CHƯƠNG 5: PHƯƠNG PHÁP SỐ TRUYỀN THỐNG CHO BÀI TOÁN QUÁ ĐỘ
5.3. Giới thiệu phần mềm ATP/EMTP
ATP/EMTP được đánh giá là một trong những hệ thống chương trình được quốc tế sử dụng rộng rãi nhất để mô phỏng các hiện tƣợng quá độ điện từ, cũng nhƣ điện cơ trong hệ thống điện. Chương trình ATP/EMTP tính toán những giá trị cần quan tâm trong hệ thống điện theo các hàm thời gian, đặc biệt là nhiễu.
Về cơ bản, quy tắc hình thang của phép tích phân đƣợc sử dụng để giải quyết các phương trình vi phân của những thành phần hệ thống trong miền thời gian. ATP/EMTP có nhiều mô hình nhƣ: máy điện quay, máy biến áp, sóng sét, các loại dây và cáp truyền.
5.3.2. Nguyên tắc hoạt động
Phần mềm ATP/EMTP sử dụng phương pháp tích phân hình thang để giải các hệ phương trình của các thành phần hệ thống trong miền thời gian.
Điều kiện ban đầu khác không được xác định một cách tự động bằng phương pháp tính toán ở chế độ xác lập hoặc người sử dụng có thể đưa vào các điều kiện ban đầu để làm cho các thành phần đơn giản hơn.
TACS (Transient Analysis of Control Systems) và MODELS (a simulation lanluage) có khả năng mô phỏng hóa hệ thống điều khiển và các thành phần bằng đặc tính phi tuyến.
Mô phỏng hiện tƣợng hỏng hóc, xung sét và các dạng đóng cắt kể cả chuyển mạch của các van.
Tính toán đáp ứng của tần số đối với hệ thống bằng cách sử dụng đặc tính quét tần số FREQUENCY SCAN.
Phân tích các song hài trong miền tần số bằng cách sử dụng HARMONIC FREQUENCY SCAN (harmonic current injection method).
Các hệ thống động học cũng có thể đƣợc mô phỏng bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển TACS và MODELS.
5.3.3. Các thành phần trong thư viện mẫu của ATP/EMTP Đường dây đơn và đôi, các phần tử R, L, C.
Đường dây và cáp truyền tải với các thông số phân bố và tần số độc lập.
Điện trở phi tuyến và cuộn cảm, cuộn cảm hysteretic, điện trở thay đổi theo thời gian, điện trở điều khiển TACS/MODELS.
Các thành phần phi tuyến: máy biến áp gồm bão hòa và trễ, sét, hồ quang điện.
Các công tác thông thường, các công tắc độc lập với thời gian và độc lập với điện áp, công tắc thống kê.
Các van (diodes, thyristors, triacs), TACS/MODELS điều khiển công tắc đóng cắt.
Các nguồn phân tích: hàm bậc thang, hàm dốc, hàm sin, hàm mũ, TACS/MODELS nguồn phân tích.
Máy điện quay: máy đồng bộ ba pha, mô hình tổng quát máy điện.
5.3.4. Những Module chính trong ATP/EMTP ATP/EMTP có 6 Module chính:
Module ATPDraw
Module ATP Control Center (ATPPCC)
Module PCPlot
Module PlotXY
Module GTPPlot
Module Programmer‟s File Editor (PFE)
Trong 6 Module trên thì Module đóng vai trò nền tảng cho các Module khác chính là ATPDraw.
Hình 5.3. Mối tương quan giữa ATPDraw với các Module khác 5.3.5. Một số ứng dụng quan trọng của ATP/EMTP
Quá điện áp do sét đánh (Lightning overvoltage studies).
Quá độ do đóng cắt và sự cố (Switching transients and faults).
Quá điện áp đồng bộ và tĩnh (Statistical and systematic oveervoltage studies).
Quá độ thay đổi nhanh trong GIS và nối đất (Very fast transients in GIS and groundings).
Xây dựng mô hình máy điện (Machine modeling).
Ổn định quá độ và khởi động động cơ (Transient stability, motor startup).
Các dao động xoắn trục (Shaft torsional oscillations).
Đóng cắt máy biến áp và kháng điện/tụ điện (Transformer and shunt reactor/
capacitor switching).
Cộng hưởng sắt từ (Ferroresonance).
Những ứng dụng của thiết bị điện tử công suất (Power electronic applications).
Chế độ máy cắt (hồ quang điện), sự thay đổi nhanh của dòng điện (Circuit breaker duty (electric arc), current chopping).
Thiết bị FACS: Xây dựng mô hình STARTCOM, SVC, UPFC, TCSC.
Phân tích hài, cộng hưởng lưới (Harmonic analysis, network resonances).
Thử nghiệm thiết bị bảo vệ (Protective device testing).
Sau khi cài bộ chương trình, ta sử dụng hai chương trình có trong bộ chương trình là ATPDraw và PlotXY để mô phỏng bài toán.
Khi chạy chương trình ATPDraw sẽ cho giao diện để người dùng chọn các phần tử cần mô phỏng trong hệ thống và kết nối chúng lại với nhau. Dưới đây là một vài phần tử đƣợc sử dụng mô phỏng trong luận văn.
Hình 5.4. Các phần tử tiêu biểu dùng mô phỏng trong ATP
Sau khi lựa chọn và kết nối các phần tử, ta khai báo thông số cho các phần tử, khai báo các thông số và cuối cùng ta chạy chương trình.
Chương trình chạy xong sẽ tạo ra file kết quả dạng *.pl4. Ta dùng chương trình PlotXY để vẽ các kết quả này. Các kết quả trong luận văn đều đƣợc thực hiện thông qua các bước trên.