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(yīng)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(jī)電瞬變的參考，使用完整的組件庫(kù)對(duì)控制系統(tǒng)和保護(hù)進(jìn)行詳細(xì)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(jìn)行潮流，穩(wěn)態(tài)和時(shí)域仿真。

     EMTP 完全可以編寫(xiě)腳本。腳本可以自動(dòng)完成所有可以手動(dòng)完成的工作！

     EMTP 使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，并且可以模擬任意拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，而無(wú)需任何用戶(hù)干預(yù)：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(hù)工具箱（Protection Toolbox）
        勵(lì)磁工具箱（Exciters & Governors library）
        Simulink工具箱（Simulink）
        雷電感應(yīng)過(guò)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(dāng)今使用的大多數(shù)HVDC轉(zhuǎn)換器都是這種類(lèi)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(duì)較小的系統(tǒng)，但是復(fù)雜度很高。它們可以并網(wǎng)運(yùn)行或孤島運(yùn)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(xiàng)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(yīng)地建立保護(hù)系統(tǒng)并確保可接受的電能質(zhì)量。

可再生能源：
       風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)模型包含渦輪機(jī)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(chǎng)變壓器。轉(zhuǎn)換器控制通過(guò)測(cè)量采樣 和濾波，鎖相環(huán)（PLL），調(diào)節(jié)環(huán)和保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)建 模。調(diào)節(jié)回路在DQ0參考框架中實(shí)現(xiàn)，可對(duì)有功功率和無(wú) 功功率進(jìn)行解耦控制。

瞬態(tài)恢復(fù)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(gè)連續(xù)的時(shí)間間 隔中考慮該電壓：一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)存在瞬態(tài)電壓（TRV），第二個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)單獨(dú)存在一個(gè)工頻電壓。

保護(hù)工具箱（ Protection Toolbox）

     1、該工具箱為保護(hù)系統(tǒng)的仿真和分析打開(kāi)了新的大門(mén)。穩(wěn)態(tài)和時(shí)域仿真選項(xiàng)均可用。所有繼電器，熔斷器和熱 敏元件模型都在時(shí)域內(nèi)通過(guò)非線性函數(shù)（例如CT，VT和CVT磁化強(qiáng)度）進(jìn)行求解。EMTP的這種
方式可實(shí) 現(xiàn)高度精確的保護(hù)，并通過(guò)高度精確的電源系統(tǒng)模型進(jìn)行性能分析；
     2、電力系統(tǒng)可以包括許多細(xì)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(fēng)力發(fā) 電。沒(méi)有任何限制！繼電器可以捕獲來(lái)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(hù)工具箱最終使設(shè)置可再生能源保護(hù)系統(tǒng)變得容易。用戶(hù)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(cè)，距離保護(hù)，限流熔斷器中斷電流或確定變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)置。

勵(lì)磁/調(diào)速器庫(kù)（Exciters & Governors）

     該勵(lì)磁機(jī)和調(diào)速器庫(kù)包含用于調(diào)速器，勵(lì)磁機(jī)和電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的50多種標(biāo)準(zhǔn)模型。它包括來(lái)自IEEE標(biāo) 準(zhǔn)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(lì)磁系統(tǒng)模型推薦實(shí)踐”的各 種模型：

     1、激勵(lì)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(lì)磁限制器：過(guò)勵(lì)磁限制器OEL1B，OEL2C，OEL3C，OEL4C，OEL5C，MAXEX2勵(lì)磁限制器UEL1，UEL2C；
     5、定子電流限制器：SCL1C ；
     6、渦輪負(fù)荷控制器：LCBF1；

LIOV工具箱（雷電感應(yīng)過(guò)電壓的仿真）

     1、 LIOV-EMTP是一種EMTP模塊，專(zhuān)門(mén)用于計(jì)算架空配電網(wǎng)絡(luò)上雷電引起的過(guò)電壓；
     2、 LIOV（雷電感應(yīng)過(guò)電壓）代碼允許計(jì)算在有損土壤上方的多導(dǎo)體線路上的雷電感應(yīng)過(guò)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(yīng)過(guò)電壓的評(píng)估通過(guò)以下方式進(jìn)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(shí)間分布的模型，沿著該線計(jì)算雷擊程電磁場(chǎng)變化。為此，回程通道被認(rèn)為是筆直的垂直天線；
      2、評(píng)估后的電磁場(chǎng)通過(guò)場(chǎng)-傳輸線耦合模型來(lái)計(jì)算感應(yīng)過(guò)電壓，該模型描述了LEMP和線導(dǎo)體之間的相互作用。為 了評(píng)估電磁耦合，所實(shí)現(xiàn)的模型基于傳輸線理論和Agrawal等人的場(chǎng)-傳輸線耦合模型[4]。使用有限時(shí)域時(shí)域技術(shù) （FDTD）求解耦合方程；
      3、為了計(jì)算電場(chǎng)的垂直分量，要考慮一個(gè)理想的導(dǎo)電地面的假設(shè)（已經(jīng)證明該假設(shè)對(duì)于不超過(guò)幾公里的距離是合 理的）。另一方面，使用Cooray-Rubinstein公式[5，6]計(jì)算電場(chǎng)的水平分量，該水平分量受地面有限電導(dǎo)率的影響；
      4、LIOV 代碼已通過(guò)與自然和觸發(fā)雷電實(shí)驗(yàn)有關(guān)的若干實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，核電磁脈沖模擬器和縮小比例模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；

