EMTP 電磁暫態(tài)離線仿真和分析軟件

 
EMTP  是一款功能齊全的電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真，提供微網(wǎng)、高壓直流輸電HVDC、可再生能源等電力應用分析軟件  

     EMTP 是用于電力系統(tǒng)仿真和分析軟件，模擬電磁和機電瞬變的參考，使用完整的組件庫對控制系統(tǒng)和保護進行詳細建模。

     EMTP 具有不平衡多相潮流，能夠解決大規(guī)模的輸配電網(wǎng)絡(luò)。

     EMTP 具有易操作的圖形化界面，并使用相同的網(wǎng)格數(shù)據(jù)和在相同的環(huán)境中進行潮流，穩(wěn)態(tài)和時域仿真。

     EMTP 完全可以編寫腳本。腳本可以自動完成所有可以手動完成的工作！

     EMTP 使用動態(tài)內(nèi)存分配，并且可以模擬任意拓撲網(wǎng)絡(luò)，而無需任何用戶干預：您所繪制的就是您所模擬的！

EMTP—RV 系統(tǒng)組件包括：
        組件保護工具箱（Protection Toolbox）
        勵磁工具箱（Exciters & Governors library）
        Simulink工具箱（Simulink）
        雷電感應過電壓工具箱（LIOV） 
        參數(shù)研究工具箱(PAMSUITE ）
        可再生能源工具箱(Renewables Toolbox ）

 高壓直流（HVDC）傳輸：
      1） 線路換向轉(zhuǎn)換器 （LCC）：當今使用的大多數(shù)HVDC轉(zhuǎn)換器都是這種類型 ：
      2）電壓源轉(zhuǎn)換器（VSC）：VSC-HVDC技術(shù)主要使用絕緣 柵雙極晶體管（IGBT）；
      3）模塊化多電平轉(zhuǎn)換器 （MMC）技術(shù)使用串聯(lián)的半橋模。

 微網(wǎng)：
      微電網(wǎng)是規(guī)模相對較小的系統(tǒng)，但是復雜度很高。它們可以并網(wǎng)運行或孤島運行。在后一種情況下，它們不能從電網(wǎng)的功率和頻率支持中受益，而由于湖或低慣性，保持其穩(wěn)定性成為一項挑戰(zhàn)。通常，發(fā)電是分布式的，并且是基于逆變器的，這迫使相應地建立保護系統(tǒng)并確保可接受的電能質(zhì)量。

可再生能源：
       風力發(fā)電場和太陽能發(fā)電場模型包含渦輪機或PV電池，轉(zhuǎn)換器，升壓變壓器，集熱網(wǎng)，電廠控 制器（PPC）和發(fā)電場變壓器。轉(zhuǎn)換器控制通過測量采樣 和濾波，鎖相環(huán)（PLL），調(diào)節(jié)環(huán)和保護系統(tǒng)進行詳細建 模。調(diào)節(jié)回路在DQ0參考框架中實現(xiàn)，可對有功功率和無 功功率進行解耦控制。

瞬態(tài)恢復電壓（TRV）IEEE C37.011：
      是電流中斷后出現(xiàn)在斷路器端子兩端的電壓。可以在兩個連續(xù)的時間間 隔中考慮該電壓：一個時間間隔內(nèi)存在瞬態(tài)電壓（TRV），第二個時間間隔內(nèi)單獨存在一個工頻電壓。

保護工具箱（ Protection Toolbox）

     1、該工具箱為保護系統(tǒng)的仿真和分析打開了新的大門。穩(wěn)態(tài)和時域仿真選項均可用。所有繼電器，熔斷器和熱 敏元件模型都在時域內(nèi)通過非線性函數(shù)（例如CT，VT和CVT磁化強度）進行求解。EMTP的這種
方式可實 現(xiàn)高度精確的保護，并通過高度精確的電源系統(tǒng)模型進行性能分析；
     2、電力系統(tǒng)可以包括許多細節(jié)，范圍從電力電子模型，HVDC輸電模型以及與 傳統(tǒng)發(fā)電 和輸電相結(jié)合的風力發(fā) 電。沒有任何限制！繼電器可以捕獲來自基于電力電子設(shè)備控制的瞬態(tài)，諧波和各種影響；
     3、新的EMTP保護工具箱最終使設(shè)置可再生能源保護系統(tǒng)變得容易。用戶可以研究任何電力系統(tǒng)，包括基于倒 置的設(shè)備，用于協(xié)調(diào)功率擺幅檢測，距離保護，限流熔斷器中斷電流或確定變壓器差動保護設(shè)置。

