CU RSO BÁS BÁSI CO E M T P/AT /ATP P H or oraci acio o T or orrr es- Sán ch che ez Profesor Titular UN Programa de Investigación sobre Adquisición y Anális Aná lisis is de Señal Señales es - PAA PAAS-U S-UN N Universidad Nacional de Colombia www.paas.unal.edu.co
H i stor torii a An A n ál i si s de T r an anssi tor torii os (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, 1233, December 1931.]
– Válido – Válido únicamente para líneas sin pérdidas. • Bergeron. Líneas Características. [Bergeron. L., (1950), Du coup de belier en hydraulique hydraulique an coup du foudre foudre en electricite. Ed. Dunod, Paris.]
– Válido – Válido únicamente para líneas sin pérdidas. • TNA (1980). Solución Análoga. – Modelamiento – Modelamiento de la mayoría de componentes.
H i stor torii a An A n ál i si s de T r an anssi tor torii os (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, 1233, December 1931.]
– Válido – Válido únicamente para líneas sin pérdidas. • Bergeron. Líneas Características. [Bergeron. L., (1950), Du coup de belier en hydraulique hydraulique an coup du foudre foudre en electricite. Ed. Dunod, Paris.]
– Válido – Válido únicamente para líneas sin pérdidas. • TNA (1980). Solución Análoga. – Modelamiento – Modelamiento de la mayoría de componentes.
T r an si en t Ne N etwo tworr k An A n al yzer T N A
H i stor torii a An A n ál i si s de T r an anssi tor torii os (1/3) of • Dommel (1969). [ H. Dommel. Digital Computer Solution of Electromagnetic in Single und Multiphase Networks”. IEEE PAS. Vol.88, april 1969 ]
– Válido – Válido para cualquier tipo de líneas. – Modelamiento – Modelamiento de cada una de las componentes. – Solución – Solución mediante métodos numéricos (Regla trapezoidal de integración, técnicas de matrices dispersas).
H istoria del EM TP/ATP (2/3) • Versión de PC para reemplazo del TNA. • Bonneville Power Administration - BPA, Oregon (USA). [Como agencia del gobierno USA, lo realizado está disponible gratuitamente bajo el principio de “Freedom of Information”]
– S. Meyer y H. Dommel. • 1984 – Versión Comercial. (DCG) • 1984 – ATP (Alternative Transients Program). FORTRAN 77. Surge cuando los Drs. W. Scott Meyer y Tsu-huei Liu no aprobaron la comercialización del EMTP
H istoria del EM TP/ATP (3/3) • Royalty – Free (Libre de derechos de Autor). – No comercializable. – Entregado únicamente a instituciones. – Manejado a través de grupos de usuarios locales. – Colombia: Grupo EMTP/ATP
Capacidades del ATP (1/4) • Parámetros concentrados (Resistencia, Inductancia y Capacidad). • Equivalentes polifásicos (Matrices simétricas de R, L y C). • Líneas de transmisión polifásicas (Parámetros constantes y dependientes de la frecuencia). • Resistencias no-lineales (característica tensión-corriente, característica R(t))
Capacidades del ATP (2/4) • Inductancias no-lineales (característica tensión-corriente, histéresis). • Interruptores (spark gaps, diodos y tiristores). • Fuentes de corriente y Tensión (funciones matemáticas estándar o punto a punto vía FORTRAN). • Máquinas Eléctricas (trifásicas sincrónicas, de inducción y DC)
Capacidades del ATP (3/4) • Sistemas de Control dinámicos [Transient analysis of control systems – TACS]. – Operaciones lineales y no lineales. – Tratamiento de señales. – Modificaciones al circuito simulado. • Lenguaje de Programación – MODELS. – Formato libre. – Rutinas externas. – Cualquier lenguaje de programación.
Capacidades del ATP (4/4) (Pr ogramas Anexos) • LINE-CABLE CONSTANTS. (Parámetros de Líneas de Transmisión). • SATURA. (Curvas de saturación del núcleo de un transformador). • XFORMER, BCTRAN. Modelo de un transformador lineal. • ZNO FITTER . Modelo de descargadores de sobretensión de Oxido de Zinc.
Versiones del ATP • Windows: – Watcom. – Salford. – GNU.(mingw32)
• Linux. – GNU.
Tipos de Análisis con el ATP (1/3) • Análisis Transitorio: – Maniobras, impactos de descargas eléctricas. – Cálculo de régimen permanente de sistemas no-lineales. Solución en el dominio del tiempo .
-Regla trapezoidal de integración. - Simulación de no-linealidades por medio de representación a pedazos.
Tipos de Análisis con el ATP (2/3) • Análisis en Frecuencia: – Variación de Impedancias. (Frequency Scan). – Propagación de Armónicos.(Harmonic Frequency Scan). Solución en el dominio de la frecuencia.
