ANEXO 1 PROGRAMA ANALIZADOR DE TRANSITORIOS ATP/EMTP
A1.1. BREVE DESCRIPCIÓN DEL ATP
El programa de transitorios electromagnéticos EMTP (ElectroMagnetic Transient Program), es un software utilizado para simular transitorios elec electr trom omag agné néti tico cos, s, elec electr trom omec ecán ánic icos os y de sist sistem emas as de cont contro roll en sist sistem emas as
eléc eléctr tric icos os
poli polifá fási sico coss
de
pote potenc ncia ia..
Inic Inicia ialm lmen ente te
fue fue
desarrollado junto con otros programas, como contraparte digital del Analizador de Transitorio en Redes (TNA- Transient Network Analyzer). Posteriormente, durante un período de quince años, ha sido si do desarrollado consid considera erable blemen mente, te, result resultand ando o actual actualmen mente te un progra programa ma de amplia amplia difusión y utilización en todo el mundo.
188
EL EMTP (actualmente conocido como ATP) fue desarrollado a fines de la década del sesenta sesenta por el Dr. Dr. Hermann DOMMEL, DOMMEL, quien cedió el programa a la Beneville Power Administration (BPA). Desde entonces, entonces, el EMTP fue expandido y distribuido bajo la dirección de la BPA. BPA. Algunos modelos han sido desarrollados dentro de la misma y otros han sido desarrollados por otras empresas y universidades.
En la actualidad, el desarrollo del programa está a cargo de un equipo de investigadores dedicado a tal fin en la Universidad de Bélgica, equipo que, tras algunos cambios, lo ha rebautizado ATP (Alternative Transient Program), del cual existe tanto una versión para PC (el cambio más importante), como para computadoras grandes (mainframe).
Existen grupos formales de usuarios en todo el mundo, los cuales editan nume numero roso soss artí artícu culo loss y trat tratan an tema temass rela relaci cion onad ados os con con el uso uso del del programa y sus aplicaciones.
Los estudios que involucran el uso del ATP, tien ienen objet jetivos encuadrados dentro de dos categorías. Una es el diseño, la cual incluye la coor coordi dina nació ción n del del aisla aislami mien ento to,, dime dimens nsio iona namie mient nto o de los los equi equipo pos, s,
189
especificación de los equipos de protección, diseño de los sistemas de contro control, l, etc. La otra es la solució solución n de proble problemas mas de operació operación, n, tales como fallas en los siste stemas y análisis de los transitorios que normalmente ocurren en la operación del sistema. Una lista parcial de los casos típicos de estudio se indica a continuación: 1. Transitorio de maniobra a) Dete Determ rmin inís ísti tico cos. s. b) Prob Probab abililís ísti tico cos. s. c) Ma Mani niob obra ra de de reac reacto tore res. s. d) Ma Manio niobr braa de capa capacit citor ores es.. e) Ma Manio niobr braa de inte interr rrup upto tore res. s. f) Re-ci e-cieerres res ráp rápid idos os.. g) Tensió Tensión n transito transitoria ria de resta restable blecimi cimient ento. o. h) Transi Transitor torios ios de mani maniobr obraa en cables cables.. 2. Impu Impuls lsos os atmo atmosf sfér éric icos os a) Cont Contor orne neos os inve invers rsos os.. b) Impu Impuls lsos os ind induc ucid idos os.. c) Ingres Ingresos os de impuls impulsos os atmosf atmosféri éricos cos a subest subestaci acione ones. s. 3. Coor Coordin dinac ació ión n de la la aislam aislamie ient nto o a) Líne Líneas as aé aérreas. as.
190
b) Subestaciones. c) Subestaciones blindadas en SF6 (GIS). d) Descargadores. 4. Solicitaciones torsionales de ejes a) Resonancia sub-sincrónica. b) Rechazo de carga. 5. Sistema de alta tensión en corriente continua (HVDC) a) Control. b) Transitorios eléctricos. c) Armónicas. 6. Compensadores estáticos a) Control. b) Sobretensiones. c) Armónicos. 7. Ferroresonancia 8. Análisis armónico 9. Arranque de motores 10. Sistemas de control 11. Análisis de sistemas desbalanceados
191
Esta es solo una lista parcial. Una de las mayores ventajas del ATP es su flexibilidad para modelar sistemas, por lo tanto un usuario experimentado puede aplicar el programa a una gran variedad de estudios.
El usuario define el sistema a ser simulado interconectando los diversos componentes que constituyen el modelo del sistema.
Los tipos de
componentes que pueden ser utilizados son:
Resistencia, capacidades e inductancias concentradas. pueden ser elementos monofásicos, o secciones
π
Estas
polifásicas
consistentes en matrices R, C y L simétricas.
Modelos de ondas viajeras para representar líneas aéreas o cables más exactamente que con secciones π. Se dispone de distintos tipos de modelos que permiten considerar las transposiciones, la variación de los parámetros con la frecuencia, etc.
Impedancias no lineales, como por ejemplo inductores no lineales para representar dispositivos con saturación magnética.
192
Llaves de diversos tipos que permiten representar interruptores, diodos, tiristores, etc.
Fuentes ideales de corriente y tensión, las cuales pueden ser sinusoidales de cualquier frecuencia, exponenciales o cualquier otra especial definida por el usuario.
Máquinas sincrónicas, siendo posible modelar la parte mecánica y también sus dispositivos de control.
Modelo de máquina universal que permite presentar máquinas sincrónicas, de inducción y de continua.
Sistema de control. Las señales eléctricas medidas pueden ser transferidas a un programa auxiliar denominado TACS (Transient Análisis of Control System), donde se emula una computadora analógica y se calculan las variables de control que son retornadas a la red eléctrica principal.
193
Las entradas del programa consisten en el intervalo de tiempo para el cálculo, el tiempo máximo de simulación, las variables de salida deseadas y los datos del modelo.
Los datos de entrada requeridos por el ATP son diferentes y superiores en cantidad que los necesarios para otros programas tales como flujo de carga, cortocircuito y estabilidad. Esto se debe a que el ATP utiliza modelos más detallados que dichos programas, para poder simular en forma precisa los transitorios de alta frecuencia que ocurren durante un corto período de tiempo. Para facilitar la entrada de datos, existen programas auxiliares que ayudan al usuario en la entrada de los parámetros de líneas, cables, transformadores, etc.
Como método de resolución, el ATP utiliza la regla de integración trapezoidal sobre las ecuaciones diferenciales que describen el comportamiento de la mayoría de los elementos que componen una red eléctrica.
Como resultado de la simulación, el ATP provee las tensiones de barra, corrientes de ramas, energía, variables de máquina, variables de
194
control, etc. Estos valores pueden ser graficados y/o impresos como función del tiempo y almacenados en archivos para su posterior tratamiento.
También se
dispone de la impresión de los valores
máximos y mínimos de las variables y del tiempo al cual ocurren.
Una solución de estado estacionario es realizada antes de la simulación transitoria para definir las condiciones iniciales, y esto puede ser también una útil herramienta de estudio en sí misma. tensiones,
corrientes
y
potencias
de
estado
Todas las
estacionario
son
determinadas para todos los nodos de la red. También se dispone de una opción de barrido en frecuencia de las fuentes que permite realizar estudios de armónicos en el sistema eléctrico.
Dada la magnitud del programa, hasta hace poco tiempo sólo era posible
ejecutarlo desde
grandes
computadoras
debido
a
los
requerimientos de CPU y memoria necesarios. Esta es la razón por la cual inicialmente sólo eran usuarios del mismo las grandes empresas y universidades que tuvieran acceso a grandes centrales de cómputo.
