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1.1MODELS的用法在此章节将解释在ATPDraw中MODELS【4】的用法。ATPDraw只支持MODELS的简单用法。不包括以下工具：²嵌套模型²在使用声明中的表达式²模型变量的记录本例数据取自基准DC68.DAT中的子情况7。该数据是哥伦比亚的一条从Coulee到Raver的具有串联电容器组的500kV系统。使用ZnO避雷器和MODELS控制开关来保护电容器组。1.1.1建立模型文件ATPDraw处理ATP文件的MODELS部分的输入/输出（I/O）和每个模型的用法。而描述实际模型的模型文件必须在ATPDraw之外完成。DC68.DAT中的模型如下。由于其不允许在模型的USE部分使用公式，所以做了适当改动。将每侧的两个节点电压作为输入参数，并且在模型内部计算他们的差值vcap:=V1-V2，这样就不用在USE说明中计算避雷器的穿越电压。nn此模型文件扩展名必须为.MOD并保存在MOD的文件夹中。本例，模型文件名为FLASH_1.MOD。模型文件名必须和现实的模型名一致。1.1.1在ATPDraw中建立新的MODELS对象必须建立一个模型对象，才能够使用上述在ATPDraw中所作的模型定义。建模步骤和手册5.4.2节的类似。为建立新对象，首先进入“对象”菜单选择“新建Model”。用户需在窗口中指定模型的尺寸。如图所示有4个节点（输入/输出）和4个数据。所有的MODELS节点必须是单相的。图5.26指定模型尺寸按图5.26输入数值后，点击OK关闭窗口。然后就出现了一个笔记本类型的表格对话框，内有两种属性表格：“数据”和“节点”。选择“数据”页面必须定义如图5.27所示的一些数值。n数据名必须和模型文件.MOD中使用的名称一样。图5.27为模型对象定义数据默认值可从DC68.DAT的UseModel说明中获得（当然也可以每次使用模型时改变数据）。Digit列的数值是UseModel说明中的数据位数。使用的数据没有范围约束，所以设定Min=Max。按图5.27定义数值后，点击Nodes进入如图5.28所示的节点窗口。节点名必须和模型文件中使用的名称一样。图5.28定义节点数其中I/OType是参数类型的编码：0：输出1：输入电流2：输入电压3：输入开关状态4：输入机械变量Position列为图右侧显示的图标边界上的节电位置。可以在节点输入窗口（Type菜单）中改变I/OType的值。在模型节点上单击鼠标右键，出现如图5.29的窗口。图5.29模型节点的输入窗口n模型对象也必须具备在屏幕上描述对象的图标和用于描述参数意义的可选的帮助文件。如果用户没有定义帮助文件，帮助文件编辑器就自动显示模型定义文件（*.MOD），建议用户使用该方式。如果用户确实需要自定义帮助文件，点击“新模型”对话框右侧的打开帮助文件编辑器。同样的，点击键，出现图标编辑器。如图5.30，可以创造性的绘制适当的图标，完成后选择Done结束。最后，点击Save或者SaveAs键，将新模型对象的支持文件保存到磁盘。然后出现一个文件窗口在其中指定对象名称，该名称不必和模型文件名称一样。对象扩展名必须为.SUP并保存在MOD文件夹中。使用“对象”菜单的“编辑Model”选项，随时加载和修改模型对象的支持文件。现在，新模型对象已经建立好并能够使用了，可在“元件选择”菜单中MODELS选项中找到。选中该选项，出现一个文件窗口从中选择FLASH_1.SUP文件。和其他ATPDraw对象一样，在电路窗口中绘制出模型图标并能够对其进行编辑操作。