Rodrigo Z. Fanucchi

ATP/EMTP

Introdução

Histórico

→ Herman W. Dommel inicia o desenvolvimento do programa EMTP (Eletromagnetic Transient Program) na década de 60.

→ Inicialmente trabalhava com simulações de circuitos monofásicos através de modelos de indutâncias, capacitâncias e resistências. Essas simulações utilizam-se da regra da integração trapezoidal para os elementos concentrados e a regra de Bergeron para as linhas de transmissão.

→ Em 1973 a coordenação fica a cargo de Scott Meyer. Estabelece-se um processo de desenvolvimento articulado com os usuários.

Introdução

Histórico

→ Divergências entre Scott Meyer e o EPRI levaram a criação de uma nova versão do EMTP na Bélgica conhecida como ATP.

Organização e Documentos

→ Desenvolvimento do ATP Rule Book

→ Existência de grupos de usuários

→ Responsáveis pelas licenças

Introdução

Estrutura do ATP

→ Dados em formato de texto – salvo em formato ASC II

→ ATP verifica os dados e processa o arquivo

→ Um arquivo com o nome do estudo .LIS é gerado

→ Pode-se gerar também um arquivo .PL4 com os resultados obtidos em forma de vetores

→ Caso haja erros, é possível verificar no arquivo de saída

Estrutura do ATP

Exemplo de arquivo .LIS

Estrutura do ATP

Rotinas Auxiliares:

LCCBCTRANSATURA

Estrutura do ATP

Regra de Integração Trapezoidal

→ Integração em pequenos intervalos de tempo

→ Converte equações diferenciais em equações algébricas

Elementos Disponíveis

Elementos Concentrados

→ Representação de Capacitores, Indutores e Resistores

→ Com e sem acoplamento entre fases

→ Valores em ohm ou na unidade – depende da definição de wL e wC nas opções da simulação

Elementos Disponíveis

Modelos de Linhas de Transmissão

→ Modelo PI ou Parâmetros Distribuídos

→ Parâmetros Distribuídos – Modelo de Bergeron

→ Parâmetros variando em função da frequência – Jmarti e SemLyen

Elementos Disponíveis

Modelos de Transformadores

Apresentam os seguintes componentes:

→ Impedância de dispersão→ Ramo magnetizante→ Perdas no núcleo→ Relação de transformação

Elementos Disponíveis

Elementos Não-Lineares

Representam elementos com características não-lineares:

→ V x I→ ψ x I→ R x I

Elementos Disponíveis

Chaves

Diversos tipos no ATP. São eles:

→ Tempo controlado – tempo definido de abertura e fechamento da mesma;

→ Estatísticas – tempos de fechamentos gerados a partir de uma distribuição estatística – normal ou uniforme;

→ Sistemáticas – tempos de fechamento gerados a partir de uma determinada lei de formação;

→ Controladas por Tensão ou por Sinais;

→ Medição;

Elementos Disponíveis

Fontes

→ O ATP permite a representação de fontes de corrente e tensão.

→ Pode-se associar duas ou mais fontes para obtenção de determinados sinais

Rotinas Auxiliares

Rotinas Auxiliares

→ TACS (Análise Transitória de Sistemas de Controle)

→ Simular interações dinâmicas entre a rede elétrica e os sistemas de controle;

→ Domínio da frequência;

→ MODELS

→ Simulação de algoritmos de sistemas de controle;→ Aproxima-se de linguagem de programação;→ Simulação de relés de proteção;

Conhecer o Problema

ATPDraw

→ O ATPDraw fornece ao usuário do ATP uma interface gráfica para criação dos circuitos a serem simulados

→ Possibilita a entrada de elementos e a inclusão dos parâmetros através de caixas de diálogos

ATPDraw

Simulação no ATPDraw

Criar do Circuito a ser simulado

→ Selecionar componentes através do botão direito do mouse

Simulação no ATPDraw

Criar o Circuito a ser simulado

→ Definir os parâmetros de cada elemento

Simulação no ATPDraw

Definir dos ajustes da simulação

→ Menu ATP → Settings

Simulação no ATPDraw

Definir os ajustes da simulação

Menu Settings

Delta T – intervalo de integração

Tmax – tempo máximo de integração

Xopt – define como serão os valores de reatância→ Xopt = frequência – valor em ohms→ Xopt = 0 – valor em mH

Copt – define como serão os valores capacitâncias→ Copt = frequência – valor em μS→ Copt = 0 – valor em μF

Simulação no ATPDraw

Salvar o arquivo .acp

→ Menu File → Save as

Simulação no ATPDraw

Gerar arquivo .atp

→ Menu ATP → Menu Sub-Process → Make ATP file→ Salvar com mesmo nome

Simulação no ATPDraw

Rodar a simulação

→ Menu ATP → Menu Sub-Process → Run ATP file

Simulação no ATPDraw

Visualizar gráficos da simulação

→ Menu ATP → run PlotXY

Simulação no ATPDraw

Visualizar gráficos da simulação

Simulação no ATPDraw

Visualizar gráficos da simulação

Exercício 1

Simular o circuito abaixo no ATP:

V = 1.000 V (DC)R = 100 ΩL = 10 H

Tempo de fechamento da chave – 0,1 sTempo total da simulação – 1 s

Exercício 1

V=V R +V L V=R∗I+LdIdt

dIdt

=(V −R∗I )

L

I (t )= VR(1− e((−RL )t))

Exercício 1

Exercício 1

Exercício 2

Simular o circuito abaixo no ATP:

V = 1.000 V (DC)R = 100 ΩC = 1 mF

Tempo de fechamento da chave – 0,1 sTempo total da simulação – 1 s

Exercício 2

V=V R +V C V=R∗C∗(dV Cdt )+V C

I (t )= (V −V C0 )R

∗(e((−1RC)t)) V C (t )=(V−V C0 )∗(1−e((

−1RC)t))

Exercício 2

Exercício 2

Exercício 3

Simular o circuito abaixo no ATP:

V = 20.000 V (AC) - Fase-terraR = 100 ΩC = 1.000 mF

Fechamento da chave no ponto de tensão de pico máximaTempo total da simulação – 1 s

Verificar o gráfico de tensão e corrente no indutor

Exercício 4

Simular o circuito abaixo no ATP:

V = 20.000 V (AC) - Fase-terraR = 100 ΩL = 1.000 mH

Fechamento da chave no ponto de tensão igual a 0 VTempo total da simulação – 1 s

Verificar o gráfico de tensão e corrente no indutor

Exercício 4

Tensão Máxima

Tensão de 0 V

Exercício 4

V (t)=R∗I+ L∗dIdt

I (t )=V max

√R2+ (w.L)2∗[ sen (w0 . t+ Θ−φ)−e

−RLt

. sen (Θ−φ)]

φ=tan−1(w.LR

) Θ=ângulo de fechamento da chave em relação a tensão