ATPDraw简易教程.docx

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ATPDraw简易教程

ATPDraw的利用方法

1．前言

2．ATPDraw的操作步骤

2.1起动

2.2设定

2.3选择元件和输入参数

2.4辅助操作

2.4.1连接

2.4.2移动

2.4.3复制

2.4.4旋转

2.4.5节点赋名

2.5ATP的执行

2.6计算结果的输出

2.6.1图形输出

2.6.2文本输出

3．ATPDraw的元件菜单

3.1探针和相接续器

3.2线性支路

3.3非线性支路

3.4架空线路/电缆

3.4.1集中参数

3.4.2带集中电阻的分布参数线路

3.4.3自动计算参数的架空线路/电缆模型

3.5开关

3.6电源

3.7电机

3.8变压器

3.9控制系统

3.9.1信号源

3.9.2传递函数块

3.9.3特殊装置

3.9.4初始化

3.10频率相关元件

3.11复制

4．ATPDraw的应用实例

4.1系统结线图

4.2参数计算

4.3建模

4.4计算

5．ATPLauncher

6．结束语

附录1用ATPDrawVer.3.5创建14相（同塔4回路）线路LCC模型的方法

1.前言

ATP-EMTP是目前应用得最为广泛的电磁暂态计算的标准程序。

从概念讲，EMTP可应用于任何电路的电磁暂态现象计算。

但是另一方面，因为它的庞大功能，在只有固定格式的文本输入方式时，它的应用相当困难。

许多电力技术人员虽然知道ATP-EMTP的潜在应用价值，但苦于入门艰难，迟迟不敢尝试ATP-EMTP的应用。

ATPDraw就是为了解决这个问题而开发的，它是建立计算模型用的人机对话图形接口。

ATPDraw准备了电力系统各种元件的图符，点击这些图符，可打开相应的图框，输入有关参数。

连接这些图符，可构成所需要的电路。

各个元件的图框都带有帮助功能，提示各参数的定义。

ATPDraw还具有设定时间步长、计算时间、输出要求及各种特殊要求（如频率扫描）的功能。

ATPDraw生成文本输入文件，执行ATP时实际上还是通过文本输入文件。

有了这个工具，使ATP-EMTP的利用大大方便了。

但是，ATPDraw功能烦多，对初学者来说其利用仍有一定困难。

本手册是为了便于初学者掌握ATPDraw的使用方法而编制的，它在介绍ATPDraw基本操作和功能的基础上通过实例让初学者熟悉ATPDraw的应用。

关于ATPDraw的详细介绍请查阅ATPDrawUsers’Manual。

2.