n图5.30新模型对象的图标1.1.1使用MODELS控制开关（DC68.DAT）（Exa_8.cir）图5.31DC68.DAT，MODELS在ATPDraw中的用法（EXA_8.CIR）在5.6.2节中，根据基准文件DC68.DAT中使用的模型而建立的模型，用来控制三个保护串联电容器的开关。实际的电路如图5.31。图5.31中的三个模型之间和电网节点之间没有连接线。因此模型和电路中的名字可以相同。当创建ATP文件时，会出现图5.32所示的“警告”，此情况下点击OK忽略它。如果点击Abort，ATPDraw会用青色标记出重名的节点。根据需要，可使用在“元件选择”菜单中TACS下的“画关系线”，将模型对象和电网之间连接关系可视化。n图5.32可忽略的警告信息这三个模型必须有不同的“UseAs”名称。在Model控制的GAPA模型上单击鼠标右键，出现如图5.33的输入窗口，在其中定义参数。“模型文件”区域是用MODELS仿真语言【4】定义的模型文件的名称和路径。“UseAs”可使用任何名字，但必须与图5.31中的三个模型都不相同。在避雷器上单击右键，出现定义参数的输入窗口。在参考手册的4.2.9.3节给出了有关ZnO避雷器的“属性”和“特性”的详细解释，此处不再重复。由于ATPDraw使用电流/电压特性并内在的执行指数拟和，所以不能用指数函数来直接定义ZnO避雷器的特性，但可用$Include来计入其非线性特性。这需要一个保存在USP目录中，名称如ZNO_1.LIB形式的文本文件，其格式如下：在此情况下，在“特性”页面上的$Include框必须包含此文件的名字且必须打开“Includecharacteristic”键。使用Browse键，出现一个文件窗口，在其中为特征选择文件。当要引用的文件位于不同的子目录下时，必须小心使用$SUFFIX和$PREFIX选项。此情况下，ZnO避雷器的非线性特征在USP文件夹中，而其模型描述文件是在MOD文件夹中。由于ATPDraw不支持联合使用$SUFFIX/$PREFIX，所以为避免冲突，建议使用引用文件的完整路径。当与其他用户交换ATPDraw电路文件时，由于程序安装的驱动器或者目录不同，常会出现问题，有两种方法解决问题：使用“工具/选项/路径”，或者将所有引用文件放在同一子目录，取名LIB。下面列出图5.31的ATP文件。粗体显示的卡片（第二张整数混合卡片，MODELSRECORD和PRINTERPLOT卡片）是通过“ATP”菜单的“编辑文件”选项加入到文件中的。由于DC68.DAT使用负序交流源旋转，所以其源旋转的方向也必须改变（B←→C）。n图5.33模型对象的特征nnn1.1400kV变电站的雷电过电压研究（Exa_9.cir）此例演示如何用ATPDraw研究变电站的雷电过电压保护。图5.34为研究的400kV变电站的单线图。总线上的数据为每段的长度（单位：米）。假设，以空盒子形状表示的断路器是断路的，因此该构造中，只有两条传输线路与传统有间隙避雷器保护的变压器相连。模拟的事件是在距离变电站1.2km远的单相后闪络，假定是由一个100kAmps2/50μs的直接对地线的雷击引起的。图5.35为完整电网（变电站＋进线）的ATPDraw电路。n图5.34变电站的单线图用四线JMarti线路来描述单相电路架空导线在雷击附近的跨线。用单相常参数传输线路和集中R-L支路来模拟沿着传输塔的浪涌传播及塔基的响应。如前所述，ATPDraw中架空线路（PCH）对象中也包含Jmarti线路模型。在USP文件夹中可找到通过该方法建立的库文件（C_400kV.LIB）。n图5.35示例电路（EXA_9.cir）根据前面的数据发现，在该模型中包括许多相同的模块，因此ATPDraw支持的复制/粘贴操作可有效帮助电路的完成。只要定义一次对象参数，使用时复制即可。