195
En la actualidad la versión del ATP para computadoras personales, (aunque por supuesto con limitaciones respecto a su versión original), lo hace accesible a un mayor número de usuarios, siendo previsibles un uso cada vez mayor del programa durante los próximos años.
El ATP no es un programa comercial, su distribución es gratuita. Las sucesivas versiones del programa y toda la información relacionada con el mismo (manuales y diversas publicaciones) es recibida y distribuida por los comités de usuarios. El Comité Argentino de Usuarios del EMTP (CAUE) es denominado el representante en Latinoamérica de ATP, donde es el encargado de concentrar las actividades de los usuarios, y está conformado por numerosos miembros, entre los que se cuentan empresas de energía y universidades.
El ingreso como miembro al comité se hace mediante el grupo de usuarios en Colombia, el cual se encuentra en proceso de conformación y consolidación. El ATP es una versión libre y puede ser usado por cualquier persona u organización que acepte y firme los términos de licencia del ATP. Para contactar el comité colombiano debe dirigirse a la Secretaría Nacional Grupo de Usuarios del ATP, el cual es liderado por
196
prestigioso personal de Interconexión Eléctrica S. A. (ISA).
Ing.
Guillermo E. Vinasco, e-mail:
[email protected]
El objetivo primordial que persiguen los grupos de usuarios a nivel mundial, es el intercambio de información entre sus miembros, además de experiencias relacionadas con su utilización a través de cursos, seminarios, etc.
A1.2.
ALGUNAS ACLARACIONES RESPECTO A ESTE ANEXO
El presente anexo constituye sólo una breve descripción del formato de entrada de los elementos para así comprender y sustentar lo desarrollado en el capítulo 2. El hecho de que el manual original esté escrito es inglés, y que además su organización es poco clara, obliga a la redacción de este anexo, el cual intenta ser útil en la etapa inicial, dado que para aplicaciones complejas y/o para seguimiento de errores es recomendable referirse al manual original.
197
La intención, por lo tanto, es vencer la dificultad con la que inicialmente se encuentra el lector que intenta hacer uso del programa por primera vez, ofreciéndole una alternativa al manual original y a la bibliografía “poco amigable” actualmente existente.
Respecto al análisis de transitorios uno de los aspectos más notables es el hecho de que, un simple elemento físico, puede ser modelado de distintas formas dependiendo del fenómeno de interés.
Así, una línea de transmisión puede ser tratada como tal, o como una inductancia, como una capacidad ó como una resistencia dependiendo del fenómeno específico a estudiar.
Un transformador puede ser
modelado como una inductancia, un capacitor ó una combinación de ambos. Así mismo la linealidad de un circuito magnético puede o no ser importante dependiendo de la naturaleza del estudio.
Por otro lado, un único evento puede producir varios fenómenos, como sobretensiones y/o sobrecorrientes de frente rápido ó no, transitorios electromecánicos, etc. Sin embargo, en general, uno sólo de ellos será el más importante o de interés.
198
En teoría se puede plantear un modelo matemático que represente fielmente a un elemento ó al sistema en cualquier circunstancia, y que sirva para analizar todos los fenómenos que puedan originar un único evento, pero aunque exista este modelo matemático, seguramente no será el más eficiente dentro del programa de simulación. Por lo tanto, es necesario un conocimiento general del tema a investigar a fin de determinar cual es el modelo más adecuado para un estudio en particular.
A1.3.
DESCRIPCIÓN DEL PAQUETE
Una simulación con el ATP se realiza generalmente en tres pasos, para cada uno de los cuales existen en la actualidad varios programas, o distintas versiones de un mismo programa, ATPDraw 1, para creación y edición de archivos de entrada, ATPWNT2, para simular redes eléctricas 1 2
Véase sección A1.5 Véase sección A1.4.3.
199
en el dominio del tiempo y de la frecuencia y TOP 3, para procesar los resultados de una simulación.
ATPDraw es un pre-procesador interactivo en entorno Windows que actúa como núcleo central del paquete completo, ya que los usuarios pueden controlar la ejecución de cualquier programa integrado en el paquete desde ATPDraw. Este pre-procesador dispone de modelos para los principales componentes de una red de potencia y permite que un usuario pueda añadir sus propios modelos desarrollados a partir de varias opciones disponibles en el paquete.
Las prestaciones de los distintos programas son regularmente actualizadas y corregidas.
Varias de las prestaciones recientemente
implementadas permiten ampliar el campo de aplicaciones del paquete, que se convierte en una herramienta muy adecuada para estudios en los que hasta ahora no se había aplicado, por el ejemplo, propagación de armónicos, análisis de sensibilidad, o ciertos análisis estadísticos.
El EMTP ha originado también otros programas que parten del mismo código fuente y que también poseen su grupo de usuarios. Estos son: 3
Véase sección A1.6.
200
EMTP96:
última línea de la versión EPRI-DGC (ahora sólo
versión DGC).
EMTDC:
The Manitoba HVDC Research Centre, ha modificado el
modelamiento de interruptores y otros controles para hacer más precisas
las
simulaciones
de
componentes
de
potencia
electrónicos. Recientes versiones pueden operar en tiempo real conjunto con el Matlab. Una versión reducida puede bajarse gratis de la red en http://www.hvdc.ca/
MICROTRAN:
versión para PC distribuida por la University of
British Columbia por Hermann Dommel y su grupo.
La Figura 68 muestra la secuencia de tareas que se realizan en un estudio de simulación normal con los programas que integran el paquete ATP. En realidad la interacción entre programas y archivos es mucho más compleja ya que existen varios tipos de archivos que no se muestran en la figura y que pueden formar parte de una simulación. Librería de componenetes
ATPDraw
Archivos de entrada
ATPWNT
Procesador de texto
201
Archivos de salida TOP
Resultados de simulación Figura 68. Tareas principales del paquete ATP.
La siguientes tablas presentan un resumen de la opciones más importantes que se hallan disponibles en los tres principales programas del paquete. Tabla 17. Descripción de los programas del paquete ATP.
Programa
Función
Versión
Archivos de inicialización ATPDRAW.INI : Esta dividido en 7
ATPDRAW
Edición de
secciones, en las que el usuario ha de
diagramas y
especificar determinados parámetros.
archivos de entrada.
Windows Si el archivo no es encontrado por el programa se emplean los valores definidos por defecto. STARTUP : Especificación de varios parámetros dependientes de la instalación en el
Simulación
momento de arrancar la ejecución.
digital de procesos
Por ejemplo, valores numéricos de ciertas variables, manipulación de
transitorios y
archivos, trabajo por lotes, ajustes de
202
ATPWNT
TOP
edición de modelos
DOS
salida gráfica. GRAPHICS : Definición de parámetros
mediante
de salida gráfica por pantalla, así
rutinas
como en formatos HPGL y Postcript.
auxiliares
LISTSIZE.DAT: Especificación de
límites para dimensionamiento dinámico. Procesam¡ento La configuración de opciones se y resultados Windows realiza internamente y de forma de simulación
interactiva.
203
Tabla 18. Descripción de los componentes del ATP.
