EMTP 电磁暂态离线仿真和分析软件

          EMTP 电磁暂态离线仿真和分析软件

 
EMTP  是一款功能齐全的电力系统暂态仿真，提供微网、高压直流输电HVDC、可再生能源等电力应用分析软件  

     EMTP 是用于电力系统仿真和分析软件，模拟电磁和机电瞬变的参考，使用完整的组件库对控制系统和保护进行详细建模。

     EMTP 具有不平衡多相潮流，能够解决大规模的输配电网络。

     EMTP 具有易操作的图形化界面，并使用相同的网格数据和在相同的环境中进行潮流，稳态和时域仿真。

     EMTP 完全可以编写脚本。脚本可以自动完成所有可以手动完成的工作！

     EMTP 使用动态内存分配，并且可以模拟任意拓扑网络，而无需任何用户干预：您所绘制的就是您所模拟的！

EMTP—RV 系统组件包括：
        组件保护工具箱（Protection Toolbox）
        励磁工具箱（Exciters & Governors library）
        Simulink工具箱（Simulink）
        雷电感应过电压工具箱（LIOV） 
        参数研究工具箱(PAMSUITE ）
        可再生能源工具箱(Renewables Toolbox ）

 高压直流（HVDC）传输：
      1） 线路换向转换器 （LCC）：当今使用的大多数HVDC转换器都是这种类型 ：
      2）电压源转换器（VSC）：VSC-HVDC技术主要使用绝缘 栅双极晶体管（IGBT）；
      3）模块化多电平转换器 （MMC）技术使用串联的半桥模。

 微网：
      微电网是规模相对较小的系统，但是复杂度很高。它们可以并网运行或孤岛运行。在后一种情况下，它们不能从电网的功率和频率支持中受益，而由于湖或低惯性，保持其稳定性成为一项挑战。通常，发电是分布式的，并且是基于逆变器的，这迫使相应地建立保护系统并确保可接受的电能质量。

可再生能源：
       风力发电场和太阳能发电场模型包含涡轮机或PV电池，转换器，升压变压器，集热网，电厂控 制器（PPC）和发电场变压器。转换器控制通过测量采样 和滤波，锁相环（PLL），调节环和保护系统进行详细建 模。调节回路在DQ0参考框架中实现，可对有功功率和无 功功率进行解耦控制。

瞬态恢复电压（TRV）IEEE C37.011：
      是电流中断后出现在断路器端子两端的电压。可以在两个连续的时间间 隔中考虑该电压：一个时间间隔内存在瞬态电压（TRV），第二个时间间隔内单独存在一个工频电压。

保护工具箱（ Protection Toolbox）

     1、该工具箱为保护系统的仿真和分析打开了新的大门。稳态和时域仿真选项均可用。所有继电器，熔断器和热 敏元件模型都在时域内通过非线性函数（例如CT，VT和CVT磁化强度）进行求解。EMTP的这种
方式可实 现高度精确的保护，并通过高度精确的电源系统模型进行性能分析；
     2、电力系统可以包括许多细节，范围从电力电子模型，HVDC输电模型以及与 传统发电 和输电相结合的风力发 电。没有任何限制！继电器可以捕获来自基于电力电子设备控制的瞬态，谐波和各种影响；
     3、新的EMTP保护工具箱最终使设置可再生能源保护系统变得容易。用户可以研究任何电力系统，包括基于倒 置的设备，用于协调功率摆幅检测，距离保护，限流熔断器中断电流或确定变压器差动保护设置。

励磁/调速器库（Exciters & Governors）

     该励磁机和调速器库包含用于调速器，励磁机和电力系统稳定器的50多种标准模型。它包括来自IEEE标 准421.5-2005和421.5-2016“用于电力系统稳定性研究的电力系统模型的IEEE励磁系统模型推荐实践”的各 种模型：

     1、激励器：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、调速器：DEGOV1，GAST，GAST2A，IEEEG1，IEEEG2，IEEEG3，IEESGO，TGOV1，TGOV5，GGOV1，HYGOVR， WSHYDD，WSHYGP，HYGOV4，HYGOV，IEEEG2，PIDGOV，LCFB1，WSIEG1；
     3、电源系统稳压器：PSS1A，PSS2B，PSS3B，PSS4B，PSS5C，PSS6C，PSS7C，IEEEST；
     4、励磁限制器：过励磁限制器OEL1B，OEL2C，OEL3C，OEL4C，OEL5C，MAXEX2励磁限制器UEL1，UEL2C；
     5、定子电流限制器：SCL1C ；
     6、涡轮负荷控制器：LCBF1；

LIOV工具箱（雷电感应过电压的仿真）

     1、 LIOV-EMTP是一种EMTP模块，专门用于计算架空配电网络上雷电引起的过电压；
     2、 LIOV（雷电感应过电压）代码允许计算在有损土壤上方的多导体线路上的雷电感应过电压，该电压是线路几何形状，雷电电流波形和行程位置，回程速度以及接地电气参数的函数。

