论文总字数：17555字

摘 要

本课题涉及对并网运行的发电厂进行分析，首先要对并网运行的某发电厂进行ATP建立模型，运用ATP软件做发电厂并网运行仿真实验，通过各种运行情况的仿真实验和分析，对实际的电力系统运行故障防范于未然，保证电力系统稳定运行；课题要求熟练掌握运用ATP计算短流电路的方法以及仿真的步骤；ATP-EMPT软件具有非常厉害强悍地电路模型仿真能力 ,而且，我们还可以通过plot绘图软件将atp仿真得到的结果来绘制出来，但是他也有自己的不足，比如，atp的数据处理能力是比较弱的。 但是在我们对电力系统进行研究时，我们需要对得到的结果或者计算的数据进行分析然后再比较 ，才能得到一些结论 ,所以我们还需要具有强大数据处理及分析的软件来一起进行配合。此外，在得到软件计算的数据之后，需要自己手动计算出自己的数据，并对两者计算出的结果进行验证、比较。

关键词：ATP；短路计算；发电厂

Power plants short circuit calculation based on ATP

Abstract

This subject involves the analysis of parallel operation of power plant, the first thing to ATP model of parallel operation of a power plant, power plant using ATP software do parallel operation simulation, through the simulation and analysis of various operation conditions of practical power system operation failure prevention, ensuring stable operation of the power system; Subject proficiency level of short circuit flow calculated by using ATP methods and simulation steps; ATP is a powerful simulation function, can also pass a drawing program to simulation results, but in the aspect of data processing is relatively weak. And the study of power system, need to analysis and comparison of the data, thus conclude that therefore needs to have strong data processing and analysis software to cooperate. In addition , after get the software to calculate the data, the need to manually calculate their own data, and validate the results of both calculated and compared.

Key words: ATP; Short circuit calculation. Power plants

目 录

第一章 引言 1

1.1 背景与意义 1

1.2课题关键问题及难点 2

1.2.1课题关键问题 2

1.2.2课题难点 2

1.3本课题当前现状 2

1.4本课题研究方案及未来发展 2

1.4.1课题研究方案 2

1.4.2未来发展 3

1.5 研发目的及意义 3

1.6 论文结构 4

第二章 电磁暂态程序 ATP的简单使用 5

2.1 软件atp简介 5

2.2 仿真软件ATP的使用方法 5

2.3 ATP程序操作 6

2.3.1 软件中的菜单及其操作 6

2.3.2 软件中的菜单及其使用 6

2.3.3软件中参数的输入 8

2.4仿真步骤介绍与举例 8

2.4.1ATP软件的仿真步骤介绍: 8

2.4.2 仿真的例子 8

第三章 并网运行的发电厂分析 9

3.1 发电厂接线图 9

3.2 参数计算 9

3.2.1变压器 10

3.2.2电抗器 10

3.2.3发电机 11

第四章 发电厂进行ATP建立模型 12

4.1 创建发电厂ATPDraw模型 12

4.2 模型里面的参数设置 12

4.2.1建立发电机模型 12

4.2.2建立变压器模型 13

4.2.3建立线路电抗模型 14

4.2.4建立完整模型 15

4.2.5设置仿真的时间、仿真的步长 17

4.2.6 仿真结果图 18

第五章 发电厂短路电流计算 20

3.1发电厂短路电流计算方法 20

3.2发电厂短路电流计算过程 21

3.2.1选择基准值 21

3.2.2计算各元件标幺值 21

3.2.3发电厂短路电流的周期分量及冲击电流 22

3.3计算分析与验证 24

第六章 结束语 25

第一章 引言

1.1 背景与意义

随着经济及电力系统的发展，对电力的传输可靠性要求不断在提高。如今电力传输的故障占据所有故障70% 以上，而在线路故障中单相故障占的是最多的，三相短路占的是最少的。但是在现实情况下，实际条件和系统的安全是不允许进行大型电力试验。因此，利用电力系统仿真技术已经成为电力系统研究、规划、设计等方面不可缺少工具，在此应用ATP软件对单相短路、两相短路故障进行仿真分析。电力体制改革不断深化，全国联网步伐的加快及用户对电力供应依赖性增强，导致电力系统事故对社会的影响越来越大，因此保障电力系统安全稳定运行和生产特别重要。

