CURSO BÁSICO EMTP/ATPHoracio Torres-Sánchez Profesor Titular UN Programa de Investigación sobre Adquisición y Análisis de Señales - PAAS-UN Universidad Nacional de Colombia www.paas.unal.edu.co Historia Análisis de Transitorios (1/2) • Bewley. Diagramas de Lattice. [L. V. Bewley, “Transient oscillations in distributed circuits with special reference to transformer windings,” Transactions of the American Institute of Electrical, vol. 50, pp. 1215–1233, December 1931.] – Válido únicamente para líneas sin pérdidas. • Bergeron. Líneas Características. [Bergeron. L., (1950), Du coup de belier en hydraulique an coup du foudre en electricite. Ed. Dunod, Paris.] – Válido únicamente para líneas sin pérdidas. • TNA (1980). Solución Análoga. – Modelamiento de la mayoría de componentes. Transient Network Analyzer TNA Historia Análisis de Transitorios (1/3) • Dommel (1969). [H. Dommel. Digital Computer Solution of Electromagnetic in Single und Multiphase Networks”. IEEE PAS. Vol.88, april 1969] – Válido para cualquier tipo de líneas. – Modelamiento de cada una de las componentes. – Solución mediante métodos numéricos (Regla trapezoidal de integración, técnicas de matrices dispersas). Meyer y H. FORTRAN 77. Dommel. (DCG) • 1984 – ATP (Alternative Transients Program). [Como agencia del gobierno USA. Surge cuando los Drs. Scott Meyer y Tsu-huei Liu no aprobaron la comercialización del EMTP . lo realizado está disponible gratuitamente bajo el principio de “Freedom of Information”] – S. W. • Bonneville Power Administration .BPA. Oregon (USA).Historia del EMTP/ATP (2/3) • Versión de PC para reemplazo del TNA. • 1984 – Versión Comercial. – No comercializable.Historia del EMTP/ATP (3/3) • Royalty – Free (Libre de derechos de Autor). – Entregado únicamente a instituciones. – Colombia: Grupo EMTP/ATP . – Manejado a través de grupos de usuarios locales. • Líneas de transmisión polifásicas (Parámetros constantes y dependientes de la frecuencia). • Equivalentes polifásicos (Matrices simétricas de R. L y C).Capacidades del ATP (1/4) • Parámetros concentrados (Resistencia. • Resistencias no-lineales (característica tensión-corriente. característica R(t)) . Inductancia y Capacidad). • Máquinas Eléctricas (trifásicas sincrónicas. de inducción y DC) . • Interruptores (spark gaps. • Fuentes de corriente y Tensión (funciones matemáticas estándar o punto a punto vía FORTRAN). diodos y tiristores).Capacidades del ATP (2/4) • Inductancias no-lineales (característica tensión-corriente. histéresis). – Modificaciones al circuito simulado.Capacidades del ATP (3/4) • Sistemas de Control dinámicos [Transient analysis of control systems– TACS]. – Rutinas externas. – Formato libre. – Tratamiento de señales. – Cualquier lenguaje de programación. . • Lenguaje de Programación – MODELS. – Operaciones lineales y no lineales. (Curvas de saturación del núcleo de un transformador). . BCTRAN. (Parámetros de Líneas de Transmisión). • SATURA. Modelo de un transformador lineal. • XFORMER.Capacidades del ATP (4/4) (Programas Anexos) • LINE-CABLE CONSTANTS. • ZNO FITTER. Modelo de descargadores de sobretensión de Oxido de Zinc. – GNU.(mingw32) • Linux.Versiones del ATP • Windows: – Watcom. . – GNU. – Salford. Solución en el dominio del tiempo. impactos de descargas eléctricas.Tipos de Análisis con el ATP (1/3) • Análisis Transitorio: – Maniobras. . .Simulación de no-linealidades por medio de representación a pedazos. -Regla trapezoidal de integración. – Cálculo de régimen permanente de sistemas no-lineales. (Frequency Scan). -Solución de ecuaciones nodales (Z: fasor) . – Propagación de Armónicos.