-Solución de ecuaciones nodales (Z: fasor)
Tipos de Análisis con el ATP (3/3) • Análisis de sensibilidad: – Pocket Calculator Varies Parameter.
• Análisis Estadístico: – Densidad de probabilidad de las sobretensiones producidas por maniobras. – Método de Monte Carlo para tiempos de cierre y apertura.
Datos de Entrada al ATP • Texto con Formato. (FORTRAN 77) – Formato rígido. (Máximo 80 Columnas)
• Organización por tarjetas. – Tarjetas de comentarios.
• Definición de cada uno de los nodos. (Máximo 6 caracteres). (f ormato en col umnas, ejempl o de caso en texto)
Estructur a del EM TP-ATP (1/2)
Estructur a del EM TP-ATP (2/2)
Salidas del ATP • *.lis: – Lectura de las tarjetas del archivo de texto. – Conectividad de los elementos. – Solución de estado estacionario. – Variables de salida punto a punto. – Impresión por medio de caracteres (Opcional). – Valores extremos de las variables de salida. – Errores en el circuito.
• *.pl4: – Archivo para graficación.
Ejecución de un caso en ATP • D.O.S. (Todas las versiones). • Cargar el archivo del caso. • Definir el destino que tienen los archivos de resultados. • Orden final de ejecución (Identificación de variables máximas).
Algoritmo de Solución del ATP • Conectividad de la red. • Representación de cada componente en su equivalente de Dommel. • Construcción de la matriz de admitancia Y. • Solución del sistema [Y][V] = [I], donde I esta compuesto por fuentes conocidas y por “Historias pasadas”.
I nterfaz Gráfica (ATPDraw)
Casos Típi cos de Sobretensiones EMTP/ATP
– L ínea - Cable Cable
Cable-L ínea-Cable – M é Diagrama de L attice todo de Bweley
– L ínea - Cable Cable
– L ínea - Cable Cable
L íneas de transmisión
L íneas de transmisión
L íneas de transmisión
L íneas de transmisión
L íneas - Subestaci ón
L íneas - Subestaci ón
L íneas - Subestaci ón
L íneas - Subestaci ón
L íneas subestaci ón
Torre tr ansmisión
Torre tr ansmisión
Torre tr ansmisión
Divisor de tensión
Divisor de tensión
Divisor de tensión
Divisor de tensión
Reen ce Ree cen n di dido do en en secci ccion onador ador SF 6 E squ que ema su su be besstaci tació ón dob dobll e bar barrr aj aje e
Secci onado onadorr titipo po NK N K V 36 362/3 2/315 150 0
Secc ccii on onado adorr i n ve vesstitigad gado o
Seccionador investigado
F enómeno de reencendido [1/3]
F enómeno de r eencendido [2/3]
F enómeno de reencendido [3/3]
Seccionador investigado
X en función de la velocidad
S en función de x
U D en función de S
UD =
2500.p + 2900
E D en función de p
Circui to de laboratorio
Circuito equivalente simplificado
Circuito equi valente de Dommel
Diagrama de flujo
M odelo para el ATP
M ODEL para reencendido
Transitorio por reencendido en ATP
Tensión U A y U B
Corriente de arco
Reencendido en función de CB/CS
M odelamiento matemático de tr ansformador de distr ibución Cálculo de capacidades Ecuaciones basadas en métodos electromagnéticos o por medio del método de Simulación de cargas. 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.
Par ámetros medidos y cal culados
M odelo matemático Para la implementación computacional del modelo del transformador de distribución se utilizó el programa EMTP/ATP, con el módulo “Transformer”, el cual permite incluir las capacidades y la curva de saturación. Se desarrollaron tres modelos para cada tipo de transformador. Cada uno de los cuales permite representar el comportamiento del transformador ante señales de media, baja y alta frecuencia (60Hz hasta impulsos tipo rayo).
M odelo de transformador en el ATP
Circuito Experimental Guachipay
Circuito experimental montado en el ATPDraw
Trafos Pr ototipo Nuevo Diseñ o
I nstalación del Tr afo Pr ototipo Nuevo Diseñ o
TENSI ON TRANSI TORI A DE RESTABL ECI M I ENTO - 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, un arco se forma entre la parte metálica de estos. El arco lleva corriente hasta que ocurre una corriente cero, momento en el cual el interruptor tiene la oportunidad de recuperar completamente el proceso de interrupción. La tensión que aparece entre los contactos parte de ser cero pero a medida que se separan los contactos y el arco se mantiene, esta tensión aumenta, hasta llegar al valor de la tensión nominal después de la extinción del arco
M odelo de la TTR en el ATP