社会需求能源,迅速增长，所以电力系统的规模是不断增加的，要成为一个高压、超大容量、跨区域超大的联合系统，它的运行是非常复杂的，发生的事故也越来越难以用传统的分析方式进行预测。在2003年，美国加州东北部，电网大面积停电事故给美国造成了巨大的经济损失，这次事故给全球的许多电力提醒了一下，告诉人们，当我们规划、建设电力系统的时候，也要对许多种预料的情况进行一下模拟情况，为了不让多种事故再次发生。所以，为让电力系统能够安全稳定的运行，我们就必须要正确的使用电力系统仿真软件。

目前，国内的主要仿真的应用软件：加拿大UB开发的电力系统分析程序ATP；美国一电力公司（pti）开发PSSE(Power System Simulation for engineering)电力系工程仿真程序；中国电力院开发的基于DOS系统的电力分析综合程序PSASP；Mathworks公司开发的MATLAB（5.0版本）中所包含的PSB（Power System Blockset）工具箱；德国西门子公司开发的NETOMAC（network torsion machine control）电力系统仿真软件。

短路计算是发电厂电气设备选择、继电保护整定计算的基础,也是解决一系列得技术问题所不可缺少的基本计算。对发电厂简便有效计算分析具有实际工程意义。本课题针对并网运行的某发电厂进行ATP建立模型，进行计算分析，最后对计算结果进行验证。正确的继电保护定值是防止事故发生的基础 , 人工计算虽然可信度高 , 但计算工作非常繁重。目前 ,国内在计算软件的研究开发方面做了许多对的工作，并且并取得了许多可喜成绩。但事发电厂短路电流计算工作 ,大都还在使用手动进行手算 ,这显然与现今的计算机技术迅猛发展时代是不相适应的。电厂短路电流计算系统是为减轻发电厂继电保护工作人员的劳动强度而设计的，它使用计算机技术，使得原本枯燥的短路电流计算变得形象具体，还有利于提高工作人员的工作效率和积极性。

1.2课题关键问题及难点

1.2.1课题关键问题

本课题涉及对并网运行的发电厂进行分析，首先要对并网运行的某发电厂进行ATP建立模型，运用ATP软件做发电厂并网运行仿真实验，通过各种运行情况的仿真实验和分析，对实际运行的电力系统故障防范未然，保证电力系统安全稳定运行；课题要求熟练掌握运用ATP计算短流电路的方法以及仿真的步骤；此外，在得到软件计算的数据之后，需要自己手动计算出自己的数据，并对两者计算出的结果进行验证、比较。

1.2.2课题难点

对并网运行的某发电厂进行ATP建立模型,熟练掌握运用ATP计算短流电路的方法以及仿真的步骤，运用ATP软件做发电厂并网运行仿真实验，通过各种运行情况的仿真实验和分析有一定难度。

1.3本课题当前现状

在发电厂设计及运行中，短路计算是解决一系列的问题所不可缺少的基本计算,正确的继电保护定值是防止事故再次发生、扩大的基础，手动进行计算虽然可信度很高，但计算工作量非常繁重。如今，国内在输电线路计算软件研究、开发等方面做了许多的工作，而且取得了可喜的成绩。

现在，利用计算机，我们有了许多各种不同的方法来计算短路电流，通过不同的途径计算出来的短路电流结果不能保证结果完全一致，但不会相差很离谱，每个方法各有各的优点和不足，没有最好的，只有最适合的那一种方法。例如：利用 MATLAB 和 ATP 两种不同的软件 ，对某输电线路短路故障进行仿分析；应用“BASIC”语言计算短路电流；C#编程开发，发电厂实用短路电流计算软件的开发；基于PSASP 的短路计算分析。

1.4本课题研究方案及未来发展

1.4.1课题研究方案

（1）仔细研究F134C-D-05厂用电原则接线图，理解读懂接线图。

（2）对并网运行的发电厂进行ATP建立模型，运用ATP软件做发电厂并网运行仿真实验，通过各种运行情况的仿真实验和分析。

（3）此外，在得到软件计算的数据之后，需要自己手动计算出自己的数据，并对两者计算出的结果进行验证、比较。

1.4.2未来发展

当下一切都是智能的，智能手机、电脑、电视，电网也不例外，智能电网就是未来电力发展的趋势。2019年全球智能电网市场将超7236亿，近来，透明度市场研究(Transparency Market Research)发布新的市场报告，标题为“智能电网市场：2013-2019全球产业分析、规模、份额、增长、发展趋势和预测”。报告指出，2013-2019年，全球智能电网市场将以年复合增率18.2%增长，从2012年的377亿美元(约合人民币2338.8亿元)增长到2019年的1181亿美元(约合人民币7236.7亿元)。