ATPDraw的基本操作

2.1起动

双击ATP/atpdraw目录下的atpdraw.exe可打开如下图所示的窗口。

图1ATP/atpdraw的起动窗口

点击图1的○中的按钮，可打开如下图所示的新建文件窗口。

图2ATP/atpdraw的新建文件窗口

2.2设定

选择图2菜单栏中的ATP→Settings，建立各种设定用的对话框。

图3计算条件

图3是设定计算条件用的对话框。

deltaT：

时间步长[s]。

Tmax：

计算终止时间[s]。

Xopt：

0或空白时，电感元件的单位为mH；

填入频率时，电感元件的单位为ohm。

Copt：

0或空白时，电容元件的单位为μF；

填入频率时，电容元件的单位为μmho。

选择Timedomain：

暂态计算。

选择Frequencyscan：

频率扫描。

图4输出条件

选择Hamonic[HFS]：

谐波计算。

选择PowerFrequency：

指定系统频率。

图4是设定输出条件用的对话框。

Printfreq：

指定文本输出频率。

Plotfreq：

指定图形输出频率。

选择Plottedoutput：

有图形输出。

选择Networkconnectivity：

输出节点连接表。

选择Steady-statephasors：

输出稳态计算结果。

选择Extremalvalues：

输出极大值和极小值。

选择Extraprintoutcontrol：

改变输出频率。

选择Auto-detectsimulationerrors：

在画面输出错误信息。

图5开关和通用电机

用图5的对话框指定计算操作过电压的统计

分布时使用统计开关还是规律化开关。

如有通用电

机，在该对话框指定初始化方法、所用的单位制和

计算方法。

图6是指定数据卡排列方式和附加要求用的对

话框。

图7是管理MODELS变量名的对话框。

图

8是设定参数值的对话框。

图9元件菜单

2.3选择元件和输入参数

将光标移至图2的空白部分，

并点击右键，将出现图9所示的菜

单。

从菜单中选择目标元件后，将

在空白部分的中心出现该元件对应

的图标，如图10所示。

双击图标，

将出现输入该元件参数用的对话框，

如图11所示。

然后按照Help的提

示输入各参数。

在所有参数输入完

毕后，点击OK，结束该元件的建

模。

2.4辅助操作

2.4.1连接

如图12所示，光标置于一个元件的端子，按下左键，将引线拖至另一个元件的端子，释放左键后再点击左键，结束连接的操作。

2.4.2移动

将光标移至目标图标，点击左键，确定选择对象（在该图标外围形成方框，以下同），按下左键，将该图标拖至希望的位置，然后释放左键，结束移动的操作。

2.4.3复制

将光标移至目标图标，点击左键，确定选择对象。

然后，点击图13的○中的按钮，复制目标图标。

复制图标和原图标是重叠在一起的，按下左键，将复制图标拖至希望的位置，释放左键，结束复制的操作。

2.4.4旋转

将光标移至目标图标，点击左键，确定选择对象。

然后，点击右键或点击图14的○中的按钮，旋转目标图标。

每点击一次，顺时针旋转900。

图15节点名

2.4.5节点赋名

将光标移至目标节点，点击右键，生成图15所示

的节点赋名用对话框。

在该框内可填入节点名（6个符

号之内），并可指定是否显示节点名。

如该节点是大地，

则不需填写节点名，但需选择Ground栏。

如没有对节点赋名，程序将自动给节点赋名。

2.5ATP的执行

选择图2菜单栏中的ATP→runATP，可生成文本输入文件（.ATP文件），并执行ATP。

如选择图2菜单栏中的ATP→MarkFileAs，则只生成文本输入文件（.ATP文件），而不执行ATP。

2.6计算结果的输出

2.6.1图形输出

选择图2菜单栏中的ATP→PlotXY，可输出用波形表示的计算结果（.pl4文件），

2.6.2文本输出

选择图2菜单栏中的ATP→EditLIS-file，可生成文本表示的计算结果（.lis文件），

文本输出文件重复文本输入文件的内容，并用表格形式输出暂态计算结果，给出警告信息和错误信息，还可输出电路的节点连接表、稳态计算结果（复数表示）和暂态过程的极值。

3.

ATPDraw的元件菜单

ATPDraw的元件菜单如图9所示。

为了构筑各种计算电路，ATPDraw准备了各种各样的电力系统元件。

TPDraw的元件菜单中，还有输出用的各种探针、单相表示和三相表示的转接器及线路换位器。

3.1探针和相接续器[Probes&3-phase]注

（1）节点电压探针[ProbeVolt]

（2）支路电压探针[ProbeBranchvolt]

（3）支路电流探针[ProbeCurr]

（4）指定TACS变量的输出[ProbeTacs]

（5）三相表示与单相表示的转接[Splitter]

（6）换位ABC→BCA[Transp1]

（7）换位ABC→CAB[Transp2]

（8）换位ABC→CBA[Transp3]

（9）换位ABC→ACB[Transp4]

（10）指定ABC相序的基准节点[ABCReference]

（11）指定DEF相序的基准节点[DEFReference]

3.2线性支路[BranchLinear]

（1）电阻元件[Resistor]

（2）电容元件[Capacitor]

（3）电感元件[Inductor]

（4）RLC串联支路[RLC]

（5）3相耦合RLC支路[RLC3-ph]

（6）3相Y形连接[RLC-Y3-ph]

（7）3相Δ形连接[RLC-Δ3ph]