204
TIPO DE COMPONENTE
OPCIÓN ATP • TIPO 0 : Elementos serie RLC desacoplados con parámetros concentrados • TIPO 1, 2, 3 : Elementos RLC acoplados con parámetros concentrados • TIPO 51, 52, 53 : Elementos RL acoplados con parámetros concentrados • TIPO -1, -2, -3 : Elementos con parámetros distribuidos Modelo parámetos constantes (LINE CONSTANTS, CABLE PARAMETERS)
RAMAS LINEALES
Doble circuito especial Modelo SEMLYEN line model Modelo
JMARTI NODA • SATURABLE TRANSFORMER COMPONENT • Rutina auxiliar BCTRAN • KIZILCAY F-DEPENDENT (Modelo de admitancia de orden superior) • CASCADED PI – Tipo 1,2,3 (para cálculo en régimen permanente) • TIPO-99 : Resistencia pseudo no lineal • TIPO-98 : Inductancia pseudo no lineal • TIPO-97 : Resistencia variable en el tiempo • TIPO-96 : Inductancia pseudo no lineal con histéresis • TIPO-94 : Rama controlada desde MODELS • TIPO-93 : Inductancia no lineal • TIPO-92 Pararrayos de óxidos metálicos Resistencia multifásica lineal con cebado • TIPO-91 Resistencia multifásica variable en el tiempo Resistencia controlada desde TACS/MODELS • Elemento no lineal FORTRAN suministrado por el usuario • INTERRUPTORES NORMALES Controlado en el tiempo Controlado por tensión De medida • INTERRUPTORES ESTADÍSTICOS Interruptor STATISTIC Interruptor SYSTEMATIC • INTERRUPTORES CONTROLADOS desde TACS/MODELS TIPO-11 : Modelo de diodo y tiristor TIPO-12 : Modelo para triac TIPO-13 : Modelo ideal controlado desde TACS/MODELS Modelo
RAMAS NO LINEALES
INTERRUPTORES
205
• FUENTES EMPÍRICAS • FUENTES ANALÍTICAS TIPO-11 : Función escalón TIPO-12
: Función rampa
TIPO-13 : Función doble rampa TIPO-14 : Función
senoidal/Carga atrapada : Función de onda TIPO-16 : Modelo de convertidor AC/DC simplificado FUENTES TIPO-18 : Fuente de tensión aislada de tierra/Transformador ideal • FUENTES CONTROLADAS DESDE TACS/MODELS TIPO-17 : Fuente modulada desde TACS/MODELS TIPO-60 : Fuente controlada desde TACS/MODELS • MÁQUINAS ROTATIVAS TIPO-59 : Máquina síncrona trifásica (Método de predicción) TIPO-58 : Máquina síncrona trifásica (Solución en el dominio de fases) TIPO-19 : Módulo Máquina Universal • TACS (Transient Analysis of Control Systems) SISTEMAS DE CONTROL • MODELS TIPO-15
A1.4. NOTAS GENERALES
Antes de comenzar con la descripción del uso del programa, es necesario realizar algunos comentarios respecto a reglas en este anexo:
•
En adelante, se utilizará la convención de denominar “tarjeta” a cada uno de los registros o filas de 80 columnas del archivo que contiene los datos de entrada.
•
Se denomina “tarjeta en blanco” a aquella que tiene la palabra BLANK en las columnas 1 a 6 (la columna 6 debe estar en blanco).
206
El resto de las columnas (7 a 80) puede utilizar para indicar cualquier comentario.
•
La mayoría de los modelos tiene la opción de indicar un número en la columna 80 (variable IOUT), con el que se puede solicitar alguna variable de salida según la siguiente conveción: IOUT = 0
ninguna variable de salida.
IOUT = 1
corriente de rama.
IOUT = 2
tensión de rama.
IOUT = 3
corriente y tensión de rama.
IOUT = 4
potencia y energía de rama.
Se recomienda en cada caso consultar las reglas particulares de cada modelo, pues para algunos de ellos, ciertas opciones pueden no estar disponibles.
Además todas las variables de salida,
solicitadas por medio de IOUT > 0, serán incluidas en el archivo de graficación utilizando por el programa TOP2000, el cual será descrito posteriormente.
•
Es posible insertar comentarios en cualquier lugar del archivo de datos. Para ello es necesario indicar “C” en las columnas 1 y 2, la
207
columna 3 debe llevar un espacio en blanco y las columna 4 a 80 para escribir algún comentario. Esto también es útil para anular transitoriamente una tarjeta, sin necesidad de borrarla del archivo.
•
La descripción del formato de cada una de las tarjetas de los modelos, se hará en este anexo siguiendo las siguiente forma:
•
1...3
columnas entre las que debe ingresarse el dato
ITYPE
nombre de la variable
I2
formato FORTRAN 4 del campo
En muchos modelos es posible utilizar la opción de “nodos de referencia”. Esto es útil cuando los datos de un elemento son idénticos a los de otro ya ingresado con lo cual sólo será necesario indicar,
en
las
columnas
correspondientes
(generalmente
indicadas con BUS3 y BUS4), el par de nombres del elemento que contiene los datos a copiar. Es recomendable utilizar esta opción a fin de minimizar la posibilidad de errores en la introducción de los datos.
4
Uno de diversos lenguajes utilizados en programación de computadores.
208
•
Para todos los modelos se debe destacar que:
Si hay dos o más ramas en paralelo con el mismo nombre pero con diferentes datos y se hace referencia en alguna de ellas en alguna otra tarjeta, el programa no será capaz de determinar a cual se hace referencia. Por defecto, copiará los datos de la primera que encuentre, lo cual puede no ser correcto. En esta situación, no se advertirá ningún mensaje de error.
Si son dos las tarjetas en las condiciones descritas anteriormente, una solución consiste en invertir el par de nombres de una de las ramas, lo cual resultará en un par de nombres distintos para el programa. Es decir, por ejemplo, la rama “BARRA1BARR2” es distinta a la “BARRA2BARRA1”, sin que se vea afectada la topología de la red.
A1.4. ESTRUCTURA DE DATOS DE ENTRADA
El ingreso de todas las tarjetas de datos, necesarias para la representación digital completa de un sistema, está organizando según una estructura determinada. Las tarjetas son organizadas en un editor
209
de texto (se recomienda el editor de DOS) y se deben guardar con un nombre de no más de 8 caracteres y con la extensión .dat.
El conjunto de datos se considera dividido en grupos, los cuales se indica a continuación, y cuya secuencia debe ser respetada:
1. Tarjeta que indica el comienzo de un nuevo caso, las cuales están compuestas por: a) Tarjeta con la frase BEGIN
NEW DATA CASE.
b) Tarjeta para la solicitud de algún requisito especial (son opcionales, consultar el manual). c) Tarjetas de datos misceláneos. Pueden ser dos o tres.
2.
Tarjetas que indican la utilización de TACS, compuestas por: a) Una tarjeta con la fase TACS
HYBRID,
en caso que se utilice el
programa de simulación de sistemas de control (TACS) conjuntamente con el ATP, o
TACS
STAND
ALONE
si sólo se
utiliza TACS. b) Todas las tarjetas que definen el modelo del sistema a ser simulado con TACS.
210
3.
Tarjeta de ramas lineales o no lineales, transformadores, descargadores, líneas de transmisión, cables, etc., terminadas con una tarjeta en blanco.
4.
Tarjetas de interruptores, diodos, etc., terminadas con una tarjeta en blanco.
5.
Tarjetas de fuente de tensión, corriente, y/o máquinas sincrónicas, terminadas con una tarjeta en blanco.
6.
Tarjeta para sobrescribir las condiciones iniciales.
7.
Tarjetas que definen los nodos cuyas tensiones serán impresas en la salida, terminadas con una tarjeta en blanco.
8.
Tarjetas para definir fuentes punto. Existe una tarjeta por paso de tiempo, terminadas con una tarjeta con 9999 en columnas 1-4.
211
9.
