aspectos generales del programa atp

8/17/2019 Aspectos generales del programa ATP

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Introducción al Uso del

Programa ATP

Maestŕıa en Ingenieŕıa Eĺectrica

UNEXPO-Barquisimeto

Gustavo [email protected]

Septiembre - Diciembre 2015

UNEXPO - Maestŕıa en Ingenieŕıa Eléctrica. Gustavo Araujo Introducción al Uso del Programa ATP


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Contenido

Introducción

Aspectos generales del programa ATP

Instalación del paquete ATP

Ejecución de casos sencillos

Modelación de ĺıneas de transmisión

Modelación de transformadores

Otros casos de simulaciónUso de TACS



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Introducción



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Introducción

Objetivo

Presentar los aspectos básicos del uso del programa ATP para simular

transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia.

Cronograma de clases

Viernes y Sábado 25-26 septiembre

Aspectos generales del ATP

Instalación del paquete ATP


Modelación de ĺıneas de transmisión (parte 1)

Viernes y Sábado 9-10 octubre

Modelación de ĺıneas de transmisión (parte 2)

Modelación de transformadores

Otros casos de simulación

Uso de TACSUNEXPO - Maestŕıa en Ingenieŕıa Eléctrica. Gustavo Araujo Introducción al Uso del Programa ATP


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Introducción

Evaluación Continua

Instalación del programa, simulación de casos sencillos, simula-

ción de lineas. 10 ptos.Simulación de transformadores de potencia, armónicos, uso deTACS y MODELS. 10 ptos.

Metodoloǵıa

A través de la simulación de casos sencillos se irá mostrando laspotencialidades y bondades que ofrece el programa ATP en la simu-lación de fenómenos transitorios.



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Aspectos generales del

programa ATP



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¿Porqué usar el ATP?

Herramienta de cálculo muy poderosa.

Posee modelos bien detallados.

Constantemente es actualizado con nuevos modelos.

Existe una gran cantidad detrabajos relacionados con elATP.

Existen grupos formales deusuarios en todo el mundo.



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¿Qué es el ATP?El ATP(Alternative Transient Program) es un programa compu-tacional que se usa para la simulación digital de transitorios elec-tromagnéticos y electromecánicos de SEP y de sistemas de control.

Versión no comercial del programa EMTP, desarrollado por elDr. Hernann Dommel.

Requiere una licencia (sin ningún costo) para su uso.

Desde su origen en 1984, se está actualizando continuamen-te con nuevos modelos de componentes y la incorporación demódulos de cálculos.


A l d l ATP


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¿Qué hace?

Calcula las variables asociadas a las redes eléctricas (tensión, corriente,enerǵıa, etc.) como una función del tiempo, después de ocurrir una

perturbación en la red.

¿Cómo lo hace?

Usa como método de integración numérica la regla trapezoidal y el

método de Bergeron para la resolver las ecuaciones diferenciales y/oalgebraicas que modelan el SEP.


A l d l ATP


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¿Qué hace?

Calcula las variables asociadas a las redes eléctricas (tensión, corriente,enerǵıa, etc.) como una función del tiempo, después de ocurrir una

perturbación en la red.

¿Cómo lo hace?

Usa como método de integración numérica la regla trapezoidal y el

método de Bergeron para la resolver las ecuaciones diferenciales y/oalgebraicas que modelan el SEP.



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A t l d l ATP


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Herramientas del ATP

Posee dos modulos de simulación integrada para la modelaciónde sistemas f́ısicos complejos que vaŕıan en el tiempo:

TACS para análisis transitorio de sistemas de control.

MODELS lenguaje de programación de propósito general parasimular sistemas dinámicos complejos.

y varias rutinas de soporte para el cálculo de los parámetros dealgunos componentes del SEP:

LINE CONSTANTS, CABLE CONSTANTS y CABLE PARA-METER

Modelos de ĺıneas SEMLYEN, J. Marti.

Datos de modelos de transformadores (XFORMER, BCTRAN)

Conversión de curvas de saturación e histérisis




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Herramientas del ATP

Posee dos modulos de simulación integrada para la modelaciónde sistemas f́ısicos complejos que vaŕıan en el tiempo:

TACS para análisis transitorio de sistemas de control.

MODELS lenguaje de programación de propósito general parasimular sistemas dinámicos complejos.

y varias rutinas de soporte para el cálculo de los parámetros dealgunos componentes del SEP:

LINE CONSTANTS, CABLE CONSTANTS y CABLE PARA-METER

Modelos de ĺıneas SEMLYEN, J. Marti.

Datos de modelos de transformadores (XFORMER, BCTRAN)

Conversión de curvas de saturación e histérisis




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Tipos de archivos

*.dat: datos de la red, generadoscon un editor de texto ASCII.