图5.36SiC避雷器的非线性特性n假定雷击故障相时其工频电压达到反极性最大值，所以当其电压强迫超过模拟绝缘空隙其依赖电压的开关的闪络电压时，就会出现后闪络。变电站的所有元件都可用三相对象来描述，但是传统避雷器是用带放电电压的单相非线性电阻来模拟外的，因为ATPDraw中没有这样的三相元件可应用。图5.36所示为设备的非线性特性。电压和电流值的单位分别为千伏特和千安培，所以必须相应的测量工频电源和雷击电流的幅值。下面列出由ATPDraw生成的ATP文件。注意：只有将ATP的LISTSIZE.DAT文件中的DEAFULT参数从3.0增加到6.0时，才能运行。nnnnn图5.37显示模拟结果。蓝色（粗）线表示变压器端的电压，（红色）细线表示变电站入口测量的输入电压以及避雷器的放电电流。图5.37ATP模拟结果1.1变压器涌入电流的模拟本例说明如何建立控制开关的ATP输入文件，用于充分降低大容量变压器的涌入电流的研究。该研究中，变压器绕组和磁化电抗的非线性行为之间的磁耦合是主要的影响因素，所以必须准确的研究它们。用带三相对称非线性电感的BCTRAN模型来模拟研究的三相三绕组、低磁阻变压器。由于这两个元件不是标准ATPDraw对象，所以采用用户自定义的BCTRAN模型，特别使用标准Type-93非线性电感元件描述磁心材料的磁滞曲线。本一章节解释如何在ATPDraw电路中建立BCTRAN模型，给出实例说明新对象的用法（Exa_10.cir）。1.1.1建立用户自定义的BCTRAN对象n支持程序BCTRAN可以为单相或者三相、两到三或多绕组的变压器建立线性表达式，采用励磁测试和短路测试得到的数据。BCTRAN模型没有非线性特性，但是将Type-93或Type-96（饱和或者磁滞）元件与最靠近磁心的绕组相连后，就需要考虑其非线性特性。BCTRAN模型采用的实验数据可从变压器制造商处获得。三相三绕组自动变压器第三级为绕组，所以零序励磁电流值和零序励磁损耗值都不是临界值（详见ATPRuleBook【3】中第XIX-C章）。根据这些数据，BCTRAN支持程序的输入文件就要求有如下所示的[A]-[R]的输出。由于磁化电感作为外部元件加入模型，所以只输入励磁电流的电阻元件，否则磁化电感将使用两次。1.1.1为BCTRAN创建数据模块化文件第一步是创建ATP文件专为特定电路设计的DBM文件，其开头部分给出变量的解释。在ATPRuleBook【3】中第XIX-F章详细解释了如何建立这个文件。由于只从外部向模块输入3×3节点名称，所以DBM文件的开头只有在DATABASEMODULEn需求卡片后的ARG参数。这些变量作为$INCLUDE表达式的参数将用于最终的ATP文件中。变量解释如下：HVBUSA，HVBUSB，HVBUSC：高压端的三相节点；LVBUSA，LVBUSB，LVBUSC：低压端的三相节点；TVBUSA，TVBUSB，TVBUSC：第三级端的三相节点；该文件的开头及结尾部分与其他的数据模块化文件一样，其余部分描述了由ATP的BCTRAN支持程序创建的变压器模型。DBM输入文件结构如下：运行DBM文件，ATP生成如下所示的.PCH打孔文件：nn打孔文件和DBM输入文件很相似，但也有不同：打孔文件在结尾部分给出DBM文件的开头部分。在ATPDraw中ATP将引用此文件，所以需要设定文件扩展名为.LIB的，并保存在USP目录下。本例中使用的名字是LINTR400.LIB。1.1.1创建支持文件由DBM文件创建库文件后，下一步将建立用户自定义对象。打开ATPDraw选择“对象”菜单，建立新对象的过程分成两步：设置支持参数和绘制图标。在菜单中选择“新建用户自定义”选项，指定新对象的数据和节点数量。