勵磁/調(diào)速器庫（Exciters & Governors）

     該勵磁機和調(diào)速器庫包含用于調(diào)速器，勵磁機和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的50多種標準模型。它包括來自IEEE標 準421.5-2005和421.5-2016“用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究的電力系統(tǒng)模型的IEEE勵磁系統(tǒng)模型推薦實踐”的各 種模型：

     1、激勵器：AC1A，AC2A，AC3A，AC5A，AC6A，AC7B，AC8B，AC9C，AC10C，AC11C，DC1A，DC2A，DC3A， DC4B，IEEET1，IEEET5，SEXS，ST1，ST1A，ST2A，ST3A，ST4B，ST5B，ST6 ST7B，ST8C，ST9C，ST10C；
     2、調(diào)速器：DEGOV1，GAST，GAST2A，IEEEG1，IEEEG2，IEEEG3，IEESGO，TGOV1，TGOV5，GGOV1，HYGOVR， WSHYDD，WSHYGP，HYGOV4，HYGOV，IEEEG2，PIDGOV，LCFB1，WSIEG1；
     3、電源系統(tǒng)穩(wěn)壓器：PSS1A，PSS2B，PSS3B，PSS4B，PSS5C，PSS6C，PSS7C，IEEEST；
     4、勵磁限制器：過勵磁限制器OEL1B，OEL2C，OEL3C，OEL4C，OEL5C，MAXEX2勵磁限制器UEL1，UEL2C；
     5、定子電流限制器：SCL1C ；
     6、渦輪負荷控制器：LCBF1；

LIOV工具箱（雷電感應過電壓的仿真）

     1、 LIOV-EMTP是一種EMTP模塊，專門用于計算架空配電網(wǎng)絡(luò)上雷電引起的過電壓；
     2、 LIOV（雷電感應過電壓）代碼允許計算在有損土壤上方的多導體線路上的雷電感應過電壓，該電壓是線路幾何形狀，雷電電流波形和行程位置，回程速度以及接地電氣參數(shù)的函數(shù)。

雷電感應過電壓的評估通過以下方式進行：

      1、沿著雷電回程模型，即描述沿通道的回程電流的空間和時間分布的模型，沿著該線計算雷擊程電磁場變化。為此，回程通道被認為是筆直的垂直天線；
      2、評估后的電磁場通過場-傳輸線耦合模型來計算感應過電壓，該模型描述了LEMP和線導體之間的相互作用。為 了評估電磁耦合，所實現(xiàn)的模型基于傳輸線理論和Agrawal等人的場-傳輸線耦合模型[4]。使用有限時域時域技術(shù) （FDTD）求解耦合方程；
      3、為了計算電場的垂直分量，要考慮一個理想的導電地面的假設(shè)（已經(jīng)證明該假設(shè)對于不超過幾公里的距離是合 理的）。另一方面，使用Cooray-Rubinstein公式[5，6]計算電場的水平分量，該水平分量受地面有限電導率的影響；
      4、LIOV 代碼已通過與自然和觸發(fā)雷電實驗有關(guān)的若干實驗數(shù)據(jù)，核電磁脈沖模擬器和縮小比例模型進行實驗驗證；

參數(shù)套件(PAMSUITE) EMTP中進行參數(shù)研究的基本工具

      PAMSUITE（用于EMTP的參數(shù)建模套件）是用于EMTP的模塊，用于參數(shù)研究。
     1、通過將基本情況的EMTP文件導入PAMSUITE，用戶可以執(zhí)行以下幾種研究；
     2、參數(shù)不確定性的模擬（蒙特卡洛）；
     3、敏感性分析；
     4、應急方案探索；
     5、優(yōu)化 ；
     6、數(shù)據(jù)同化（數(shù)據(jù)匹配）。

可再生能源工具箱

      適用于每種應用的可再生能源系統(tǒng)模型可再生能源工具箱提供了詳細的，可定制的可再生能源工廠模型。這些模型可用于各種公園研究，包括：
      1、潮流和穩(wěn)態(tài)運行
      2、故障穿越（FRT）
      3、無功功率和頻率支持
      4、次同步控制交互（SSCI）
      5、公園通電 ?收集器電網(wǎng)過電壓（雷電，開關(guān)和臨時（TOV）過電壓）
      6、停放諧波和閃爍研究。

       該工具箱包含以下模型：
      1、光伏（PV）（三相和單相）； 
      2、 風力渦輪機（全變頻器（FC）和雙饋感應發(fā)電機DFIG ?聚集光伏和風力發(fā)電場。