Tarjetas para graficación, terminadas con una tarjeta en blanco. En la versión del programa para computadoras personales deben omitirse estas tarjetas. Sólo debe colocarse la tarjeta en blanco.
10. Dos tarjetas que indican el fin del lote de datos, las cuales son: a) Una tarjeta con la frase BEGIN
NEW DATA CASE.
b) Una tarjeta en blanco.
Los grupos de tarjetas [2], [6] y [8] son opcionales y pueden no existir. Las tarjetas [1] y [10] siempre deben existir.
Para el resto de los
grupos, aunque en algún modelo particular no se utilicen por ejemplo interruptores, debe colocarse la tarjeta en blanco que indica el fin de datos (no existes) de éstos elementos.
A1.4.1. Tarjetas “$” (comandos)
Existe un tipo especial de tarjetas que comienzan con un signo “$” en la columna 1, seguido de un comando.
Estas tarjetas tienen la
característica de que puede ser ubicada en cualquier lugar y orden dentro del archivo de datos, y la función de ejecutar alguna tarea
212
especial sobre la salida del programa. La descripción de algunos de estos comandos se indica a continuación: $OPEN/
$CLOSE:
son utilizados para conectar/ desconectar un
archivo en disco a un canal de entrada / salida del programa. Un ejemplo de esto es cuando se desea grabar, con un nombre especial, un archivo en disco que contenga los puntos para graficar con el programa PCPLOT o TOP. Esto será tratado con más detalle en la sección correspondiente a salidas numéricas y gráficas.
$DISABLE / $ENABLE:
el comando
$DISABLE
hace que las tarjetas
que siguen sean ignoradas por el programa, es decir, tratadas como si estuvieran comentarizadas, hasta que se encuentre un comando
$ENABLE.
Esto es útil cuando se desea anular un gran
bloque de datos sin borrarlo de archivo.
$LISTOFF / $LISTON:
el comando
$LISTOFF
mostradas en la salida (aunque sí
causa que no sean
se toma en cuenta) las
siguientes tarjetas de datos, hasta que se encuentre un comando $LISTON.
Esto es útil cuando se desea reducir el archivo de salida,
213
al omitirse la impresión de bloques de datos que ya han sido probados y usados anteriormente.
: $WATCH,M
con este comando es posible que una de cada “M”
tarjetas sean mostradas incondicionalmente en pantalla. Esto es realmente útil mostradas incondicionalmente la salida a un archivo en disco (por ejemplo, con la opción
DISK
al comenzar la
ejecución, la cual se describe en el manual).
$COMMENT:
indica al programa que no muestre en la salida todas
aquellas tarjetas que se encuentren comentarizadas.
$VINTAGE, 1:
permite modificar la precisión de los formatos.
Depende del tipo de formato a utilizar, en algunos se aumenta de 4 a 8 bits de precisión o en otros de 8 a 16 bits, por ello se debe consultar el manual para tener seguridad del nuevo formato. Para deshabilitar el formato de precisión para el resto de tarjetas y volver al standard se copia la instrucción $VINTAGE,
A1.4.2. Formatos de los campos de las tarjetas.
0.
214
Dado que el programa fuente del ATP está escrito en FORTRAN, los formatos posibles de los distintos campos de las tarjetas son aquellos admitidos por dicho lenguaje, es decir:
FORMATO ”F”: los campos con este formato requieren la entrada de un número decimal.
Por ejemplo un campo con formato
‘F 10.3’, implica que se admite un número de hasta 10 columnas de ancho5, de los cuales los tres últimos de la derecha son tomados como decimales, si es que no se ingresa expresamente el punto. Si no ingresa el punto, el “3” del formato es ignorado y el número puede ser ingresado en cualquier lugar dentro del campo, aunque la práctica común indica que debe alinearse a la derecha. Si no se indica el punto, los espacios a la derecha sobrantes será llenados por ceros por el programa.
Ejemplos de un formato F10.3 son los siguientes: C 34567890 -39.5 2345 5
correcto, aunque no esté ajustado al derecha
es el número 2.345
Debe tenerse en cuenta que el punto decimal ocupa una columna de ancho.
215
2345
es el número 234.5
3.1416
es el número
π
FORMATO ‘l’: este campo es para la entrada de números enteros, y no admite el ingreso del punto decimal, tampoco admite una potencia de diez, es decir, en notación científica. Además debe estar ajustado a la derecha, de lo contrario los espacios en blanco que queden serán completados con ceros por el programa. Ejemplo de un formato ‘I10’ son: C 34567890 -39 -99
es correcto
implica el número -99000 !!
FORMATO ‘E’: campos con este tipo de formato son para la entrada de números en notación científica. No es obligatorio el ingreso de una potencia de diez, se podría decir que el formato ‘F’ es un caso especial de este formato, donde la potencia de 10 es cero. Si se ingresa un apotencia de diez, el número debe estar alineado a la derecha, caso contrario los espacios en blanco a le derecha será llenados con ceros por el programa.
216
Ejemplos de un formato ‘E10.3’ C 34567890 1.609E3
correcto, es el numero 1609
1609E3
correcto, también es el número 1609
esto implica 1.609E300 !!
correcto, es el número
1.609E3 3.141592
-39.5
π
correcto, aunque esté en la derecha
FORMATO ‘A’: este formato es el único disponible para la entrada de cadena de caracteres. Un ejemplo de campos que utilizan este tipo de formato, es el correspondiente a los nombres de los nodos, que usan el formato ‘A6’, es decir, los nombres de nodos pueden tener hasta 6 caracteres o letras de extensión.
Ejemplos de un formato ‘A6’: C
3456 CAPA CAPA
los dos son válidos, aunque distintos entre sí.
1.e+!!
si bien es raro, también es correcto.
217
A1.4.3. Instalación y ejecución del programa
Primero hay que mencionar que existen varias versiones del ATP como TPBIG, SALFORD y ATPWNT las cuales sólo se diferencian en el proceso de instalación. La más práctica de instalar es la versión más reciente, denominada ‘ATPWNT’ o por también ‘WATCOM’.
Para instalar el programa en Windows 9x. es necesario descomprimir el archivo atpwnt.zip, suministrado por el grupo de usuarios, en una carpeta del disco local (por ejemplo c:\atpwnt ). Luego debe copiarse la instrucción set atpdir=c:\atpwnt en el config.sys. Después de reiniciar el equipo, el software se encuentra correctamente instalado en la carpeta asignada.
El archivo ejecutable del ATP es el ‘Eatpw.bat’. Para ejecutarlo se deben seguir los siguintes pasos: o
Deben existir dos copias del archivo de entrada de datos, uno sin extensión y el otro con extensión .dat.
o
Hacer doble-click en el archivo de entrada de datos que no tiene extensión.
218
o
Cuando Windows pregunte con que programa desea abrir el archivo se debe seleccionar el archivo Eatpw.bat.
o
En seguida se despliega la ejecución del programa generando las salidas correspondientes.
A1.4.4. Tarjeta de datos misceláneos.
Este grupo está compuesto por dos o tres tarjetas, que deben preceder a las tarjetas de ramas, y contendrán los datos de configuración generales de la corrida tales como el tiempo máximo de simulación (TMAX), el paso del tiempo ( DELTAT), etc. Los detalles de los datos a ingresar se describe a continuación: A1.4.4.1. Primera tarjeta de datos misceláneos. El formato y los datos a introducirse en esta tarjeta son los siguientes:
1...8
9...16
17...24
25...32
33...40
41...48
49...56
DELTAT
TMAX
XOPT
COPT
EPSILN
TOLMAT
TSTART
E8.0
E8.0
E8.0
E8.0
E8.0
E8.0
E8.0
DELTAT:
Es el paso de tiempo empleado para integración
numérica, en segundos. La solución numérica será calculada para instantes de tiempo separados por este paso.
