EMTP（電磁暫態(tài)程序）是用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的仿真軟件。它包含通過現(xiàn)場測試證實(shí)的用于變壓器相傳輸線的模型、各種電機(jī)、二極管、晶閘管和開關(guān)、控制器等模型，是電力系統(tǒng)中高壓電力網(wǎng)絡(luò)和電力電子仿真應(yīng)用最廣泛的程序，側(cè)重于系統(tǒng)的運(yùn)行情況而不是個別開關(guān)的細(xì)節(jié)。
歷史發(fā)展
在1984年以前的十多年里，屬于美國能源部的邦維爾電管局(BPA)主導(dǎo)了EMTP程序的開發(fā)工作，它在人力和財(cái)力上對EMTP程序的開發(fā)工作給予了極大的支持。當(dāng)時的工作屬于公共域內(nèi)（public domain work），其成果可以免費(fèi)提供給任何一個感興趣的團(tuán)體。1984年以后，EMTP程序主要分為兩支，一支以DCG（EMTP Development Coordination Group,1982年由北美6個大型電力機(jī)構(gòu)組成）/EPRI（美國電力公司科學(xué)研究院）為代表，試圖將EMTP程序商業(yè)化(以下稱其為商業(yè)化的EMTP)；另一支即ATP-EMTP，它繼續(xù)保持EMTP程序的可免費(fèi)使用性，但為了防止其成果被商業(yè)化的EMTP所利用，ATP-EMTP不屬于公共域內(nèi)。 有幾種EMTP版本以用于personal computer，如Micro Tran、ATP等。所有版本的程序都具有BPA（美國邦納維爾電力局，Bonneville 功率 Administration）的EMTP原版的大部分功能。
1984年初，DCG的工作已對免費(fèi)使用EMTP構(gòu)成威脅，原BPAEMTP的開發(fā)者之一Dr.W.Scott Meyer為了維護(hù)EMTP的可免費(fèi)使用性，于1984年2～3月份，終止了12年的EMTP開發(fā)合同，并將他所有的業(yè)余時間用來開發(fā)一個富有生命力的替代程序即ATP，ATP正式誕生于1984年秋。 ATP程序（The Alternative Transients Program）是世界上電磁暫態(tài)分析程序（EMTP）最廣泛使用的一個版本，ATP-EMTP程序幾乎可為世界上的每一個人所免費(fèi)使用，并可在大多數(shù)類型的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
軟件功能
ATP-EMTP還配備有圖形輸入程序ATPDrawTM，最新版是1.4版。ATPDraw1.4是一個32位程序，可以在Windows95/NT下運(yùn)行。ATPDraw作為ATP-EMTP的一個前處理程序，最終生成一個格式正確的ATP-EMTP的數(shù)據(jù)輸入文件。ATPDraw支持70個標(biāo)準(zhǔn)元件和28個TACS模塊，同時也支持MODELS,用戶可以根據(jù)自己的需要創(chuàng)建。
支持模塊
ATP-EMTP的數(shù)學(xué)模型包括如下幾種：
● 多相PI等效電路；
● 多相分布參數(shù)輸電線路；
● 非線性電阻，這里v-i特性曲線是單值的；
● 非線性電感器，既可模擬常規(guī)的單值特性曲線，也可包括剩磁和磁滯；
● 時變電阻；
● 開關(guān)，用來模擬斷路器、火花間隙及其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的改變，二極管和晶閘管也包括在內(nèi)；
● 電壓和電流源，除了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)函數(shù)波形外，用戶還可用Fortran或TACS來定義波形；
● 動態(tài)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，除了模擬最常用的三相同步電機(jī)外，還可模擬單相、二相和三相感應(yīng)電機(jī)和直流電機(jī)。它與TACS控制系統(tǒng)模型相聯(lián)接，從而可模擬電壓調(diào)節(jié)器和調(diào)速器等的動態(tài)特性。
