基本介紹
- 中文名：電磁暫態程式
- 外文名：Electro-Magnetic Transient Program
- 又叫做：ATP程式
- 概述：電磁暫態分析程式
電磁暫態程式,簡介,歷史,功能簡介,簡介,支持模組,原理,著作權,資源,
電磁暫態程式
簡介
電磁暫態程式（EMTP，Electro-Magnetic Transient Program）是用於電力系統電磁暫態分析的仿真軟體。它包含通過現場測試證實的用於變壓器相傳輸線的模型、各種電機、二極體、晶閘管和開關、控制器等模型，是電力系統中高壓電力網路和電力電子仿真套用最廣泛的程式，側重於系統的運行情況而不是個別開關的細節。
歷史
在1984年以前的十多年裡，屬於美國能源部的邦維爾電管局(BPA)主導了EMTP程式的開發工作，它在人力和財力上對EMTP程式的開發工作給予了極大的支持。當時的工作屬於公共域內（public domain work），其成果可以免費提供給任何一個感興趣的團體。1984年以後，EMTP程式主要分為兩支，一支以DCG（EMTP Development Coordination Group,1982年由北美6個大型電力機構組成）/EPRI（美國電力科學研究院）為代表，試圖將EMTP程式商業化(以下稱其為商業化的EMTP)；另一支即ATP-EMTP，它繼續保持EMTP程式的可免費使用性，但為了防止其成果被商業化的EMTP所利用，ATP-EMTP不屬於公共域內。 現在有幾種EMTP版本以用於個人計算機，如Micro Tran、ATP等。所有版本的程式都具有BPA（美國邦納維爾電力局，Bonneville Power Administration）的EMTP原版的大部分功能。
1984年初，DCG的工作已對免費使用EMTP構成威脅，原BPAEMTP的開發者之一Dr.W.Scott Meyer為了維護EMTP的可免費使用性，於1984年2～3月份，終止了12年的EMTP開發契約，並將他所有的業餘時間用來開發一個富有生命力的替代程式即ATP，ATP正式誕生於1984年秋。 ATP程式（The Alternative Transients Program）是目前世界上電磁暫態分析程式（EMTP)最廣泛使用的一個版本，ATP-EMTP程式幾乎可為世界上的每一個人所免費使用，並可在大多數類型的計算機上運行。
功能簡介
簡介
EMTP程式的基本功能是進行電力系統仿真計算，典型套用是預測電力系統在某個擾動(如開關投切或故障)之後感興趣的變數隨時間變化的規律；將EMTP的穩態分析和電磁暫態分析相結合，可以作為電力系統諧波分析的有力工具。另外，EMTP程式也廣泛套用於電力電子領域的仿真計算。
ATP-EMTP還配備有圖形輸入程式ATPDrawTM，目前最新版是1.4版。ATPDraw1.4是一個32位程式，可以在Windows95/NT下運行。ATPDraw作為ATP-EMTP的一個前處理程式，最終生成一個格式正確的ATP-EMTP的數據輸入檔案。目前ATPDraw支持70個標準元件和28個TACS模組，同時也支持MODELS,用戶可以根據自己的需要創建?枰?牡緶紡？欏?
支持模組
目前，ATP-EMTP的數學模型包括如下幾種：
● 集總參數電阻R、電感L和電容C；
● 多相PI等值電路；
● 多相分布參數輸電線路；
● 非線性電阻，這裡v-i特性曲線是單值的；
● 非線性電感器，既可模擬常規的單值特性曲線，也可包括剩磁和磁滯；
● 時變電阻；
● 開關，用來模擬斷路器、火花間隙及其它網路聯接的改變，二極體和晶閘管也包括在內；
● 電壓和電流源，除了標準的數學函式波形外，用戶還可用FORTRAN或TACS來定義波形；
● 動態旋轉電機，除了模擬最常用的三相同步電機外，還可模擬單相、二相和三相感應電機和直流電機。它與TACS控制系統模型相聯接，從而可模擬電壓調節器和調速器等的動態特性。
控制系統模型可以用TACS(Transient Analysis of Control Systems)來實現，允許不同種類的非線性和邏輯運算。控制系統的輸入和輸出可以和EMTP的電網路相接口。
ATP-EMTP還配備有比TACS更靈活、功能更強的通用描述語言MODELS。其作用主要可歸納為如下幾個方面：
● 提供一種用來開發電路和控制元件模型的工具，這種電路和控制元件模型難以用ATP和TACS中現有元件模型來實現；
● 具有完整程式語言的靈活性而不需要在編程級（programminglevel）上與ATP程式相互作用；
● 不但可以描述元件是如何運行的，而且可以描述元件的初始狀態是如何建立的；
● 在模擬級（modelinglevel）上，通過電壓、電流和控制信號建立與ATP的標準程式接口，而不需要在編程級上通過變數、公用數據區和子程式與ATP相接口，這使得將ATP與外部程式相連線時不必知道ATP內部是如何運行的，也不必改變ATP的源程式。
原理
EMTP基於梯形積分規則，用伴隨模型作為動態元件，用節點法建立方程，用稀疏矩陣和LU因式分解法來解代數方程。積分步長於用戶指定，並在整個仿真中保持不變。
和SPICE不同的是，SPICE中的開關用非線性電阻表示，而EMTP中的開關則表示為：當斷開時為開路；接通時為短路，將兩個相關聯的節點合併為一個。EMTP有一稱之為TACS和一個稱之為MODEL的模組對控制器仿真。
著作權
儘管ATP-EMTP是一個可免費使用的軟體，但它不是公共域內的軟體。ATP的工作屬於ATP程式開發人員的個人財產，ATP的著作權屬於加拿大/美國EMTP用戶協會，獲取和使用ATP程式必須通過授權，即取得許可證。原則上說，取得ATP程式的使用許可證要通過加拿大/美國EMTP用戶協會的批准，但目前加拿大/美國EMTP用戶協會已授權世界上多個EMTP用戶協會代理此事。
資源
EMTP是一個不斷發展的軟體，擁有不斷發展的大量資源，因此成為美國電力系統和電子電力仿真方面的工作標準。到目前為止，在世界上已形成了多個ATP-EMTP程式的用戶協會，這些用戶協會通常按地域劃分，包括：
●加拿大/美國EMTP用戶協會（Canadian/American EMTP User Group）、
●拉丁美洲EMTP用戶協會(Latin American EMTP User Group)、
●歐洲EMTP用戶協會(EEUG，European EMTP-ATP User Group)、
●澳大利亞EMTP用戶協會、
●南非EMTP用戶協會、
●日本EMTP用戶協會(JAUG，Japanese ATP User Group)、
●韓國EMTP委員會（Korean EMTP Committee）
●中國台灣EMTP用戶協會（包括香港和新加坡）。
有關ATP-EMTP的技術資料大多可以通過Internet獲得。有多個ATP-EMTP用戶協會出版有自己的雜誌，這些雜誌記載了使用ATP-EMTP的經驗及有關ATP-EMTP的最新信息。另外，各EMTP用戶協會都鼓勵和支持取得使用許可證的用戶之間交流使用經驗和交換最新資料。
1991年在美國NorthDakotaStateUniversity由BruceMork教授建立了一個ATP-EMTP的Maillist。Maillist的功能是將收到的Email再轉送給所有參加該Maillist的用戶。目前參加ATP-EMTPMaillist的用戶已超過600個，該Maillist已成為全球ATP-EMTP用戶請教問題、交流經驗、發布信息和與程式開發者聯繫的最好場所。任何取得ATP使用許可證的用戶都可以加入Maillist。