219
TMAX:
Es el tiempo total de simulación, en segundos. La cantidad
de puntos a calcular será de
TMAX/DELTAT.
Si bien el límite el EMTP permite un valor máximo de
TMAX/DELTAT
de
106, en la práctica el valor recomendado resulta mucho menor debido al
problema que implica el excesivo tiempo computacional requerido para calcular tal cantidad de puntos, de cómputos utilizado. Es conveniente no utilizar más de 50.000 puntos.
TMAX
puede ser negativo, en cuyo caso sólo se realizará el cálculo del
estado estacionario, sin efectuarse la solución transitoria.
XOPT:
Parámetros que indica la forma en que deben entrarse los
valores inductivos de todas las ramas.
Si
XOPT
= 0 o en blanco, los valores serán considerados
como de inductancia y deben entrarse en milihenrios ( mH).
Si
XOPT
= f (>0), los valores serán considerados como de
reactancia inductiva
ω L
= 2
ohmios a las frecuencias f .
π f L
y deben ser entrados en
220
COPT:
Parámetro que indica la forma en que deben entrarse los
valores capacitivos de todas las ramas.
Si
XOPT
= 0 o en blanco, los valores será considerados como
de capacitancia y deben entrarse en microfaradios ( µF).
Si
XOPT
= f (>0), los valores serán considerados como de
suceptancia capacitiva ωC = 2 π f C y deben ser entrados en micro-ohmios a la frecuencia f.
EPSILN, TOLMAT, TSTAR:
Estas tres tarjetas no son utilizadas
normalmente, por lo menos en la etapa inicial de aprendizaje6.
A1.4.4.2. Segunda tarjeta de datos misceláneos.
1...8 9...16 17...24 25...32 33...40 41...48 49...56 57...64 65...72 73...80 IOUT IPLOT IDOUBL KSSOUT MAXOUT IPUN MEMSAV ICAT NTNERG IPRSUP I8
I8
IOUT:
I8
I8
I8
I8
I8
I8
I8
Parámetros que controla la frecuencia de impresión de
los valores de las variables de salida.
6
I8
Ver el manual del programa.
221
Si
IOUT
= 0 ó 1, los valores serán impresos para cada paso
de tiempo.
Si
IOUT
= K > 1, los valores serán impresos cada K esimo paso
de tiempo. o
Se imprime entonces
TMAX/(DELTAT*IOUT)
puntos de
cada variable. o
IOUT
debe ser 0 ó un número impar. Esto es debido a
que un número par no permite que posibles oscilaciones numéricas sean detectadas, en la salida, por el usuario.
IPLOT:
Parámetros que controlan la frecuencia en que los
puntos son utilizados par la graficación:
Si
IPLOT
= 0 ó 1, cada punto calculado será utilizado para la
graficación.
Si
IPLOT
= M > 1, solo cada M puntos calculados se usará
para la graficación. Esto es útil cuando por alguna razón se debe utilizar un paso de tiempo menor para la solución que para la salida gráfica, obteniéndose por lo tanto de esta manera una ejecución más rápida. En el grafico no estarán
222
incluidos los valores de las variables que caen dentro del intervalo definido por M *DELTAT (segundos).
Si el usuario especifica un valor para
IPLOT,
el programa lo
incrementará automáticamente en una unidad a fin de obtener un valor impar.
Si
IPLOT
= -1, no se realizará ningún gráfico. Esta opción
debe utilizarse si no se desean gráfico a fin de obtener una ejecución más rápida.
IDOUBL :
Parámetro que controla la impresión de la tabla de
conectividad,
la
cual
indica
como
las
ramas,
interruptores, etc., se interconectan entre sí.
fuentes,
Es útil para
encontrar posibles errores en la conexión de los elementos
Si IDOUBL = 0, no se imprime la tabla.
Si IDOUBL = 1, si se imprime.
KSSOUT:
parámetro que controla la impresión de los valores de la
variables en el estado estacionario, calculados por el EMTP previo a la inicial del cálculo transitorio.
Si KSSOUT = 0, no se imprime
223
Si
KSSOUT
= 2, se imprime la solución del estado
estacionario completa.
Si
= 2, se imprimen los valores correspondientes
KSSOUT
solo a los interruptores y fuentes, pero no de ramas.
Si
= 3, igual que el anterior, más los valores de
KSSOUT
ramas indicados en la columna 80 de cada tarjeta de datos.
MAXOUT:
Parámetro que controla la impresión de los valores
máximos y mínimos de las variables en los tiempos al cual ocurren:
Si MAXOUT = 0, no se imprimen.
Si
= 1, se imprime teniendo en cuenta todos los
MAXOUT
pasos de tiempo.
Si
MAXOUT
= 2, se imprime pero sólo considerando los pasos
de tiempo indicados par la impresión o graficación, excepto para la potencia o energía en donde se consideran todos los pasos de tiempo. : IPUN Y MEMSAV
No se utilizan en la etapa inicial de aprendizaje.
224
ICAT:
Si se deja en blanco, no se guardarán los puntos para una
posterior graficación con el programa TOP. Si se indica un 1 los puntos serán guardados en un disco con un nombre que consiste en una composición de la fecha y hora en que inició la corrida.
NENERG:
Parámetro de control relacionado con el estudio
estadístico de energización de líneas:
Si
NENERG
= 0 ó en blanco, es el caso normal de estudios
determinísticos.
Si NENERG = k > 0, esto implica un estudio estadístico, donde se harán k energizaciones (cierre de interruptores).
Si
NENERG
=
k < 0,
esto implica un estudio sistemático del
sistema, en el cual se realizará k energizaciones.
El valor de
NENERG
está comprendido usualmente entre 100
200. cuanto mas maniobras se realicen, mayor es el tiempo computacional requerido para la solución. Es recomendable comenzar con un valor reducido de
NENERG
a fin de detectar
posibles errores sin utilizar mucho tiempo computacional, y una vez que se adquiere confianza en el modelo, poner el valor de NENERG definitivo.
225
IPRSUP
: No se utilizan en la etapa inicial de aprendizaje.
La tercera tarjeta de datos misceláneos puede tener tres significados diferentes, en función del valor de
NENERG.
Para los estudios realizados
en este proyecto se hace un estudio determinístico para lo cual no es necesaria una ampliación de este tema.
A1.4.5. Modelos de elementos de rama lineales.
Se tratará aquí la descripción de la entrada de datos de todos aquellos elementos pasivos conectados entre dos nodos de una red eléctrica. Los elementos
más
comúnmente
modelados
son
las
resistencias,
inductancias y capacidades concentradas no acopladas.
Otros
elementos como líneas de transmisión y descargadores de carburo de silicio y de óxido metálico también pueden ser modeladas en este tipo de tarjetas pero no serán tratados en este anexo. Los demás elementos que se permiten en esta tarjeta de datos son los transformadores monofásicos y trifásicos y las resistencias e inductancias concentradas
226
acopladas los cuales serán tratados en los numerales A.1.4.7. y A.1.4.8. respectivamente.
El modelo de resistencias, inductancias y capacidades no acopladas puede ser utilizado para representar la impedancia interna de máquinas, u otra impedancia que pueda considerarse concentrada en el sistema.