用于Simulink的EMTP工具箱 兩次單擊即可將Simulink模型導入EMTP

      該工具箱允許您單擊兩次即可將任何Simulink模型導入到EMTP設(shè)計中，而無需考慮其復雜性。用戶的干 預最少，過程只需幾分鐘！使用適當?shù)腗atlab/Simulink工具箱和編譯器，將自動創(chuàng)建一個DLL，并由該導入工具使用它來創(chuàng)建具有所 有必要連接（引腳）的EMTP模型。向量，復雜和真實的信號都可以與EMTP 接口。也可以在Simulink模 型中定義可調(diào)參數(shù)，并在EMTP中進行分配。基于Simulink的模型可以快速連接到復雜的EMTP網(wǎng)絡(luò)，并受 益于大規(guī)模電力系統(tǒng)仿真的可用和獨特的計算性能和模型。

高壓直流（HVDC）的最佳解決方案   
  支持主要的HVDC轉(zhuǎn)換器技術(shù)：
      1、線路換向轉(zhuǎn)換器（LCC）：當今使用的大多數(shù)HVDC轉(zhuǎn)換器都是這種類型的。LCC中使用的開關(guān)設(shè)備通常 為晶閘管，并以三相12脈沖電橋配置形式布置，以減少諧波。這些轉(zhuǎn)換器的有功和無功功率控制是通過 控制晶閘管的導通角來實現(xiàn)的； 
      2、電壓源轉(zhuǎn)換器（VSC）：VSC-HVDC技術(shù)主要使用絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。VSC-HVDC系統(tǒng)的潛在應用 包括異步系統(tǒng)的互連，海上風電場的電網(wǎng)集成，偏遠島嶼，油氣站的電氣化以及多端直流電網(wǎng)。VSCHVDC系統(tǒng)可以通過保持穩(wěn)定的電壓和頻率來獨立控制有功功率和無功功率。這樣就可以提供非常弱的電 網(wǎng)甚至是無源網(wǎng)絡(luò)。
      3、模塊化多電平轉(zhuǎn)換器（MMC）技術(shù)使用串聯(lián)的半橋模塊。它克服了HVDC應用中其他多電平轉(zhuǎn)換器拓撲 的許多限制。MMC拓撲允許使用較低的開關(guān)頻率來減少轉(zhuǎn)換器損耗。此外，通過在每個相中使用大量的 電平，消除了對濾波器的要求。通過增加每條臂的子模塊（SM）的數(shù)量，可以輕松實現(xiàn)更高電壓的可擴 展性，并提高可靠性。 EMTP進行微電網(wǎng)研究；

      4、時域迭代求解器：即使它們被稱為微電網(wǎng)，由于存在大量的分布式資源和負載并且它們可能具有非 線性行為，因此它們的模型非常大。EMTP的高級迭代式稀疏矩陣求解器專門設(shè)計用于快速，準確地 分析大型和非線性網(wǎng)絡(luò)；
      5、根據(jù)負荷- 流量結(jié)果自動初始化：由于可能存在大量DG，因此在保持數(shù)值仿真穩(wěn)定的同時，使用功 率提升技術(shù)進行初始化非常困難。EMTP根據(jù)其不平衡潮流解決方案的結(jié)果初始化時域仿真，從而實 現(xiàn)了完美的平穩(wěn)啟動，從而節(jié)省了大量時間；
      6、EMTP提供了帶有內(nèi)置組件的專用微電網(wǎng)分析工具箱，可用于組裝詳細的微電網(wǎng)模型，包括逆變器， 電池，光伏電站和風力渦輪機，以及用于控制系統(tǒng)建模的濾波器和控制塊 ；
      7、EMTP控件庫允許您創(chuàng)建微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的詳細模型，包括孤島檢測方案，相量測量單位，發(fā)電機 啟動順序和同步。

可 再 生 能 源：

      1、大型風電廠（WP）和光伏電廠（PV）與大容量電力系統(tǒng)的互連仿真；
      2、 EMTP風力發(fā)電場和太陽能發(fā)電場模型包含渦輪機或PV電池，轉(zhuǎn)換器，升壓變壓器， 集熱網(wǎng)，電廠控制器（PPC）和發(fā)電場變壓器；
      3、詳細的模型包括所有的單個風力渦輪機和光伏組件，轉(zhuǎn)換器，升壓變壓器，和控制 和保護系統(tǒng)。包括收集器電網(wǎng)故障，LVRT / HVRT能力研究和鐵磁諧振；
      4、包括風力發(fā)電機型號，雙饋感應發(fā)電機（DFIG）和全轉(zhuǎn)換器（FC）等 ?PV電池進行建模以重現(xiàn)電源電壓特性；
      5、開關(guān)過電壓 瞬態(tài)過電壓（TOV）諧波分析 電網(wǎng)規(guī)范要求 穩(wěn)定性分析等等。