（8）有残留电压的电容[C:

U（0）]

（9）有残留电流的电感[L:

I（0）]

3.3非线性支路[BranchNonlinear]

（1）折线表示的非线性电阻（时间滞后型）[R（i）Type99]

（2）折线表示的非线性电阻（补偿型）[R（i）Type92]

（3）时变电阻（时间滞后型）[R（t）Type97]

（4）时变电阻（补偿型）[R（t）Type91]

（5）折线表示的非线性电感（时间滞后型）[L（i）Type98]

（6）折线表示的非线性电感（补偿型）[L（i）Type93]

（7）磁滞曲线表示的非线性电感（时间滞后型）[L（i）Type96]

（8）磁滞曲线表示的非线性电感（时间滞后型）[L（i）Hevia98→96]

（9）指数函数表示的非线性电阻（补偿型）[MOVType92]

（10）指数函数表示的三相非线性电阻（补偿型）[MOVType3-ph]

（11）TACS控制的非线性电阻（补偿型）[R（TACS）Type91]

（12）带剩磁的、折线表示的非线性电感（时间滞后型）[Type98,init]

（13）带剩磁的、磁滞曲线表示的非线性电感（时间滞后型）[Type96,init]

（14）带剩磁的、折线表示的非线性电感（补偿型）[Type93,init]

3.4架空线路/电缆[Lines/Cables]

3.4.1集中参数[Lumped]

（1）单相或多相π型电路[RLCPi-equiv.1]

（2）多相耦合RL电路[RLCoupled51]

（3）对称分量表示的多相耦合RL电路[RLSym.51]

3.4.2带集中电阻的分布参数线路[Distributed]

（1）换位线路用的Clarke模型[Transposedlines（Clarke）]

（2）不换位线路用的KCLee模型[Untransp.lines（KCLee）]

3.4.3自动计算参数的架空线路/电缆模型[LCC]

（1）带集中电阻的分布参数线路[Bergeron]

（2）π型电路[pi]

（3）J.Marti频率相关分布参数线路模型[JMarti]

（4）Semlyen频率相关分布参数线路模型[Semlyen]

（5）野田频率相关分布参数线路模型[Noda]

（6）从既有pch文件建立LCC模型[ReadPCHfile]

3.5开关[Switches]

（1）时控开关[Switchtimecontrolled]

（2）三相时控开关[Switchtime3-ph]

（3）压控开关[Switchvoltagecontr.]

（4）二极管[Diode（type11）]

（5）可控二极管[Valve（type11）]

（6）三极管[Triac（type12）]

（7）TACS控制开关[TACSswitch（type13）]

（8）测量开关[Measuring]

（9）统计开关[Statisticswitch]

（10）规律化开关[Systematicswitch]

3.6电源[Sources]

（1）直流电源[DCtype11]

（2）单斜角波电源[Ramptype12]

（3）双斜角波电源[Slope-Ramptype13]

（4）交流电源[ACtype14]

（5）冲击波电源[Surgetype15]

（6）Heidler冲击波电源[Heidlertype15]

（7）Standler冲击波电源[Standlertype15]

（8）Cigre冲击波电源[Cigretype15]

（9）TACS控制电源[TACSsource]

（10）三相交流电源[AC3-phtype-14]

（11）不接地交流电源[ACUngrounded]

（12）不接地直流电源[DCUngrounded]

3.7电机[Machines]

（1）同步电机[SM59]

（2）用通用电机表达的同步电机[UM1Synchronous]

（3）用通用电机表达的感应电机[UM3Induction]

（4）用通用电机表达的感应电机（双向励磁）[UM4Induction]

（5）用通用电机表达的单相感应电机[UM6Singlephase]

（6）用通用电机表达的直流电机[UM8DC]

3.8变压器[Transformers]

（1）单相理想变压器[Ideal1phase]

（2）三相理想变压器[Ideal3phase]

（3）单相饱和变压器[Saturable1phase]

（4）三相饱和变压器[Saturable3phase]