El formato de la tarjeta de entrada de datos es la siguiente: 1...2
3...8
9...14
15...20
22...26
27...32
33...38
39...44
80
ITYPE
BUS-1
BUS-2
BUS-3
BUS-4
A6
A6
A6
C (µF) E6.2
IOUT
A6
R (Ω) A6
L (mH)
I2
ITYPE:
BUS-1
E6.2
I1
debe tener un cero o dejarse en blanco.
BUS-2:
Indique el par de nombres de los nodos
terminales en estos campos. Uno de los nodos (cualquiera) puede ser tierra, en cuyo caso debe dejarse en blanco. Si una rama tiene idénticos valores de R, L y
C a
otra ya indicada, entonces se
pueden usar los nodos de referencia sin tener que repetir los valores de R,
L
y
C .
Para esto indique en los campos BUS-3 y
BUS-4 los nombres de la rama que contiene dichos valores, y deje en blanco los campos correspondientes a R, L y C . Se debe tener
227
en cuenta que si una rama tiene varias en paralelo, no estará en claro cual de todas ellas será la de referencia.
El programa
adoptará como tal a la primera de ellas. Una forma de evitar este problema consiste en invertir el par de nodos, dado que un par de nodos con nombres ‘NODO-A’ y ‘NODO-B’ en BUS-1 y BUS-2 respectivamente, no es idéntico a otro par con nombres ‘NODO-B’ y ‘NODO-A’ en los mismos campos.
R , L
y C: Los valores deben estar en las siguientes unidades:
a) R [Ω] b) L [mH]
si XOPT = 0
L [Ω]
si XOPT = f
c)
C [µF]
si COPT = 0
C [Ω]
si COPT = f
IOUT:
se indican las variables para la salida gráfica sus posibles
valores fueron descritos en el comienzo del numeral A1.4.
A1.4.6. Modelos de inductancia no lineales.
228
Es posible lograr que una inductancia represente la saturación magnética a la cual puede estar exigida de acuerdo a su curva de saturación. En el ATP existen tres modelos con los cuales se puede representar este efecto, estos son los modelos con el
ITYPE
93, 96 y 98.
En este anexo y con el objetivo de utilizarlo en el proyecto sólo se mostrará el 98.
La tarjeta de entrada de datos es:
1…2 ITYPE 98
3…8 BUS-1 A6
9…14 BUS-2 A6
15…20 BUS-3 A6
21…26 BUS-4 A6
27…32 CURRENT E6.0
33…38 FLUX E6.0
39…79
80 IOUT I1
Los valores de CURRENT y FLUX corresponden a los valores de corriente y flujo que circulan por el inductor en estado estacionario, es decir, la inductancia no saturada.
Para asignar la curva de saturación flujo versus corriente es necesario cumplir con el siguiente formato. 1...16 17...32 CURRENT [A] FLUX [Vs] E16.0 E16.0
229
Es posible entrar hasta 17 puntos en la característica del current/flux. Se asume que la saturación es simétrica y el punto (0, 0) ya está incluido internamente. Se especifican sólo los puntos positivos y ambas coordenadas deben ser monótonamente crecientes.
El punto final de la característica define la pendiente del último segmento, el cual se asume que se extiende hasta el infinito. A fin de indicar que no siguen más puntos de la característica, la última tarjeta debe contener “9999” en las columnas 13 a 16. A1.4.7. Modelo del transformador
TRANSFORMER.
Se trabaja con dos modelos para simular un transformador. Uno se deriva de una tarjeta diseñada por los creadores del ATP para tal fin como
TRANSFORMER
y el otro con los elementos RL acoplados 51, 52 que
son los realmente útiles en este proyecto. En esta sección se mostrará la forma de utilizar la instrucción TRANSFORMER
La definición de los parámetros se realiza utilizando tres tipos de tarjetas diferentes:
230
1
Tarjeta que define la resistencia e inductancia de la rama magnetizante del circuito equivalente del transformador.
2
Tarjetas que definen punto a punto la característica de saturación del núcleo.
Aquí habrán tantas tarjetas como puntos sean
necesarios.
3
Tarjetas que definen las características eléctricas de cada uno de los bobinados del transformador.
No es obligatorio indicar una curva de saturación. Los siguientes puntos son de destacar: a) El modelo puede tener N arrollamientos, para los cuales se utilizará N-1 transformadores ideales que proveerán la adecuada relación de transformación entre los arrollamientos 2. 3, ..., N con respecto al enrollamiento 1. b) Cada arrollamiento k tiene su correspondiente resistencia e inductancia de dispersión Rk y Lk respctivamente. Cualquiera de las inductancias debe ser distinta de cero, con excepción de L1, la cual puede ser cero si R1 es distinta de cero.
231
c) Los efectos de la saturación y la corriente de excitación son considerados mediante un reactor no lineal que el programa automáticamente conectará en paralelo con el arrollamiento 1. d) Las pérdidas en el núcleo son consideradas constantes y representadas por una resistencia (RMAG), la cual resulta conectada en paralelo con la rama saturable.
Las reglas para la entrada de datos son 1...2
3...14 15...20 27...32 33...38 39...44 45...50 80 TRANSFORMER BUS-3 CURRENT FLUX BUSTOP RMAG IOUT A6 E6.2 E6.2 A6 E6.2 I1
En el caso de querer utilizar la opción de nodos de referencia, entonces indicar en BUS-3 el nombre contenido en el campo BUSTOP de la tarjeta de referncia, que es la que contiene los datos a copiar. Los demás campos deben dejarse en blanco para este caso.
Los valores de CURRENT y FLUX tienen la misma función detallada en los elementos inductivos no lineales y representa la inductancia magnetizante. Igual se puede entrar la curva de saturación del núcleo ya mostrada anteriormente.
232
Para cada arrollamiento del transformador k, se deberá utilizar una tarjeta del siguiente formato: 1...2 3...8 9...14 27...32 33...38 39...44 ITYPE BUS-1 I2
A6
BUS-2 A6
Rk (Ω) E6.2
80
Lk (mH) voltios IOUT E6.2
E6.2
I1
ITYPE: se deberá indicar el número de bobinado. Las tarjetas deben ser ingresadas en orden creciente, es decir la tarjeta con datos del bobinado 1 primero, luego para el bobinado 2, etc.
BUS-1 y BUS-2:
el par de nodos entre los cuales estará
conectado el arrollamiento. Cualquiera de ellos puede ser tierra, para lo cual debe dejarse en blanco.
Rk y Lk: se ingresan los valores de cada bobina en particular.
VOLTS: se indica un número proporcional al número de vueltas del
arrollamiento
en
cuestión.
Es
conveniente
colocar
simplemente la tensión nominal del arrollamiento en kV.
Solamente para el arrollamiento 1 se puede indicar en el campo IOUT un “1” a fin de requerir como salida la corriente de este arrollamiento. En la salida la corriente estará identificada por los
233
pares de nodos compuestos por BUS-1 del bobinado primario y BUSTOP.
En general no se dispone como dato la curva de saturación del núcleo. En este caso una buena aproximación es considerar un codo de saturación a un nivel de 1.0 a 1.2 p.u. del flujo nominal, y una resistencia saturada entre 2 a 4 veces la impedancia de cortocircuito del transformador. El flujo nominal se puede conocer de la relación λ =
2 V rms
ω
A1.4.8. Modelo de elementos acoplados [R] [L] 51, 52, 53.
Esta clase de elementos la representación de matrices acopladas [ R] [ L].
234
Figura 69. Elementos acoplados acoplados R L.
