系统的功能和运行性能，在该系统上
进行了一系列实验，其中交直流故障实验较全面地
反映了整个仿真系统的性能,是对包括换流器特性
和直流控制特性等在内的综合检验。本文对部分典 型仿真实验结果进行了分析[6]。
千兆以太网 Myrinet 网络 百兆以太网
…
计算节点 1 计算节点 2 计算节点 n
管 理 节 点 网 关 外部网络
图 2 电力系统全数字仿真系统网络结构 Fig. 2 The network system structure of EMTS
在进行电磁暂态计算时通常采用 Myrinet 网 络。Myrinet 网是以数据包通信和交换技术为基 础的高效率高性能的通信网络，它具有全双工的 (2+2) Gbit/s 数据连接口，响应速度快，交换容量大， 延时低(小于 10 µs)。 1.3 系统软件
表 1 三广直流输电工程部分运行参数
Tab. 1 Part of operation parameters of the Three
Gorges—Guangdong HVDC project
序号
参数名称
参数值
1
单极额定输送功率(整流侧)/MW
1 500
2
单极最小输送功率/MW
150
3
双极额定输送功率(整流侧) /MW
EMTPE 进程 1 EMTPE 进程 2
EMTPE 进程 n
节点机 1
节点机 5
节点机 2
节点机 6
节点机 3
节点机 7
节点机 4
节点机 8
电力系统高效电磁暂态仿真技术综述
电力系统高效电磁暂态仿真技术综述摘要：电力系统，作为集发电、输电和用电多种设备于一体的综合型能源供给系统，被认为是当今世界上最复杂的人造网络之一。
电力系统的稳定运行也成为国民经济发展的命脉。
为避免系统故障引起的大停电，电力系统的规划、设计和控制离不开对其精确暂态性能的了解。
因此，电力系统电磁暂态仿真计算成为获取电力系统精确动态特性最有效的工具。
基于此，在接下来的文章中，将围绕电力系统高效电磁暂态仿真技术展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
关键词：电力系统；电磁暂态；仿真技术引言：作为电力系统仿真的重要组成部分,电磁暂态仿真具有现象刻画准确、应用广泛、数值稳定性好等特点,并与机电暂态仿真共同构成了电力系统暂态仿真的基础,其应用涵盖了电力系统规划、设计、运行及科学研究的各个方面,是了解电力系统暂态复杂行为的必要工具。
与机电暂态仿真不同,电磁暂态仿真在精确的电路层面上对系统元件进行建模、分析,并计算得到各种暂态响应的时域波形。
这使得电磁暂态仿真从模型、算法到计算结果都有别于机电暂态仿真。
一、电力系统电磁暂态仿真内容简析（一）传统并行仿真技术的局限传统电力系统的电磁暂态实时仿真，主要是在多CPU计算架构上利用网络分块实现的区域级并行仿真。
传统互联电网电磁暂态的并行仿真主要包含两类方法。
其一，是依赖长传输线的天然解耦特性实现分网并行计算；其二是利用网络分块技术。
其中徐政提出在系统分块后构建边界交接变量方程；还有学者提出的多端口戴维南等值技术；另外还有人提出了类似的基于节点分裂法的分网并行技术。
上述分块技术均通过“分区侧-协调侧”两层计算实现并行计算。
然而，此类并行技术在实现大规模复杂电力系统的电磁暂态并行计算时，仍具有如下困难:第一，系统实时仿真规模扩展性受到限制。
首先，在分块并行计算过程中，不同分区的计算结果在每一时步仿真中均需要相互通信，而传统并行计算架构的通信代价高，通信延时大。
随着分块数目及层数的增多，通信延时将成为系统实时仿真规模增大的最大瓶颈。
电力系统仿真软件
电力系统仿真软件简介电力系统是一个大规模、时变的复杂系统,而且在国民经济中有非常重要的作用,电力系统数字仿真已成为电力系统研究、规划和设计的重要手段。
常用的电力系统仿真软件有如下几种：1.电力系统分析综合程序(PSASP)。
电力系统分析综合程序是一套具有高度集成性、开放性和自主知识产权的大型软件包。
PSASP与Excel、AutoCAD、MATLAB等通用的软件包分析工具有方便的接口,可充分利用其它软件包的资源。
该软件在我国高校研究人员和电力系统现场都有广泛应用。
PSASP结构分为三层,第一层是公用数据和模型的资源库,其中包括:电网基础库、固定模型库、用户自定义模型库和用户程序库等。
第二层是基于资源库的应用程序包,包括稳态分析、故障分析、机电暂态分析和暂态稳定计算。
第三层是计算结果库和分析工具,软件进行各种分析计算后,生成的结果数据以多种形式输出或转换为Excel、AutoCAD、MATLAB等其他数据格式。
