采用ATP/EMTP的CIGRE HVDC建模与仿真

为了提高HVDC研究、设计的效率及可信性,同时满足实际复杂的HVDC系统的仿真研究要求,弥补PSCAD软件因模块封装导致软件使用灵活性降低的问题,基于ATP/EMTP电磁暂态仿真软件,利用其强大的自定义模块功能,搭建了CIGRE直流输电模型,开展系统仿真分析,并与PSCAD中标准的CIGRE模型的仿真结果进行比对分析,验证了所搭建的HVDC模型的正确性及可行性;选用适当的仿真步长,保证计算结果正确性同时,提高了计算效率。

基于ATP/EMTP的变电站35kV进线段可调保护间隙组合防雷措施仿真研究分析

我国35kV变电站一般采用架设1～2km的避雷线、耦合地线等方法进行防雷保护，并通过采用加强绝缘的方法（增加绝缘子片数）来提高配电网的耐雷水平，但雷击架空线路或避雷线时，在变电站进线段上所产生的雷电过电压分量仍然能传入变电站。

基于ATP/EMTP仿真的抽水蓄能电站雷电入侵波保护方案的选择

以某抽水蓄能电站为例,采用电力系统暂态仿真程序ATP/EMTP,对3种过电压保护方案进行雷电过电压仿真计算,并经综合比较,选择出最佳过电压保护方案。分析结果表明,合理配置避雷器的数量和位置,能降低各电气设备上的最大雷电过电压,从而保证各电气设备具有足够的雷电过电压保护安全裕度。

基于ATP-EMTP的海上风电送出海缆工频过电压仿真分析

海底长电缆线路的充电电容较高,在不同的运行工况下会产生较严重的过电压,而在高抗退出运行情况下,陆上架空送出线路故障产生的过电压会传送至海底电缆。结合工程实际,基于ATPEMTP软件对某海上风电场220 kV送出海缆及架空线路进行建模,对不同运行工况下送出海缆工频过电压、送出架空线路短路故障及断线故障时的海缆工频过电压进行仿真计算,结果表明,合理的高抗配置方案可有效降低海上风电送出海缆的工频过电压水平。

基于ATP-EMTP的10kV配电网架空绝缘导线防雷技术研究

针对现有防雷技术雷击绝缘导线的感应过电压幅值过大、绝缘子雷击闪络率较高的问题,研究了一种基于ATP-EMTP的10 kV配电网架空绝缘导线防雷技术。首先,确定雷击点,计算架空绝缘导线的静电感应雷过电压最大幅值,并结合实际情况对过电压结果进行修正。其次,结合具体的防雷措施,建立ATP-EMTP杆塔等效模型,使用电压控制开关模拟绝缘子的闪络特性,并分析雷击的闪络特性。再次,计算雷电流作用下各节点的电压和直击雷作用下线路的雷击闪络率。最后,加入避雷线保护,使避雷线与导线发生耦合,计算导线过电压幅值,并在电压幅值变小时完成防雷保护。结果表明,当导线高度增加时,雷击绝缘导线的感应过电压幅值为420.12~460.10 kV;每个小组的绝缘子雷击闪络率均保持在30%以下,满足预期要求,线路耐雷水平显著提升。

基于ATP-EMTP的高海拔地区某110 kV线路雷击故障分析

某高海拔山区110 kV线路在经受大幅值雷电流侵入时发生三相短路故障,经现场勘查确认故障杆塔及环境状况,结合雷电监测系统中记录的雷电流幅值等故障监测数据以及历史运行数据,对雷击故障原因及线路防雷水平进行综合分析和评估。运用ATP—EMTP仿真软件构建故障杆塔模型,逐步调整雷电流幅值计算反击耐雷水平,结果表明此次故障为大幅值雷电流反击导致。最后分别对改善接地电阻、提高绝缘水平、增设避雷器等防雷措施效果进行仿真分析。并结合线路运行实况,选择合理的防治措施,从而提高线路的防雷水平。

基于ATP-EMTP的风电机组塔筒二次雷电回击暂态分析

针对风电机组在雷击事故中严重损坏的现状,对二次雷电回击引起的暂态电位变化进行了分析研究。文中通过搭建叶片、机舱、等效圆锥体塔筒与接地系统的等效模型,考虑塔筒内部电缆与塔筒之间的耦合互感等问题,并结合某风电公司所提供数据与相关等效参数公式,搭建出π型叶片与接地体、“十段式”塔筒等效电路,后续利用电磁暂态软件ATP-EMTP计算分析塔筒在两种雷击情况下的暂态电位变化。结果表明:两种雷击均会使风电机组产生兆伏级电位变化;塔底处暂态电位变化在两种雷击情况下差别最大;二次雷电回击下塔顶暂态电位将在0.200μs时达到峰值3.856 MV,故二次雷电回击严重威胁风电机组塔筒内部结构与电子器件的正常运行,不容忽视。