雷电感应过电压的评估通过以下方式进行：

      1、沿着雷电回程模型，即描述沿通道的回程电流的空间和时间分布的模型，沿着该线计算雷击程电磁场变化。为此，回程通道被认为是笔直的垂直天线；
      2、评估后的电磁场通过场-传输线耦合模型来计算感应过电压，该模型描述了LEMP和线导体之间的相互作用。为 了评估电磁耦合，所实现的模型基于传输线理论和Agrawal等人的场-传输线耦合模型[4]。使用有限时域时域技术 （FDTD）求解耦合方程；
      3、为了计算电场的垂直分量，要考虑一个理想的导电地面的假设（已经证明该假设对于不超过几公里的距离是合 理的）。另一方面，使用Cooray-Rubinstein公式[5，6]计算电场的水平分量，该水平分量受地面有限电导率的影响；
      4、LIOV 代码已通过与自然和触发雷电实验有关的若干实验数据，核电磁脉冲模拟器和缩小比例模型进行实验验证；

参数套件(PAMSUITE) EMTP中进行参数研究的基本工具

      PAMSUITE（用于EMTP的参数建模套件）是用于EMTP的模块，用于参数研究。
     1、通过将基本情况的EMTP文件导入PAMSUITE，用户可以执行以下几种研究；
     2、参数不确定性的模拟（蒙特卡洛）；
     3、敏感性分析；
     4、应急方案探索；
     5、优化 ；
     6、数据同化（数据匹配）。

可再生能源工具箱

      适用于每种应用的可再生能源系统模型可再生能源工具箱提供了详细的，可定制的可再生能源工厂模型。这些模型可用于各种公园研究，包括：
      1、潮流和稳态运行
      2、故障穿越（FRT）
      3、无功功率和频率支持
      4、次同步控制交互（SSCI）
      5、公园通电 收集器电网过电压（雷电，开关和临时（TOV）过电压）
      6、停放谐波和闪烁研究。

       该工具箱包含以下模型：
      1、光伏（PV）（三相和单相）； 
      2、 风力涡轮机（全变频器（FC）和双馈感应发电机DFIG 聚集光伏和风力发电场。

用于Simulink的EMTP工具箱 两次单击即可将Simulink模型导入EMTP

      该工具箱允许您单击两次即可将任何Simulink模型导入到EMTP设计中，而无需考虑其复杂性。用户的干 预最少，过程只需几分钟！使用适当的Matlab/Simulink工具箱和编译器，将自动创建一个DLL，并由该导入工具使用它来创建具有所 有必要连接（引脚）的EMTP模型。向量，复杂和真实的信号都可以与EMTP 接口。也可以在Simulink模 型中定义可调参数，并在EMTP中进行分配。基于Simulink的模型可以快速连接到复杂的EMTP网络，并受 益于大规模电力系统仿真的可用和独特的计算性能和模型。

高压直流（HVDC）的最佳解决方案   
  支持主要的HVDC转换器技术：
      1、线路换向转换器（LCC）：当今使用的大多数HVDC转换器都是这种类型的。LCC中使用的开关设备通常 为晶闸管，并以三相12脉冲电桥配置形式布置，以减少谐波。这些转换器的有功和无功功率控制是通过 控制晶闸管的导通角来实现的； 
      2、电压源转换器（VSC）：VSC-HVDC技术主要使用绝缘栅双极晶体管（IGBT）。VSC-HVDC系统的潜在应用 包括异步系统的互连，海上风电场的电网集成，偏远岛屿，油气站的电气化以及多端直流电网。VSCHVDC系统可以通过保持稳定的电压和频率来独立控制有功功率和无功功率。这样就可以提供非常弱的电 网甚至是无源网络。
      3、模块化多电平转换器（MMC）技术使用串联的半桥模块。它克服了HVDC应用中其他多电平转换器拓扑 的许多限制。MMC拓扑允许使用较低的开关频率来减少转换器损耗。此外，通过在每个相中使用大量的 电平，消除了对滤波器的要求。通过增加每条臂的子模块（SM）的数量，可以轻松实现更高电压的可扩 展性，并提高可靠性。 EMTP进行微电网研究；

      4、时域迭代求解器：即使它们被称为微电网，由于存在大量的分布式资源和负载并且它们可能具有非 线性行为，因此它们的模型非常大。EMTP的高级迭代式稀疏矩阵求解器专门设计用于快速，准确地 分析大型和非线性网络；
      5、根据负荷- 流量结果自动初始化：由于可能存在大量DG，因此在保持数值仿真稳定的同时，使用功 率提升技术进行初始化非常困难。EMTP根据其不平衡潮流解决方案的结果初始化时域仿真，从而实 现了完美的平稳启动，从而节省了大量时间；
      6、EMTP提供了带有内置组件的专用微电网分析工具箱，可用于组装详细的微电网模型，包括逆变器， 电池，光伏电站和风力涡轮机，以及用于控制系统建模的滤波器和控制块 ；
      7、EMTP控件库允许您创建微电网控制系统的详细模型，包括孤岛检测方案，相量测量单位，发电机 启动顺序和同步。

可 再 生 能 源：

      1、大型风电厂（WP）和光伏电厂（PV）与大容量电力系统的互连仿真；
      2、 EMTP风力发电场和太阳能发电场模型包含涡轮机或PV电池，转换器，升压变压器， 集热网，电厂控制器（PPC）和发电场变压器；
      3、详细的模型包括所有的单个风力涡轮机和光伏组件，转换器，升压变压器，和控制 和保护系统。包括收集器电网故障，LVRT / HVRT能力研究和铁磁谐振；
      4、包括风力发电机型号，双馈感应发电机（DFIG）和全转换器（FC）等 PV电池进行建模以重现电源电压特性；
      5、开关过电压 瞬态过电压（TOV）谐波分析 电网规范要求 稳定性分析等等。