（5）Y-Y内铁式变压器[#Sat.Y/Y3-leg]

（6）三相变压器参数计算[BCTRAN]

（7）单相变压器参数计算[XFRM]

3.9控制系统[TACS]

3.9.1信号源[Sources]

（1）直流信号[DC-11]

（2）交流信号[AC-14]

（3）脉冲信号[Pulse-23]

（4）斜角波信号[Ramp-24]

（5）指定type-90、type-91、type-92、type-93信号源的相应节点、开关或电机内部变量[CouplingtoCircuit]

3.9.2传递函数块[Transferfunctions]

（1）一般型[General]

（2）积分型[Integral]

（3）微分型[Derivative]

（4）低通滤波器[Lowpass]

（5）高通滤波器[Highpass]

3.9.3特殊装置[Devices]

（1）频率测量器[Freqsensor-50]

（2）继电器[Relayswitch-51]

（3）触发器[Levelswitch-52]

（4）延迟器[Transdelay-53]

（5）脉冲延迟器[Pulsedelay-54]

（6）数值采样器[Digitizer-55]

（7）用户定义非线性[Userdefnonlin-56]

（8）时序开关[Multiswitch-57]

（9）可控积分器[Continteg-58]

（10）简化微分器[Simplederiv-59]

（11）条件判断输出器[InputIF-60]

（12）选择输入器[Signalselect-61]

（13）采样和追踪器[Sampletrack-62]

（14）最小值和最大值选择器[Instmin/max-63]

（15）最小值和最大值追踪器[Min/maxtracking-64]

（16）累加器和计数器[Acccount-65]

（17）有效值测量器[RMSmeter-66]

（18）Fortran语言表达式[Fortranstatements]

（19）指定Fortran语言表达式的输出流向[Drawrelation]

3.9.4初始化

（1）指定TACS变量的初始值[Initialcond.]

3.10频率相关元件[FrequencyComp.]

（1）频率扫描用交流电源[HFSSource]

（2）单相CIGRE负荷[CIGRELoad1ph]

（3）三相CIGRE负荷[CIGRELoad3ph]

（4）线性RLC[LinearRLC]

（5）Kizilcay频率相关支路[KizilcyF-Dependent]

3.11复制

（1）选择己定义的LIB文件，在ATP文件中增加$INCLUDE文[Library]

（2）选择己定义的LIBREF_1文件，建立单相参考支路[Ref.1-ph]

（3）选择己定义的LIBREF_3文件，建立三相参考支路[Ref.3-ph]

（4）选择己定义的SUP文件，在ATPDraw窗口增加新元件[Files]

（5）从标准元件库选择元件增加到ATPDraw窗口[StandardComponent]

注：

[]内是ATPDraw为该元件设定的名称

4.

ATPDraw的应用实例

这里用单相接地故障计算的例子，说明如何用ATPDraw建立系统模型并进行计算。

4.1系统结线图

图16系统结线图

4.2参数计算

（1）电源

用3个单相交流电源表示。

因系统线电压为V=275kV，故单相交流电源幅值为

（2）短路电抗

设短路容量Pb=15000（MVA），则短路电抗为

短路电感为

（3）线路

用π型电路表示，并且只考虑正序参数。

设以275kV、10MVA为基准时，正序电阻为R=0.015%，正序电抗为X=0.08%，正序电纳为Y/2=27.5%，则π型电路的参数为

（4）变压器

设以300MVA为基准时，1次侧与2次侧间的短路电抗为21.63%；以90MVA为基准时，1次侧与3次侧间的短路电抗为17.41%；以90MVA为基准时，2次侧与3次侧间的短路电抗为9.60%。