电力的增长需求，更多的政府措施，增加的投资，以及较高的输配电损耗都在推动全球智能电网市场。智能电网是传统电网的现代化版本。智能电网能够确保更安全可靠的供电。预计未来几年，全球智能电网市场将以输电升级为主导。此外，配电自动化领域将在智能电网市场中占据最大份额。开放标准和缺乏互通性是全球智能电网市场正面临的若干障碍。根据地理区分，全球智能电网市场可分为亚太地区、欧洲、北美和其余地区。2012年，亚太地区占全球智能电网市场的统治地位。根据行业预测，亚太地区在预测期内仍将占据市场领先地位。领先的市场参与者受地域限制，然而全球智能电网市场中正发生收购兼并。目前的行业趋势显示，输电升级领域将在未来几年有所收缩。全球智能电网市场中的领先企业有银泉网络、西门子、史怀哲理工实验室、施耐德电气等。

1.5 研发目的及意义

利用计算机来计算短路电流，可以减轻发电厂继电保护工作人员的劳动强度，它使用计算机仿真技术，使得原本枯燥的短路电流计算变得形象具体，还有利于提高工作人员的工作效率和积极性。

本文的研究意义是通过图形输入程序ATPDraw建立一个各种故障通用的仿真平台，只需在ATPDraw界面上改变相应元件的参数，借助微机建立数据文件，就可以仿真各种短路故障，无需更改元件或者在模拟仿真不同故障时，更换元件或重新建立不同的物理模型，使用起来非常方便，节省了时间。

电力系统发生使对称结构遭受破坏的短路故障，因为短路故障将要会产生非常严重的影响，所以我们对这个要有高度的重视。除了要减少导致短路的影响之外，我们还应要在短路故障发生之后快速使用方法解决问题，要多一点的削弱短路造成的影响，例如使用继电保护隔离，装设电抗器来避免短路电流过大，用自动重合闸来削弱瞬时故障，让系统在短时间内恢复到正常状态。但是这些方法都需要建立在故障上面,有利于电力设计还有他的安全运行。

1.6 论文结构

第一章是引言，主要是介绍ATP仿真和短路计算的背景与意义，课题的难点，课题研究方案及未来发展。

第二章是对ATP仿真软件进行详细的介绍，比如：ATP中模块、仿真具体流程以及模拟运行实例，ATP软件的仿真步骤介绍。结尾有个单相的整流桥的仿真实例，通过那个例子可以直观的看到，电气元器件转换后在atp软件中的样子。

第三章是对并网运行的发电厂进行分析，根据F134C-D-05厂用电原则接线图（方案一）和F134C-D-02电气主接线（方案一）两张pdf发电厂接线图，建立cad简化接线图。此外，还要计算元件参数，发电机、主变压器、电抗器和备用变压器，将他们等值成电抗来计算。

第四章是对并网运行的发电厂进行ATP建立模型，首先要创建发电厂atpdraw模型，更具图纸找出各种原件并且搭建起来，然后设置输入参数,设置仿真时间，最后调试运行，并且得到模拟波形图。

第五章是对短路点进行手动计算分析，主要使用标幺值来进行统一计算，最后要与上一张得到的波形图进行比较，对计算结果进行验证、分析。

第六章结束语

第二章 电磁暂态程序 ATP的简单使用

2.1 软件atp简介

·ATP可以做哪些？

通俗地说ATP程序可以模拟和分析接地、雷击线路故障、短路故障、断路器跳闸过电压、闭合过电压、开断小的感性电流、变压器冲击电流、暂态恢复电压、线路甩负荷过电压、输电线路工况运行分析、暂态故障选线、高压直流输电系统过电压分析