Para este tipo de tarjetas existen dos tipos de formulaciones: valores de fase y valores valores de secuencia. secuencia. Además para para los valores valores de fase existen existen dos diferentes diferentes notacione notaciones: s: la notación notación RL y la notación AR. AR. En ambas notaciones los formatos de precisión pueden ser utilizados:
$VINTAGE, 0
y $VINTAGE, 1.
Para efectos prácticos sólo se muestran las tarjetas para los valores de fase.
A1.4.8.1. A1.4.8.1. Notación Notación RL. Normalmente Normalmente se utiliza utiliza la la notación notación RL. La cual se deriva de la ecuación primitiva:
235
[ v ] = [ R] [ i] + [ L]
d dt
[ i]
Si anteriormente se utilizó la notación AR es necesaro definir la siguiente tarjeta: 1...2 3...8 9...80 USE RL
Para $VINTAGE, 1...2 51 52 53 54 55
0
3...8 9...14 15...26 27...32 33...44 45...50 51...62 63...68 69...80 BUS-1 BUS-2 R11 L11 BUS-3 BUS-4 R21 L21 R22 L22 BUS-5 BUS-6 R31 L31 R32 L32 R33 L33 BUS-7 BUS-8 R41 L41 R42 L42 R43 L43 R44 L44 BUS-9 BU BUS-10 R51 L51 R52 L52 R53 L53 R54 L54 R55 L55
Para $VINTAGE,
1 1…2 3…8 9…14 15…26 27…42 43…58 59…80 51 BUS-1 BUS-2 R11 L11 52 BUS-3 BUS-4 R21 L21 R22 L22 53 BUS-5 BUS-6 R31 L31 R32 L32 R33 L33 54 BUS-7 BUS-8 R41 L41 R42 L42 R43 L43 R44 L44
Se debe recordar que las matrices [R] y [L] son simétricas y únicamente se necesitará escribir la diagonal.
236
No es posible posible obtener obtener como salida la corrient corrientee por los elementos elementos.. Sin embargo el voltaje de rama puede ser obtenido de las dos primeras fases (columna 80 no está siendo usada).
A1.4.8.2. A1.4.8.2. Notación Notación AR. En algunos casos, la matriz [ L]-1 puede ser singular y por ende la matriz [ L] no existe. Entonces se puede utilizar la notación AR llamando A = [ L]-1 d dt
[v]
[ L ] [v ] [ L ] [ R ] [i ] 1
−
=
1
−
−
Si anteriormente se ha utilizado el formato Rl se debe ingresar la siguiente instrucción para utilizar el formatos AR 1...2 3...8 9...80 USE AR
Ahora se debe tener tener cuidado cuidado cuando se ingresen los datos a cualquiera cualquiera de los formatos. formatos. Estos son son idénticos idénticos a los anteriores anteriores con la diferen diferencia cia que la matriz A reemplaza reemplaza los valores valores de R en el formato. formato. Igualmente Igualmente,, la matriz R reemplaza los valores de L.
A1.4.9. Modelos de fuentes.
237
Las fuentes más simples que forman parte de los sistemas eléctricos de potencia son las funetes de tensión yde correinte, las cuales son funciones analíticas del tiempo.
El formato de la tarjeta de entrada de datos, el cual es aplicable a todos los tipos de fuentes es:
1...2 3...8 9...10 11...20 21...30 31...40 40...50 51...60 61...70 71....80 ITYPE NOMBRE TIPO AMPLITUD FRECUENCIA FASE A1 T1 TSTART TSOP I2 A6 I2 E10.6 E10.6 E10.6 E10.6 E10.6 E10.6 E10.6
En un solo caso se pueden utilizar varios tipos de fuentes distintos, a la vez que las ¡tarjetas pueden estar ubicadas en cualquier orden. Los tipos son ‘0’ para la fuente de tensión y ‘1’ para la fuente de corriente.
Si bien las fuentes tienen dos nodos, sólo es necesario indicar el nombre de uno de ellos pues el otro, para el ATP, siempre es la tierra.
Para retrasar la activación de una fuente, s deberá indicar un valor positivo para TSTART (el valor está dado en segundos).
238
Las fuentes sinusoidales son del tipo ‘14’. Existen otros tipos de fuentes como la rampa, doble rampa, impulso, etc. Para las cuales es útil el valor de A1 y T1.
A1.4.10. Modelos de interruptores.
Los aparatos de maniobra son simulados con interruptores ideales, los cuales tienen dos estados posibles, cerrados y abiertos. Estos significa que la simulación de efectos debidos a estados intermedios, como por ejemplo la resistencia de arco durante la apertura, debe efectuarse mediante la adición de elementos externos a este modelo.
Las tarjetas de interruptores se ubican luego de las ramas y previamente a las de las fuentes. Si una simulación en particular no requiere el uso de modelos de interruptores, igual es necesario colocar la tarjeta en blanco al final.
Los modelos de interruptores se dividen en dos grupos principales: 1. Interruptores ordinarios: del tipo ‘0’ ó excepcionalmente ‘76’
239
2. Interruptores controlados por TACS: del tipo ‘11’, ‘12’ ó ‘13’ con los que se pueden simular diodos, tiristores, etc.
Los interruptores pueden conectarse en forma que sea necesaria, con algunas restricciones:
La corriente por el interruptor debe ser única, es decir, no deben existir lazos que involucren a interruptores cerrados.
Las leyes de tensión de Kirchhoff no deben ser violadas en un lazo en donde están involucrados un interruptor y una fuente de tensión.
Por ejemplo, un interruptor no debe
conectarse entre dos nodos de tensión conocida (aunque uno de estos nodos sea el de tierra).
Consideraciones respecto a la topología de la red ya han sido discutidas con anterioridad. Basta recordar aquí que debe evitarse interrumpir la corriente por una carga puramente inductiva, a no ser que se asegure un camino a la corriente por la inductancia, independientemente de la posición del interruptor.
240
Sólo se enfoca la explicación hacia los interruptores ordinarios de los cuales existen varios tipos.
Los útiles para este proyecto son los
determinísticos controlados por tiempo y los de medición.
Existen reglas de entrada de datos que son comunes a cualquier tipo de interruptor, dentro del grupo de interruptores ordinarios. Estas son: 1...2 3...8 9...14 15...24 25...34 35...44 80 ITYPE BUS1 BUS2 T CLOSE T OPEN CURRENT IOUT I2 A6 A6 E10.0 E10.0 E10.0 I1
ITYPE:
es el tipo de interruptor de acuerdo a lo ya visto. Para el
interruptor ordinario esta columna queda en blanco.
BUS1, BUS2:
el par de nodos entre los cuales está ubicado. No
está permitido conectar un interruptor entre dos fuentes de tensión, o entre una fuente de tensión y tierra.
T CLOSE:
En el tiempo t=0 el interruptor estará abierto si
es positivo y pasará al estado cerrado para t >
TCLOSE.
Si
TCLOSE TCLOSE
es cero o negativo estará cerrado en el estado estacionario. Se debe tener en cuenta que este interruptor se volverá a abrir
241
cuando a partir del cierre se llegue al tiempo solucionar esto es agregando en
TOPEN:
TOPEN
TOPEN;
la manera de
el valor de 9999.
funciona análogamente al interruptor anterior, sólo que
permanece cerrado temporizado a abrir.
CURRENT:
Es posible limitar la operación del interruptor de
acuerdo a la corriente que circule por él. Si el valor es cero esta función se encontrará deshabilitada.
También se puede utilizar un interruptor como instrumento de medición. Por definición un interruptor de medición está permanentemente cerrado, incluso durante el estado estacionario en el que se determinan las condiciones iniciales.