PSASP的功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。
稳态分析包括潮流分析、网损分析、最优潮流和无功优化、静态安全分析、谐波分析和静态等值等。
故障分析包括短路计算、复杂故障计算及继电保护整定计算。
机电暂态分析包括暂态稳定计算、电压稳定计算、控制参数优化等。
2.BPA程序BPA程序概述BPA程序是美国联邦政府能源部下属邦纳维尔电力局(BPA)计算方法开发组自二十世纪60年代初期开发的大型电力系统离线分析程序。
该程序采用稀疏矩阵技巧的牛顿-拉夫逊法,并将梯形积分法运用于暂态稳定的计算,形成较为稳定的数值解。
目前电力系统多数单位所用的BPA程序是中国电力科学研究院在美国BPA程序1983年9月版本的基础上,经过消化吸收,开发而成的中国版程序,且已在我国电力系统规划设计、调度运行和试验研究等各部门得到了广泛的应用,成为我国电力系统分析计算的重要工具之一。
BPA潮流程序的结构和功能特点中国版BPA2.0程序采用的基本的解法是:微分方程线性化后用梯形积分法求解,网络方程应用导纳矩阵三角分解后迭代求解。
电力系统电磁暂态仿真技术
电力系统电磁暂态仿真技术电力系统电磁暂态仿真技术是目前应用最广泛的电力系统时域分析技术，它可以用来评估和预测电力系统的稳态和暂态性能。
在当今的新兴技术中，电力系统的电磁暂态仿真技术可以提供更高效、精确的时域分析服务，以支持高速、可靠、稳定的电力系统运行。
一、电力系统电磁暂态仿真技术的基础电力系统电磁暂态仿真技术的基础是理论上的直流电力系统和交流电力系统分析技术。
这些基础知识包括电力工程的基本原理和方法，电力系统的稳定和分析，以及电力系统的物理性能和动态响应。
使用这些基础知识，可以更好地理解电力系统的暂态行为，以及电力系统如何响应不同的操作和控制策略。
二、电力系统电磁暂态仿真技术的发展电力系统电磁暂态仿真技术经历了从分析、估算到精确仿真的发展进程，从而形成了现今完整的技术体系。
早期的电力系统仿真技术主要是基于分析和估算，后来进行了有限元数值计算、仿真和模拟，以精确地预测电力系统的暂态行为。
此外，电力系统暂态仿真技术还可以与其他技术相结合，比如计算机辅助控制、通信和物联网等，形成更加先进的电力系统控制系统。
三、电力系统电磁暂态仿真技术的应用电力系统的电磁暂态仿真技术可以广泛应用于电力系统的可靠性分析、安全监测、系统稳态优化和负荷管理等方面。
此外，电力系统电磁暂态仿真技术还可以用于电力系统控制、容量扩展、新技术研究和新结构开发等方面。
综上所述，电力系统电磁暂态仿真技术是一种用于估算和预测电力系统的稳定和暂态性能的技术，它可以提供更高效、精确的时域分析以支持高速、可靠、稳定的电力系统运行，并可以广泛用于电力系统的可靠性分析、安全监测、系统稳态优化和负荷管理等方面，以及电力系统控制、容量扩展、新技术研究和新结构开发等方面。
因此，电力系统电磁暂态仿真技术可以为电力系统的控制、管理和运行提供更全面的支持，以更加可靠的方式服务于电力系统的稳定运行。
ATP-EMTP的应用讲解PPT
ATP-EMTP的特点
总结词
ATP-EMTP具有高精度、高可靠性和广泛适用性等特点。
详细描述
ATP-EMTP采用了先进的数值计算方法和算法，能够精确地模拟电力系统的电磁暂态过程，为电力系统设计和运 行提供可靠的支持。同时，它还支持多种类型的电力设备和系统，包括发电机、变压器、输电线路、配电系统等， 具有广泛的适用性。
要点三
详细描述
ATPEMTP可以模拟电磁弹射系统的 动态行为和性能，包括飞机起飞过程 中的加速度、速度和位移等。通过优 化系统参数，如电磁力、加速度和起 飞距离等，可以提高电磁弹射系统的 起飞效率和安全性。
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要点一
电磁弹射系统
电磁弹射系统是一种新型的舰载机起 飞方式，利用电磁力加速飞机起飞。 ATPEMTP在电磁弹射系统的设计和 优化中发挥了重要作用，通过模拟系 统的动态行为和性能，工程师可以优 化系统设计，提高起飞效率和安全性 。
要点二
总结词
ATPEMTP在电磁弹射系统的设计和 优化中具有重要应用价值，有助于提 高系统的起飞效率和安全性。
轨道交通
列车运行控制
ATP-EMTP用于分析列车运行过 程中的动态行为，以及制定列车 控制策略，确保列车安全、高效 地运行。
电磁兼容性分析