·ATP中模块有哪些？

ATP可以运行在window7下提供许多模型，包括电源模块（交流、直流、冲击波、雷电流等）、测量模块（电压测量仪、电流测量仪、三相换位原件等）、线性支路（电阻、电感、电容、RLC串联等）、非线性支路（时变原件、非线性电阻电感等）、架空线路模型（集中参数、π型参数、频率相关参数）、开关、电机，变压器，避雷器等常用电器模型。

·ATP仿真具体流程？

打开ATP，建立仿真模型，点run ATP开始仿真，仿真后点run plot可以看仿真结果图，点Plotxy可以看出仿真图中具体数据。ATP可以将数据导出进行后期处理。

·ATP常见仿真错误？

ATP仿真中常见的错误可能出现在：ATP仿真模拟时时间的设定（暂态时间过程很短），接地的处理，LCC模型参数的设置，数据的溢出错误。

·与MATLAB比较

电力系统仿真的必要性，有关电磁暂态程序（ATP-EMTP）的功能，图形输入程序ATPDraw的使用；有关MATLAB的功能特点，绘图功能，尤其是plot绘图函数；对各种类型故障进行数学分析，分析不同类型故障的仿真结果。

2.2 仿真软件ATP的使用方法

在网上下载好一系列软件后，按照安装说明书的顺序进行软件安装（注意：必须严格按照顺序安装软件，安装过程中可能会有杀毒软件报毒情况），弄好ATP程序完了之后，我们使用鼠标点击运行ATP 程序，之后我们就可以见到ATP 程序的主要界面，其中它的主要窗口介绍图如下所示，图2-1：

图2-1 ATP软件主要窗口

2.3 ATP程序操作

2.3.1 软件中的菜单及其操作

在空白窗口电路使用鼠标右击就会弹出“元素选择菜单,在菜单中,选择你需要的组件,插入到电路。如果移动元素,该元素保持鼠标左键并拖动,搬到新位置的元素,释放按钮,点击空白区域,取消其新位置的组件并选择OK。

ATP-EMPT软件为全英文界面,需要结合用户手册进行学习，元件菜单为全英文，必须先理解每个单词的意思才能接着后面进行，操作。使用手册有中文版本，对照着进行操作，这样尽量不会出现错误操作。

2.3.2 软件中的菜单及其使用

当你在窗口的空白地方右键，就会显示出许多的菜单。包括：探针，测量电路电压、电流作用；电阻、电感、电容元件；电源；开关；变压器及其他的一些模型，模型具体样子如下图。所有得元件菜单可以来调用全部ATP标准的元件，如下图2-2所示：

图2-2 全部ATP标准的元件

举个例子，我们使用鼠标座机一下RLC图标元件，马上就会弹出一个窗口，如下图2-3所示的对话框。

图2-3 RLC图标元件

2.3.3软件中参数的输入

参数是可以是使用用实数或者整数的，实数是可以带有“E”或者“e”这样子的指数形式。例如：18.515，1.02e-3等。

2.4仿真步骤介绍与举例

2.4.1ATP软件的仿真步骤介绍:

1根据实际需求建立每个子模型的动力元件ATP程序;

2组件模型的输入参数;

3电路仿真;

4,模拟设置模拟步骤;

5点击runatp选项,通过F2模拟的捷径。(根据具体的例子)

2.4.2 仿真的例子

例1：一个单相的整流桥，仿真的电路图2-4如下：

图2-4 单相的整流桥

第三章 并网运行的发电厂分析

3.1 发电厂接线图

根据F134C-D-05厂用电原则接线图（方案一）和F134C-D-02电气主接线（方案一）两张pdf发电厂接线图，见附录A、附录B，建立cad简化接线图，如下图3-1。

图3-1 发电厂接线图

图中3-1中有五个主变压器，1、2号主变压器为SFP10-75000/110，3、4、5号主变压器为SF10-63000/110，五个变压器接线组别都为YN，d11。电抗器1、2号相同，电抗器3、4、5号相同。五个发电机，1、2号发电机都是60MW,3、4、5号发电机是50MW。高压侧110kV，低压侧10kV，发电厂厂用电部分设有多个备用变压器。

3.2 参数计算

3.2.1变压器

F134C-D-02电气主接线图中变压器模型如下图3-2

图3-2 变压器模型

主变压器1T~2T ，

主变压器3T~5T ，

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