*.atp: datos de la red, generadoscon el ATPDraw.

*.lis: archivo de salida ASCII con losresultados de la simulación.

*.pl4: archivo de salida usado porPlotXY para mostrar los resultadosen forma gráfica.

*.pch: archivo de salida con los datos del modelo matemático

del elemento simulado.UNEXPO - Maestŕıa en Ingenieŕıa Eléctrica. Gustavo Araujo Introducción al Uso del Programa ATP



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Tipos de archivos









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Tipos de archivos









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Tipos de archivos









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Tipos de archivos









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Tipos de archivos









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Estructura de una base de datos

Los datos de entrada al ATP, de un nuevo caso de estudio, se su-

ministran mediante una colección de tarjetas de datos de 80 colum-nas, en un orden determinado.




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Estructura de una base de datos

Simulación de la energización de un banco de condensadores.



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Instalación del Paquete de

Programas del ATP



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Instalación del Paquete ATP


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q

El paquete ATP está conformado por tres programas:

ATPMingw: contiene el programa principal del ATP, tpbig.exe.

ATPDraw: pre-procesador gráfico para crear la red eléctrica yel archivo de datos .atp.

PlotXY: post-procesador gráfico para la visualización gráficade los resultados.

El procedimiento de instalación se puede dividir en dos partes:

1 Instalación de los tres programas anteriores y,

2 Configurar el ATPDraw para poder correr el ATP y el PlotXYdesde este programa.




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q

El paquete ATP está conformado por tres programas:

ATPMingw: contiene el programa principal del ATP, tpbig.exe.

ATPDraw: pre-procesador gráfico para crear la red eléctrica yel archivo de datos .atp.

PlotXY: post-procesador gráfico para la visualización gráficade los resultados.

El procedimiento de instalación se puede dividir en dos partes:

1 Instalación de los tres programas anteriores y,

2 Configurar el ATPDraw para poder correr el ATP y el PlotXYdesde este programa.




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q

Instalación del ATPDraw

El ATPDraw es una interfaz gráfica que permite integrar todas lasherramientas necesarias para crear el archivo de datos, compilarlo yvisualizar los resultados de la simulación de un caso de estudio.

El conjunto de archivos que corresponde a este programa seencuentra en el archivo comprimido ATPDraw59 install.zip,copie este archivo y descomprimalo en una carpeta o directoriotemporal cualquiera.

Ejecute setup.exe, el programa lo gúıa. Seleccione la ubica-ción para la carpeta de instalación del ATPDraw la dirección

c:\ATPDraw, en vez de Archivos de Programas.

El programa al instalarse genera los directorios: ATP, BCT,GRP, HLP, LCC, MOD, Projects y UPS.




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Instalación del ATP

El programa tpbig.exe se encuentra en el archivo atpmingw.zip,expándalo indicando que la expansión se haga en el directorioc:\atp\ATPmingw.

Instalación del PlotXY

El programa PlotXY.exe se encuentra en el archivo PlotXY13-8-14.zip, expándalo indicando que la expansión se haga enel directorio c:\ATPDraw

Observe que la instalación que acaba de hacer contiene un tu-torial en C:\ATPDraw\PlotXY 13-8-14\documentation para elmanejo del PlotXY.




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Configuración del ATPDraw para correr el ATP

Ejecute el ATPDraw. Cuando el programa se corre por primera

vez, le dirá que en c:\ATPDraw no existen los directorios WEBy UPS, a lo cual responderá SI.

Actúe sobre el botón Tools del menu principal, seleccione Op-tions, luego Preferences y verifique que la dirección del progra-ma ATP sea c:\ATPDraw\runATP G.bat, en caso contrariocorregirlo.

Cada vez que haga una corrección pulse apply y save. CierreOptions pulsando ok. Por último, entre de nuevo en Tools yseleccione Save Options.

Edite el archivo runATP G.bat, que se encuentra en c:\ATPDraw,y cerciórese que contenga la instrucción siguiente:

set gnudir=c:\atp\ATPmingw\%gnudir %tpbig.exe both %1 s -r




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Ejecute el ATPDraw. Cuando el programa se corre por primeravez, le dirá que en c:\ATPDraw no existen los directorios WEBy UPS, a lo cual responderá SI.








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Configuración del ATPDraw para correr el PlotXY

Ahora actúe sobre el botón Files del menú principal del ATPDraw

y seleccione New para abrir una ventana de circuito en blanco.

Actúe sobre el botón Atp del menú principal y seleccione EditCommands. Debe aparecer la ventana de Edit Commands.

Pulse el botón New y llene los campos los campos con la in-formación que se indica a continuación:

NAME: PlotXYCOMMAND: C:\ATPDraw\PlotXY 13-8-14\PlotXY.exe

PARAMETER: Current PL4

Oprima el botón Update, luego Exit. Elija Tools del menú prin-cipal y seleccione Save Options.