控制系統(tǒng)模型可以用TACS(Transient Analysis of Control Systems)來實(shí)現(xiàn)，允許不同種類的非線性和邏輯運(yùn)算。控制系統(tǒng)的輸入和輸出可以和EMTP的電網(wǎng)絡(luò)相接口。
ATP-EMTP還配備有比TACS更靈活、功能更強(qiáng)的通用描述語言MODELS。其作用主要可歸納為如下幾個方面：
● 提供一種用來開發(fā)電路和控制元件模型的工具，這種電路和控制元件模型難以用ATP和TACS中現(xiàn)有元件模型來實(shí)現(xiàn)；
● 具有完整程序語言的靈活性而不需要在編程級（programminglevel）上與ATP程序相互作用；
● 不但可以描述元件是如何運(yùn)行的，而且可以描述元件的初始狀態(tài)是如何建立的；
● 在模擬級（modelinglevel）上，通過電壓、電流和控制信號建立與ATP的標(biāo)準(zhǔn)程序接口，而不需要在編程級上通過變量、公用數(shù)據(jù)區(qū)和子程序與ATP相接口，這使得將ATP與外部程序相連接時不必知道ATP內(nèi)部是如何運(yùn)行的，也不必改變ATP的源程序。
軟件原理
EMTP基于梯形積分規(guī)則，用伴隨模型作為動態(tài)元件，用節(jié)點(diǎn)法建立方程，用稀疏矩陣和LU因式分解法來解代數(shù)方程。積分步長集團(tuán)于用戶指定，并在整個仿真中保持不變。
和集成電路通用模擬程序不同的是，SPICE中的開關(guān)用非線性電阻表示，而EMTP中的開關(guān)則表示為：當(dāng)斷開時為開路；接通時為短路，將兩個相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)合并為一個。EMTP有一稱之為TACS和一個稱之為MODEL的模塊對控制器仿真。
軟件版權(quán)
盡管ATP-EMTP是一個可免費(fèi)使用的軟件，但它不是公共域內(nèi)的軟件。ATP的工作屬于ATP程序開發(fā)人員的個人財(cái)產(chǎn)，ATP的版權(quán)屬于加拿大/美國EMTP用戶協(xié)會，獲取和使用ATP程序必須通過授權(quán)，即取得許可證。原則上說，取得ATP程序的使用許可證要通過加拿大/美國EMTP用戶協(xié)會的批準(zhǔn)，但加拿大/美國EMTP用戶協(xié)會已授權(quán)世界上多個EMTP用戶協(xié)會代理此事。
軟件資源
EMTP是一個不斷發(fā)展的軟件，擁有不斷發(fā)展的大量資源，因此成為美國電力系統(tǒng)和電子電力仿真方面的工作標(biāo)準(zhǔn)。在世界上已形成了多個ATP-EMTP程序的用戶協(xié)會，這些用戶協(xié)會通常按地域劃分，包括：
●加拿大/美國EMTP用戶協(xié)會（Canadian/American EMTP User Group）、
●拉丁美洲EMTP用戶協(xié)會(Latin American EMTP User Group)、
●歐洲EMTP用戶協(xié)會(EEUG，European EMTP-ATP User Group)、
●澳大利亞EMTP用戶協(xié)會、
●南非EMTP用戶協(xié)會、
●日本EMTP用戶協(xié)會(JAUG，Japanese ATP User Group)、
●韓國EMTP委員會（Korean EMTP Committee）
●中國臺灣EMTP用戶協(xié)會（包括香港特別行政區(qū)和新加坡）。
有關(guān)ATP-EMTP的技術(shù)資料大多可以通過Internet獲得。有多個ATP-EMTP用戶協(xié)會出版有自己的雜志，這些雜志記載了使用ATP-EMTP的經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)ATP-EMTP的最新信息。另外，各EMTP用戶協(xié)會都鼓勵和支持取得使用許可證的用戶之間交流使用經(jīng)驗(yàn)和交換最新資料。
1991年在美國NorthDakotaStateUniversity由BruceMork教授建立了一個ATP-EMTP的Maillist。Maillist的功能是將收到的Email再轉(zhuǎn)送給所有參加該Maillist的用戶。參加ATP-EMTPMaillist的用戶已超過600個，該Maillist已成為全球ATP-EMTP用戶請教問題、交流經(jīng)驗(yàn)、發(fā)布信息和與程序開發(fā)者聯(lián)系的最好場所。任何取得ATP使用許可證的用戶都可以加入Maillist。
參考資料 >