由于DBM文件开头没有NUM卡片，所以本例中Numberofdata为0，Numberofnodes为3，如图5.38所示。图5.38新BCTRAN对象的大小n当用户指定完新对象的尺寸并点击OK后，会出现一个笔记本类型的对话框。本例没有Data列表，只需要指定Node的设置。此窗口中，在Name列指定节点名称，同时指定节点在图标边界的位置和相数（1或者3）。图5.39的右侧是可用节点位置的编号。图5.39新对象的节点窗口节点名称不一定要和DBM打孔文件中的一样，但是节点顺序必须和ARG卡片中的一样。1.1.1绘制图标用户自定义对象需要有能在屏幕上描述对象的图标和描述其参数意义的可选的在线帮助文件。这些特性通过“帮助文件编辑器”和“图标编辑器”来编辑。“新建用户自定义”对话框右侧的键和键可调出帮助文件和图标编辑器。参考手册中已经详细解释了编辑器的所有功能和菜单，此处不再重复。BCTRAN对象的图标如图5.40所示。n图5.40为BCTRAN对象设计的图标图标绘制完成后，点击Done键。最后，点击Save或者SaveAs键，将新支持文件存入磁盘。在标准的“保存”对话框中指定文件名。用户自定义元件的支持文件位于USP文件夹中，扩展名为.SUP，文件名称可能与DBM文件的不同。选择“元件选择”菜单的“用户自定义/文件”选项，在调出的文件窗口中选择LINTR400.SUP，随后电路窗口中出现新对象的图标，和对其他对象一样，可对其使用和编辑。1.1.1示例电路.变压器充电（Exa_10.cir）本例展示新BCTRAN对象的使用。研究对象是空载变压器的控制充电。控制开关操作是避免高涌入电流压迫变压器绕组最有效的方法。一个三相三绕组的Yyd连接的变压器从接地的星形连接的400kV侧转换，132kV和18kV侧连接的母线无负载。图5.41所示为模拟系统的单线图。n图5.41模拟情况的单线方案图此研究情况的ATPDraw电路如图5.42所示。图5.42变压器充电图（Exa_10.cir）用集中参数RLC支路描述400kV供电侧。本例引用由ATP的数据模块化特征而建立的外部库文件（LINTR400.LIB）。三相平行布置的时控开关用于模拟断路器“稳态开－关－开”的循环操作。TACS传递函数被用作流量传感器。注意：这种通用传递函数对象只能在ATPDraw1.2及以上版本中使用，所以在老版本程序中，必须使用G(s)模块替代。使用由ATP的HYSDAT程序创建的磁滞非线性电感器来模拟磁化支路。当前，ATP只支持一种磁化材料（纹状白铁管M4），但它作为其他硅钢材料的近似物效果很好。图5.43为研究的ATP中的Type－1材料和变压器的磁滞核心的磁滞曲线。n图5.43变压器的磁滞曲线由HYSDAT支持程序产生的输出文件如下。文件名为HYSTR400.LIB保存在/USP文件夹中。尽管Type-96电感器不是ATPDraw固有对象，但可通过Type-93非线性电感器对象的特殊用法而被引用。由于ATPDraw支持引用外部文件，例如HYSTR400.LIB文件中定义的磁滞曲线，所以非线性电流流量的Type-96能够和标准Type-93对象连接。使用“ATP/创建文件”n建立ATP文件后，用户需手动将1-2行的TypeID从93改为96，如下页所示。通过ATPDraw的“ATP/编辑文件”命令打开文本编辑器，然后利用编辑器的“查找/替换”命令自动修改。ATP文件如下所示：n图5.44所示为模拟结果。假定最初上方开关开断，下方开关连接变压器和电源。稳态时，只有较小的磁化电流流动。在45ms时下方开关动作，在两相中剩余了高残余电流。此时闭合上方开关，此后变压器充电过程中将引入高的涌入电流。n图5.44ATP模拟结果n