基于ATP⁃EMTP的空气绝缘隔离开关分闸电弧模型

空气绝缘隔离开关需要具备一定的容性小电流开断能力,但隔离开关无灭弧功能,其在分闸过程中会产生严重的电弧,且电源侧电容电压和电弧电流会产生脉冲波,对设备绝缘造成威胁。采用高分辨率相机拍摄空气绝缘隔离开关分闸过程的电弧,发现电弧并未熄灭,不同于气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离开关的电弧特征。基于此现象,文中对传统的双指数型高频电弧电阻模型进行改进,认为在分闸过程中电弧熄灭前,空气间隙的绝缘强度并未完全恢复,电弧电阻未达到1012Ω。在ATP⁃EMTP中搭建了隔离开关开断容性小电流的电路,经过分析可以发现仿真结果与试验结果趋势基本一致。该模型的建立对空气绝缘隔离开关开断容性小电流的研究具有一定的理论指导价值。

基于ATP-EMTP的风机塔基雷电暂态分析

为了解决风机塔基的雷电防护问题,文章采用ATP-EMTP软件对雷击塔基处首次雷击和继后回击的暂态电压变化情况进行仿真分析。结果表明:首次雷击和继后回击塔基时产生的暂态电压均在短时间内达到峰值,随后以阻尼振荡的方式衰减;分析得出首次雷击和继后回击时达到峰值电压所需时间,相比首次雷击,继后回击暂态电压峰值较低,达到峰值电压所需时间更短。研究得出雷击塔基的继后回击问题不可忽视,针对塔基的防雷保护问题应当引起重视。

基于ATP-EMTP的轨道电路电磁过电压分析

为分析电磁瞬态信号在钢轨上传播时对轨道电路的影响。根据无绝缘轨道电路的特点,基于ATP-EMTP建立无绝缘轨道电路的电磁暂态分析模型。针对轨道电路中存在并联或端接非线性集总元件,因此在建立模型时,将钢轨线路等效为均匀传输线,轨道电路的模型计算由传输线部分与分布参数元件的组合电路两部分构成。在该模型的基础上对瞬态电磁信号冲击下的轨道电路接收端响应进行仿真计算。最后分析,电磁暂态信号在轨道电路上的传播过程与线间耦合对轨道电路的影响。得到结论:钢轨对电磁暂态信号存在一定的衰减损耗作用,由于电磁暂态信号在轨道电路传输中会产生传导干扰,轨道电路接收端存在残留电压。载频2300Hz的轨道电路受到冲击电压幅值高于30kV暂态电磁信号干扰时,其接收端轨面过电压存在击穿轨旁电子单元电路的风险。也应尽量避免钢轨轨道电路上仅有非线性负载连接的情况。为轨道电路的故障研究、抗干扰分析与防雷设备研究提供理论参考。

用ATP-EMTP研究1000kV CVT的暂态特性

为研究1000kV电容式电压互感器(CVT)的暂态特性,在分析其非线性元件的饱和特性后,利用电磁暂态计算程序ATP-EMTP建立了1000kV CVT计算模型。对不同阻尼电阻值下的铁磁谐振进行仿真,得出了理想的阻尼电阻值,计算结果与实际采用阻尼电阻值相吻合;在不同合闸相角下分别对CVT铁磁谐振以及瞬变响应进行仿真计算,铁磁谐振过电压波形的仿真结果与试验结果基本一致,得出最严重情况下的谐振过电压倍数和二次瞬变响应电压值。研究结果不仅可以实现1000kV CVT设计阶段的暂态性能参数控制,同时解决了试验无法模拟现场实际条件的矛盾,为晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程中CVT暂态特性提供考核手段之一。

ATP-EMTP在500kV配电系统中的应用

随着电力系统的发展、计算机的普及和计算能力的不断提高,电力系统数字仿真已成为电力系统试验研究、规划设计和调度运行的重要工具。本文介绍了电力系统经常使用的电磁暂态仿真软件EMTP的发展、原理、结构和应用,并对其使用方法做了详细介绍。

基于ATP-EMTP的计及高架桥高速铁路过分相电磁暂态研究

鉴于高速铁路牵引供电系统的线路大量铺设于高架桥上,尝试考虑高架桥桥墩回路与牵引网间的电气耦合对高速列车过分相电磁暂态影响的研究,对行进中的高速列车运行安全具有重要的意义。首先建立了牵引供电回路及高架桥桥墩回路的等效模型。其次重点分析和求取了高架桥桥墩耦合系数和各个电气参数。最后利用ATP-EMTP搭建高速列车过分相各暂态过程的车-网-桥耦合集中参数模型。仿真对比分析了计及高架桥和无高架桥高速列车过分相中的电磁暂态过程及其影响因素。仿真结果和对比分析表明,高架桥回路为过分相的高频暂态分量提供有效泄流通道,明显降低了高速列车弓头过电压幅值。