换算至10MVA基准时，

因此，

相应的电感值为

另外，设2次侧中性点接地电阻为200Ω。

（5）负荷

设2次侧的负荷为100+j48（MVA），则

（6）单相接地故障

用时控开关模拟。

设0.2秒时发生接地故障。

4.3建模

（1）起动ATPDraw,打开新建文件窗口，如图2所示。

（2）选择图2菜单栏中的ATP→Settings，打开设定用的对话框。

先选择”Simulation”，如图17所示，填入相应参数。

这里取时间步长为100µs，计算时间为1s。

Xopt和Copt均为零，表示所有的电抗的单位为mH，所有电容的单位为µF。

然后选择”Output”，如图18所示，填入相应参数。

这里，指定每500个时间步文本输出1次，每1个时间步图形输出1点。

并输出节点连接表、稳态计算结果和极值。

这里选择了Auto-detectsimulationerrors，因此如果计算有错误，将在屏幕输出错误内容和错误编码。

（3）建立电源模型

将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从菜单中选择Sources→AC3-phtype14，建立三相交流电压源的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图19所示。

然后点击OK键，完成三相交流电压源模型的建立。

这里设A相电源相位为00，则B相和C相电源的相位自动设为-1200和1200。

图19电源参数

（4）建立短路电抗模型

将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC3-ph，建立三相串连RLC的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图20所示。

然后点击OK键，完成短路电抗模型的建立。

图20短路电抗

（5）建立线路模型

将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从菜单中选择Lines/Cables→Lumped→RLCPi-equiv.1→3phase，建立三相π电路的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图21所示。

R11=R22=R33=1.134Ω，L11=L22=L33=19.258mH，C11=C22=C33=0.2315μF。

然后点击OK键，完成三相π电路模型的建立。

图21三相π电路

（6）建立接地故障模型

将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从菜单中选择Switches→Switchestime3-ph，建立三相时控开关的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图22所示。

然后点击OK键，完成三相时控开关模型的建立。

因是模拟接地故障，需指定该开关一端接地。

如图23所示，双击○中的节点，打开节点名赋值对话框，选择”接地（Ground）”，然后点击OK键，完成接地的指定。

本算例是单相（C相）接地故障，也可只在C相连接一个接地时控开关，而不用三相开关。

图22三相时控开关

（7）建立变压器模型

将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从

菜单中选择Transformers→Saturable3phase，

建立三相变压器的图标。

双击该图标，打开输入参

数用的对话框，输入各参数，如图24所示。

然后点

击OK键，完成三相变压器模型的建立。

这里，输

入的各侧电压是确定变比用，因此也可以输入其他

值，只要保持变比不变即可；不考虑励磁支路。

图24三相变压器

变压器一次侧中性点为直接接地。

如图25所示，双击

图标中的变压器一次侧中性点（○中的节点），打开节点名

赋值对话框，选择”接地（Ground）”，然后点击OK键，

完成接地的指定。

变压器二次侧中性点为电阻接地。

将光标移至图2的空

白部分，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→Resister，建立单相电阻的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图26所示。

然后点击OK键，完成电阻模型的建立。

然后参照图23，双击该电阻图标的一端节点，打开节点名赋值对话框，选择”接地（Ground）”，然后点击OK键，完成接地的指定。

图26中性点接地电阻

变压器三次侧为Δ结线，为计算稳定，人为地让三个节点分别通过相同的大电阻接地。

为此，将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC3-ph，建立三相串连RLC的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图27所示。

然后点击OK键，完成高电阻模型的建立。

然后参照图23，双击该图标的一端节点，打开节点名赋值对话框，选择”接地（Ground）”，然后点击OK键，完成接地的指定。

图27高电阻

（8）建立三相负荷模型

采用电阻和电抗并联的形式。

将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC-Y3-ph，建立Y结线RLC的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图28所示。

然后点击OK键，完成三相负荷的电阻部分模型的建立。

图28三相负荷的电阻

将光标移至图2的空白部分，并点击右键，从菜单中选择BranchLinear→RLC-Y3-ph，建立Y结线RLC的图标。

双击该图标，打开输入参数用的对话框，输入各参数，如图29所示。

然后点击OK键，完成三相负荷的电抗部分模型的建立。

图29三相负荷的电抗

Y结线RLC图标的粗线端接变压器，细线端表示中性点。

参照图23，分别双击Y结线RLC图标细线端的节点，打开节点名赋值对话框，