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Ejecución de casos

sencillos




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Procedimiento...

Para simular un caso de estudio, se deben realizar los siguientespasos:

1 En la ventana de circuito del ATPDraw se crea el modelo delsistema de potencia bajo estudio.

2 Una vez sunimistrado los datos de cada componente del SEP,

se ajustan los parámetros de la simulación y se crea el archivode datos .atp (make atp).

3 Se ejecuta el compilador tpbig.exe del ATP (run atp). Esto creados archivos de salida con la extensión .lis y .pl4.

4 Mediante el post-procesador gráfico PlotXY y usando el archi-vo de salida .pl4, se visualiza los resultados en forma gráfica.También, se puede usar un editor de texto y el archivo de salida.lis para ver los resultados en forma textual y escrita.




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Procedimiento...










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Procedimiento...










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Procedimiento...










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Circuito RL serie...

Problema: Determine la res-

puesta transitoria de i(t) y

v(t) al cerrar el switch en t=

0s.

Datos:

Vs= 12V dc

R=10Ω L= 200mH

Actividades:

Cronstruir el circuito RL con elATPDraw. Ajustar los parámetrosde simulación.

Crear el archivo de datos .atp y eje-cutar el ATP.

Visualizar las variables de salida conel PlotXY.

Abrir el archivo .atp para identificarlas tarjetas de datos de cada com-ponente.




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0s.

Datos:

Vs= 12V dc

R=10Ω L= 200mH

Actividades:








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0s.

Datos:

Vs= 12V dc

R=10Ω L= 200mH

Actividades:








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0s.

Datos:

Vs= 12V dc

R=10Ω L= 200mH

Actividades:







Construcción del circuito RL serie en ATPDraw


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Construccion del circuito RL serie en ATPDraw



Ajustes de los parámetros de simulación


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Ajustes de los parametros de simulacion



¿Cómo crear el archivo de datos atp?


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¿Como crear el archivo de datos .atp?



¿Cómo correr el atp?


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¿Como correr el atp?



Visualización gráfica de los resultados


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Visualizacion grafica de los resultados




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Sugerencias para elegir el paso de tiempo de la simulación

Determine el ḿınimo tiempo de viaje τ de las lineas y cablesque son incluidos en la modelación.

τ = lv

el paso de tiempo debe ser dt < τ 10

Calcule el peŕıodo de oscilación para cada lazo LC de acuerdocon la expresión T = 2Π

√ LC . El paso de tiempo no debe ser

mayor a 1/20 del periodo de oscilación.

Calcule la constante de tiempo para los elementos RC y L/R

concentrados. El paso de tiempo no debe ser mayor que lamenor de estas constantes de tiempo.




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τ = lv










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τ = lv










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Sugerencias para elegir el paso de tiempo de la simulaciónCuando se simulan sistemas de control de tiritores con TACS,el paso de tiempo no debe exceder de 46µs.

Cuando se simulan maquinas sincrónicas, el paso de tiempo nodebe exceder de 100µs.

Cuando se simulan armónicas u otros fenomenos estacionarios,el paso de tiempo debe ser aproximadamente igual a un grado

de la frecuencia industrial, osea 46µs.




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Sugerencias para elegir el tiempo máximo de la simulación


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Sugerencias para elegir el tiempo maximo de la simulacion

Al menos un ciclo de frecuencia industrial previa debe ser simu-

lado, para transitorios de maniobra de baja o media frecuencia.

Al menos 10 a 20 ciclos de la frecuencia del transitorio do-minante (no de 60Hz) se debe simular, a fin de observar elamortiguamiento y asegurarse que no se producen fenómenosde resonancia.

Las dinámicas de máquinas requieren usualmente de 1 a 5 se-gundos de tiempo de simulación.

Cuando el estado estacionario contiene armónicas, varios ciclosdel estado previo al transitorio deben simularse. Se suguiere 5ciclos de frecuencia industrial como punto de partida.





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Rango de frecuencia de interés en simulaciones con el ATP




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Onda de corriente para un tiempo de cierre en un punto Onda de corriente para un tiempo de cierre en un punto


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Onda de corriente para un tiempo de cierre en un punto

de la onda de tensión cuando la diferencia del ángulo de

la tensión y el ángulo de la impedancia es igual a 90

◦

.

Onda de corriente para un tiempo de cierre en un punto

de la onda de tensión cuando la diferencia del ángulo de

la tensión y el ángulo de la impedancia es igual a 0

◦

.



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Sobretensión en la barra del Sobretensión en la barra del


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condensador, sin resistencia de

amortiguamiento. ∆t = 50µs

condensador, con resistencia de

amortiguamiento. ∆t = 50µs


aspectos generales del programa atp

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