Se utilizan para la medición de corriente o potencia y energía en lugares donde no es posible realizarla con otros métodos. Esto puede ser útil para producir una salida gráfica del ATP de éstas variables, como en el caso de elementos acoplados 51, 52.
242
El formato de la tarjeta a utilizar es el siguiente:
1...2 3...8 9...14 15...54 55...64 80 ITYPE BUS1 BUS2 MEASURING IOUT I2 A6 A6 A10 I1
A1.5.
ATPDRAW
ATPDraw es un editor gráfico que funciona en entorno Windows y dispone de una lista muy completa de los componentes necesarios para representar un sistema eléctrico en código ATP.
El usuario ha de
capturar los iconos de los elementos que forman el sistema en estudio y especificar los parámetros de cada uno.
La pantalla principal del
programa presenta una aspecto similar al de la Figura A1.3. La barra de menús dispone de ocho opciones principales : File, Edit, View, ATP, Objects, Tools, Windows y Help, aunque inicialmente solo aparecerán seis, ya que las opciones Edit y ATP solo estarán disponibles después de escoger entre editar un circuito nuevo o abrir uno ya existente. Los
243
menús se despliegan colocando el puntero del ratón sobre el nombre de la opción principal y pulsando el botón izquierdo. Las opciones de los submenús se elegirán de la misma manera. La Figura A1.4 muestra la pantalla de ATPDraw con el menú adicional de selección de componentes desplegado.
El procedimiento completo, desde la creación del diagrama de la red hasta la visualización de los resultados de una simulación se puede resumir de la siguiente forma : 1. El primer paso será la creación del diagrama de la red, si se trata de un caso nuevo, o la modificación del diagrama existente, si este ya fue creado anteriormente. En ambos casos será necesario realizar varias operaciones. a. Para añadir un componente al diagrama de la red, bastará con pulsar el botón derecho del ratón en cualquier punto de la pantalla donde se edita el circuito; aparecerá un menú desplegable con la lista de tipos de componentes (Ramas, Interruptores, Fuentes, etc.), ver Figura A1.4, una vez elegido el componente que se quiere añadir aparece el icono correspondiente en la pantalla de edición.
244
b. Para desplazar un icono basta poner el puntero del ratón sobre el icono y mantener pulsado el botón izquierdo; para dejarlo en la nueva ubicación, basta con dejar de pulsar el botón. c. Para especificar, cambiar o corregir los datos de un componente es necesario colocar el puntero del ratón sobre el icono y pulsar el botón derecho, aparecerá la pantalla de datos correspondiente al tipo al que pertenece el componente. d. Si un icono ha sido seleccionado, pulsando el botón derecho del ratón se consigue que gire un ángulo de 90E en el sentido contrario al de las agujas del reloj.
2. Una vez se ha editado el diagrama de la red que se desea analizar, se han de introducir los parámetros propios de la simulación (paso de integración, tiempo final de simulación, unidades de los parámetros de entrada).
3. A continuación se debe solicitar la creación del archivo de entrada, para lo que se empleará la opción Make File del menú ATP. El archivo generado tiene el mismo nombre que el archivo de la red pero con la extensión .atp, y puede ser leído mediante cualquier procesador de
245
texto, ya que se trata de un fichero de texto. Este archivo es el que ha sido descrito anteriormente mediante lenguaje directo en ATP.
4. Una vez creado el archivo de entrada, se puede ejecutar la simulación con la opción escogida por el usuario y que se encontrará en la lista de archivos por lotes (Batch Jobs) dentro del menú ATP.
5. Si la ejecución se ha realizado correctamente, se pueden visualizar los resultados mediante la opción escogida por el usuario, y que también se encuentra en la lista de archivos por lotes que hay en el menú ATP.
246
Figura 70. Ventana principal del ATPDraw.
Figura 71. Menú de selección de componentes en ATPDraw
A1.6.
TOP (The Output Processor)
TOP (The Output Processor) es un programa desarrollado en entorno Windows que lee datos en una gran variedad de formatos y los transforma en gráficos de alta cualidad.
Las prestaciones de este
programa, ver Tabla A1.3, permiten que un usuario
247
maneje datos de varios tipos de fuentes
visualice los datos en forma de tablas y gráficos
presente oscilogramas en varias ventanas simultáneamente, y que mueva, dimensione y disponga las ventanas en la pantalla
presente los datos seleccionados empleando ventanas (una o mas variables en un mismo eje) y marcos (conjunto múltiple de ejes en una ventana)
realice operaciones matemáticas con los datos leídos por el programa mediante la opción “TOPCalc”
formatee las variables mostradas según sus preferencias
exporte los datos en pantalla en una gran variedad de formatos. Este programa puede ser empleado como post-procesador gráfico y para realizar otras tareas muy útiles como el análisis armónico de Fourier o el cálculo de ciertos índices de calidad de servicio, p.e. la distorsión armónica total (THD). Tabla 19. Prestaciones el programa TOP.
OPCIÓN
Formatos de entrada
Graficos
CARACTERÍSTICA ASCII Text ; COMTRADE: IEEE Standard C37.111-1991 EPRI/Electrotek PQDIF Dranetz-BMI 8010 PQNode ® , 8020 PQNode ® , 65x Series Electrotek SuperHarm ® ; EPRI HARMFLO para Windows Cooper V-HARM ; EPRI SDWorkstation, LPDW, PQ Diagnostic System EPRI/DCG EMTP ; ATP Square D DADisp ; Fluke 41 and 97 Forma de onda y espectro (WAVE and TRND) Respuesta de frecuencia (SCAN and SPEC)
248
Administración de archivos
Procesamiento
Formatos gráficos
Formatos de salida
A1.7.
Datos estadísticos originales (STAT) Probabilidad acumulada (PROB) Densidad de probabilidad (HIST) Mínimo y máximo (WAVE, SPEC, SCAN, PROB, and HIST) Resumen (WAVE) Puntos de la forma de onda (WAVE, PROB, and HIST) Datos en el dominio de la frecuencia (SPEC and SCAN) Contenido armónico (SPEC) Análisis según IEEE Standard 519 (SPEC) Objetos originales (obtenidos directamente a partir de archivos de entrada a TOP) : SCAN (Barrido de frecuencia a partir de archivos SuperHarm) SPEC (Espectro armónico a partir de archivos SuperHarm) STAT (Recuperación de salida estadística - EMTP SOS) TRND (Medida de RMS en régimen permanente) WAVE (Datos de formas de onda) Objetos Derivados (obtenidos mediante TOPCalc): HIST (Histograma) PROB (Curva de probabilidad acumulada) SCAN (Barrido de frecuencia) SPEC (Espectro armónico) TRND (FFT, RMS, etc.) WAVE (Forma de onda) Suma, resta, multiplicación, división Inversión, negación, valor absoluto Transformadas rápida y discreta de Fourier (FFT, DFT) Transformada inversa (IDFT) Potencia, energía, I 2 t Integración, cuadrado, raíz cuadrada Gráficos X-Y Filtrado, desplazamiento, función de transferencia V, I, potencia Auto-correlación, correlación cruzada Probabilidad acumulada, distribución de probablidad Cantidades de base (por unidad) Unidades (Etiquetas de ejes y mutiplicadores, p.e. kA) Datos, comentarios y anotaciones Colores, Leyendas Escalas, rejillas, etiquetas COMTRADE (IEEE Standard C37.111-1991) Metarchivo Windows (Windows Metafile,.WMF) Formato de imagen etiquetada (Tagged Image Format,.TIF) Mapa de bits (Windows Bitmap,.BMP) Variable separada por coma (Comma Separated Variable, .CSV)
CONCLUSIONES