基于ATP-EMTP对中性点直接接地系统铁磁谐振的仿真和消谐措施研究

针对中性点直接接地系统的铁磁谐振,在ATP-EMTP下分别对其仿真模型、算法以及波形进行了仿真分析,并对消谐电阻阻值的选择进行了仿真。为了提高消谐电阻的阻值,采用阻容消谐的方法。仿真结果表明,该方法提高了消谐电阻的阻值,即降低了流过PT的电流。最后采用了速饱和电抗器并联电阻的阻尼器的方法,仿真结果表明,该方法提高了消谐电阻的阻值,保护了PT。

基于EMTP/ATP的输电线路合闸过电压仿真分析

为研究高压输电网络中空载合闸产生的过电压对电气设备的安全运行的影响,以某段500kV输电线路为研究对象,分析系统产生合闸过电压的机理,建立基于频率的J.MARTI型等值线路分布参数计算模型,运用电力系统电磁暂态仿真分析软件(EMTP/ATP)对500kV输电线路合闸过电压进行分析.仿真结果表明:在非同期条件下,在输电线路末端加装并联电抗器和断路器加装合闸电阻能有效抑制过电压的幅值以及缩短过电压的持续时间,该仿真结果可为电力系统的安全运行提供参考依据.

基于ATP-EMTP的牵引网回路对动车组车体接地回路电气耦合作用研究

在高速铁路的运行安全中,车体电压和接地环流是很重要的影响因素。动车组在运行过程中,牵引网回路与车体-接地线-钢轨形成的回路之间存在电气耦合。本文对该电气耦合作用进行研究,推导供电方式下牵引网回路对车体接地回路的电气耦合系数;以CRH380BL型动车组为例,在ATP-EMTP平台上建立车-网耦合模型,建模中用受控源模拟牵引网回路对车体接地回路的电气耦合,并计算各部分模型参数。分别对考虑和不考虑电气耦合的情况开展动车组降弓工况、升弓工况和带载过分相工况的建模仿真,与实测波形进行对比,验证了模型的准确性。通过比较车体电压和接地电流仿真结果,发现该电气耦合作用对车体过电压和接地环流均有一定影响。

基于ATP-EMTP的高压电缆回流线设置仿真研究

为深入了解高压电缆工程中回流线的作用,利用ATP-EMTP仿真软件,按照工程中典型的敷设方式、正常工作电流和短路电流等条件,对有或无回流线的单、双回路电缆进行建模。根据规程规范的要求,对其中回流线的作用进行对比,分析线路正常运行和单相短路时回流线抑制感应电压效果,研究双回电缆共用回流线和利用并行回路电缆的金属护层做回流线的可行性。为降低线路正常运行时回流线的损耗,提出调整回流线布置的建议。

用EMTP/ATP研究高压限流熔断器暂态过程

为正确模拟高压限流熔断器的熔断过程及熔断过程中产生的电压、电流对短路试验系统的影响,以电磁暂态分析程序EMTP/ATP为平台,以高压限流熔断器短路试验系统为研究主体,建立了含有熔断器和氧化锌避雷器的非线性电路仿真模型并对高压限流熔断器暂态过程进行了仿真分析。仿真电路中为了更加准确地模拟出熔断器电阻的复杂变化过程,采用了多个时变非线性电阻串联的方法来等效熔断器电阻。与传统的用单个时变非线性电阻等效的方法相比,该方法使熔断器暂态过程的模拟更加精确。仿真算得的熔断器暂态过程主要参数与实际试验结果比较一致,充分说明了该种方法对于模拟高压限流熔断器暂态过程的正确性。

基于EMTP/ATP的双馈式风力发电系统的模型与实现

以电力系统电磁暂态分析软件EMTP/ATP为平台,采用电机矢量控制技术以及比例-积分调节器串联校正等方法建立了双馈风力发电系统的电磁暂态仿真模型,该模型包括风速模型、风力机模型、双馈发电机模型,以及有功、无功解耦控制系统的模型。依据变速风电机组的运行特性对该模型进行了仿真研究,仿真结果验证了该模型的有效性。

基于EMTP/ATP的户用光伏发电系统建模与仿真

利用户用光伏发电系统开发偏远地区太阳能资源,可以有效解决该地区用电难问题,有必要建立户用光伏发电系统的仿真模型。在电力系统电磁暂态软件EMTP/ATP仿真环境下,建立了随机光照、温度、太阳能电池等仿真模型,同时结合Cuk斩波电路、蓄电池、PWM单向逆变器等,构建了简单的户用光伏发电系统,并对该系统在离网运行模式下的运行特性进行了研究,仿真结果验证了模型的有效性。