參數(shù)套件(PAMSUITE) EMTP中進(jìn)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(guò)將基本情況的EMTP文件導(dǎo)入PAMSUITE，用戶(hù)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(yīng)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(yīng)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(xì)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(yùn)行
      2、故障穿越（FRT）
      3、無(wú)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(guò)電壓（雷電，開(kāi)關(guān)和臨時(shí)（TOV）過(guò)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(fēng)力渦輪機(jī)（全變頻器（FC）和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)DFIG ?聚集光伏和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。

用于Simulink的EMTP工具箱 兩次單擊即可將Simulink模型導(dǎo)入EMTP

      該工具箱允許您單擊兩次即可將任何Simulink模型導(dǎo)入到EMTP設(shè)計(jì)中，而無(wú)需考慮其復(fù)雜性。用戶(hù)的干 預(yù)最少，過(guò)程只需幾分鐘！使用適當(dāng)?shù)腗atlab/Simulink工具箱和編譯器，將自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)DLL，并由該導(dǎo)入工具使用它來(lái)創(chuàng)建具有所 有必要連接（引腳）的EMTP模型。向量，復(fù)雜和真實(shí)的信號(hào)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(jìn)行分配。基于Simulink的模型可以快速連接到復(fù)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(dú)特的計(jì)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(dāng)今使用的大多數(shù)HVDC轉(zhuǎn)換器都是這種類(lèi)型的。LCC中使用的開(kāi)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(wú)功功率控制是通過(guò) 控制晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)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(yīng)用 包括異步系統(tǒng)的互連，海上風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)集成，偏遠(yuǎn)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(guò)保持穩(wěn)定的電壓和頻率來(lái)獨(dú)立控制有功功率和無(wú)功功率。這樣就可以提供非常弱的電 網(wǎng)甚至是無(wú)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(yīng)用中其他多電平轉(zhuǎn)換器拓?fù)?的許多限制。MMC拓?fù)湓试S使用較低的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)減少轉(zhuǎn)換器損耗。此外，通過(guò)在每個(gè)相中使用大量的 電平，消除了對(duì)濾波器的要求。通過(guò)增加每條臂的子模塊（SM）的數(shù)量，可以輕松實(shí)現(xiàn)更高電壓的可擴(kuò) 展性，并提高可靠性。 EMTP進(jìn)行微電網(wǎng)研究；

      4、時(shí)域迭代求解器：即使它們被稱(chēng)為微電網(wǎng)，由于存在大量的分布式資源和負(fù)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(jí)迭代式稀疏矩陣求解器專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于快速，準(zhǔn)確地 分析大型和非線性網(wǎng)絡(luò)；
      5、根據(jù)負(fù)荷- 流量結(jié)果自動(dòng)初始化：由于可能存在大量DG，因此在保持?jǐn)?shù)值仿真穩(wěn)定的同時(shí)，使用功 率提升技術(shù)進(jìn)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(shí)域仿真，從而實(shí) 現(xiàn)了完美的平穩(wěn)啟動(dòng)，從而節(jié)省了大量時(shí)間；
      6、EMTP提供了帶有內(nèi)置組件的專(zhuān)用微電網(wǎng)分析工具箱，可用于組裝詳細(xì)的微電網(wǎng)模型，包括逆變器， 電池，光伏電站和風(fēng)力渦輪機(jī)，以及用于控制系統(tǒng)建模的濾波器和控制塊 ；
      7、EMTP控件庫(kù)允許您創(chuàng)建微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的詳細(xì)模型，包括孤島檢測(cè)方案，相量測(cè)量單位，發(fā)電機(jī) 啟動(dòng)順序和同步。

可 再 生 能 源：

      1、大型風(fēng)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(fēng)力發(fā)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)模型包含渦輪機(jī)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(chǎng)變壓器；
      3、詳細(xì)的模型包括所有的單個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)和光伏組件，轉(zhuǎn)換器，升壓變壓器，和控制 和保護(hù)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(fēng)力發(fā)電機(jī)型號(hào)，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）和全轉(zhuǎn)換器（FC）等 ?PV電池進(jìn)行建模以重現(xiàn)電源電壓特性；
      5、開(kāi)關(guān)過(guò)電壓 瞬態(tài)過(guò)電壓（TOV）諧波分析 電網(wǎng)規(guī)范要求 穩(wěn)定性分析等等。