(Harmonic Frequency Scan).Tipos de Análisis con el ATP (2/3) • Análisis en Frecuencia: – Variación de Impedancias. Solución en el dominio de la frecuencia. • Análisis Estadístico: – Densidad de probabilidad de las sobretensiones producidas por maniobras.Tipos de Análisis con el ATP (3/3) • Análisis de sensibilidad: – Pocket Calculator Varies Parameter. . – Método de Monte Carlo para tiempos de cierre y apertura. ejemplo de caso en texto) . (Máximo 6 caracteres). (formato en columnas. • Definición de cada uno de los nodos. (Máximo 80 Columnas) • Organización por tarjetas. – Tarjetas de comentarios.Datos de Entrada al ATP • Texto con Formato. (FORTRAN 77) – Formato rígido. Estructura del EMTP-ATP (1/2) . Estructura del EMTP-ATP (2/2) . Valores extremos de las variables de salida. • *.Salidas del ATP • *. . Conectividad de los elementos.lis: – – – – – – – Lectura de las tarjetas del archivo de texto. Variables de salida punto a punto.pl4: – Archivo para graficación. Errores en el circuito. Solución de estado estacionario. Impresión por medio de caracteres (Opcional). S. . (Todas las versiones). • Cargar el archivo del caso. • Definir el destino que tienen los archivos de resultados.O.Ejecución de un caso en ATP • D. • Orden final de ejecución (Identificación de variables máximas). • Solución del sistema [Y][V] = [I].Algoritmo de Solución del ATP • Conectividad de la red. donde I esta compuesto por fuentes conocidas y por “Historias pasadas”. • Construcción de la matriz de admitancia Y. • Representación de cada componente en su equivalente de Dommel. . Interfaz Gráfica (ATPDraw) . Casos Típicos de Sobretensiones EMTP/ATP . Cable .Cable – Línea . Cable-Línea-Cable Diagrama de Lattice – Método de Bweley . Cable – Línea .Cable . Cable – Línea .Cable . . Líneas de transmisión . Líneas de transmisión . Líneas de transmisión . Líneas de transmisión . . Líneas .Subestación . Líneas .Subestación . Líneas .Subestación . Líneas .Subestación . Líneas subestación . . Torre transmisión . Torre transmisión . Torre transmisión . . Divisor de tensión . Divisor de tensión . Divisor de tensión . Divisor de tensión . Reencendido en seccionador SF6 Esquema subestación doble barraje Seccionador tipo NKV 362/3150 Seccionador investigado Seccionador investigado . Fenómeno de reencendido [1/3] . Fenómeno de reencendido [2/3] . Fenómeno de reencendido [3/3] . Seccionador investigado . X en función de la velocidad . S en función de x . UD en función de S UD = 2500.p + 2900 . ED en función de p . Circuito de laboratorio . Circuito equivalente simplificado . Circuito equivalente de Dommel . Diagrama de flujo . . Modelo para el ATP . MODEL para reencendido . Transitorio por reencendido en ATP . Tensión UA y UB . Corriente de arco . Reencendido en función de CB/CS . Cálculo de Inductancias En ambos casos (trafos mono y trifásicos) la inductancia propia fue calculada por medio de una expresión analítica derivada de consideraciones de campos electromagnéticos. .Modelamiento matemático de transformador de distribución Cálculo de capacidades Ecuaciones basadas en métodos electromagnéticos o por medio del método de Simulación de cargas. Parámetros medidos y calculados . Cada uno de los cuales permite representar el comportamiento del transformador ante señales de media. el cual permite incluir las capacidades y la curva de saturación. . Se desarrollaron tres modelos para cada tipo de transformador.Modelo matemático Para la implementación computacional del modelo del transformador de distribución se utilizó el programa EMTP/ATP. baja y alta frecuencia (60Hz hasta impulsos tipo rayo). con el módulo “Transformer”. Modelo de transformador en el ATP . . . . Circuito Experimental Guachipay . Circuito experimental montado en el ATPDraw . Trafos Prototipo Nuevo Diseño . Instalación del Trafo Prototipo Nuevo Diseño . un arco se forma entre la parte metálica de estos.TTR El TTR se presenta al momento de la apertura de una corriente de corto circuito. En el momento en que se separan los contactos del interruptor. hasta llegar al valor de la tensión nominal después de la extinción del arco .TENSION TRANSITORIA DE RESTABLECIMIENTO . La tensión que aparece entre los contactos parte de ser cero pero a medida que se separan los contactos y el arco se mantiene. El arco lleva corriente hasta que ocurre una corriente cero. esta tensión aumenta. momento en el cual el interruptor tiene la oportunidad de recuperar completamente el proceso de interrupción. Modelo de la TTR en el ATP .