ATP-EMTP用于分析轨道交通系 统中各设备之间的电磁兼容性， 降低电磁干扰对列车运行的影响 。
航空航天
飞机电磁环境模拟
ATP-EMTP用于模拟飞机在各种飞行状态下所受到的电磁环境，为飞机电子设备 的正常工作和电磁兼容性提供保障。
02
ATP-EMTP的基本原理
电磁场理论
01
02
03
麦克斯韦方程组
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电力系统电磁暂态与EMTP仿真
仿真一
不考虑线路分布参数特性
打开ATPDraw软件，依次从元件库中选取三相交流电源、三相耦合RLC支路、多想耦合RL电路、三相时控开关和三相π形电路，选取节点电压测量仪进行测量，仿真计算接线图如下图一所示：
图一仿真一仿真计算接线图
参数设定：首先是电源，电源为500KV三相交流电源，电源幅值设定为500KV，频率设为520HZ，选择为三相电路，如下图二所示：
图二电源参数设置窗口
电源内阻抗，三相RLC中，设置电阻为200Ω，电感和电容为零；三相等效耦合RLC电路参数如下图三所示；
图三三相RLC参数设置窗口
三相时控开关，开关设备初始状态设定为打开状态，它们在一下时间闭合，相角为零时，A相：20ms，B相：20.67ms，C相：33.33ms。
使得各相电路都是在电压达到峰值时合闸。
主要的是三相π电路的参数计算和设定，本提为三相均匀换位线路，L=0.00128167H/km，M=0.00039667H/km，C=0.0118061uF/km，K=0.0013696uF/km，线路长度为200km，经计算后的参数为下图四所示：
图四三相π形电路参数设置窗口
最后，再设定仿真参数，步长为 1.0E-5s，计算终止时间为0.2s。
运行ATP，再运行Plot，选取适当坐标，图形输出结果如下图五所示：
图五θ=0时500kV空载线路侧首端A相电压当改变电源相角，把θ为0时候改成为30，三相时控开关A 相：21.67ms，B相：22.34ms，C相：35.00ms，输出结果如下图六所示：
图六θ=30时500kV空载线路侧首端A相电压
仿真二
考虑线路分布参数特性
500kV架空输电线路JMartin线路模型：在Lines/Cables中选取电缆模型[LCC]，其他元件可以参照仿真一选取。
仿真电路如下图七所示：
图七仿真二仿真线路接线图
双击“LCC”图标，打开架空线路参数对话框，如图八所示，其
图八 500kV架空输电线路LCC模型参数对话框
中系统模型（System typle）有架空线路（Overhead Line）、不带套管的电缆（Single Core Cables）和带套管的电缆（Enclosing Pipe）三项可选，这里选架空线路模型，在架空线路模型下的参数中，用于π形等值线路的换位检查项（Transposed）不选，其它选项如自动生成、趋肤效应、分段接地等都选上；Model/Type有常参数KCLee和Clack线路（Bergeron）、π形等值（PI）、JMarti、Noda和Semlyen分布参数模型五个选项，这里在模型选择框中选择“JMarti”；模型的标准数据（Standard date）栏，土壤电阻率设为100Ω·m，参数拟合初始的较低频率为0.005Hz，线路长度设为200km；公制和英制单位切换项中选择公制单位。
架空线路模型的数据窗口，数据窗口的各参数意义列于图九所示。
把500kV空载线路的几何数据和电气数据填入，节点名称确定，
图九 500kV架空输电线路LCC模型数据窗口
核对无误后，点击“OK”，显示存放文件夹路径。
这样，500kV空载线路的JMarti模型建成，包括pch文件、lib文件和dat文件等。
如果有保存好的LCC数据文件，可点击“Import”，导入需要的Line/Cable文件（.alc），省去数据重新输入的麻烦；如果要保存这次的录入的LCC数据文件，可点击“Export”，导出并保存需要的Line/cable文件（.alc）。
开关合闸时间，三相合闸时间分别设置为：A相：25.00ms，B 相：25.67ms，C相：38.33ms。
分别设定不同相角，得到的仿真电路效果图如下图十所示。
从图中可见，考虑线路分布参数特性，合闸过电压发生震荡，过电压幅值比不考虑线路分布参数特性时要大，最大过电压幅值出现在θ=0时合闸，最大过电压幅值达900kV （2.2p.u.），而在θ=60时合闸，振幅值变得很小，过电压倍数很小。
图十考虑线路分布参数时不同相位合闸线路末端A相电压左上：θ=0；右上θ=30；下面θ=60。