Emtp

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EMTP (en inglés ElectroMagnetic Transients Program) es un tipo de programa de computadora destinado al análisis de circuitos eléctricos, especialmente en régimen transitorio. Este tipo de programas permite modelar matemáticamente sistemas eléctricos, mecánicos y de control, monofásicos y polifásicos.

Historia[editar]

El EMTP fue inicialmente desarrollado como contraparte del Transient Network Analyzer (TNA, Analizador de transitorios en redes) entre 1962 a 1966 por Hermann W. Dommel como investigador postdoctoral en la Universidad Técnica de Munich patrocinado por la Asociación Alemana de Investigación (Deutsche Forschungsgemeinschaft). Años más tarde, entre 1966 y 1973, el Dr. Dommel continuaría el desarrollo de este tipo de programas durante su trabajo en la División de Ingeniería de Sistemas de la Bonneville Power Administration (BPA) de los Estados Unidos. En 1969 el Dr. Dommel publica el articulo "Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in Single-and Multiphase Networks" [1]​ en el cual hace publica la método de solución del EMTP. En 1973 el Dr. Dommel deja de trabajar en BPA y se vincula con la Universidad de Columbia Británica. Ante la salida del Dr. Dommel de la BPA, la responsabilidad principal del mantenimiento y desarrollo de EMTP en BPA pasó al cargo del Dr. W. Scott Meyer. En 1974 Siemens lanza el programa NETOMAC (Network Torsion Machine Control). En 1976 el Dr Dennis Woodford en Manitoba Hydro desarrollo una versión que incluía el análisis de sistemas de HVDC conocida como EMTDC con base en la formulación Dommel. En 1976 se inicia DIgSILENT (DIgital SImuLator for Electrical NeTwork). El EMTP desarrollado en la Bonneville Power Administration (BPA) fue de dominio público hasta la iniciativa de comercializarlo que surgió en 1984 por parte de EMTP Development Coordination Group (DCG) y el Electric Power Research Institute (EPRI). En 1984 se crea el Alternative Transients Program (ATP). La primera versión de DCG EMTP se lanzó en 1987. En 1987 se crea Microtran también conocida como la versión EMTP de la Universidad de Columbia Británica. El desarrollo y mantenimiento de EMTP por parte de BPA se suspendió a principios de la década de 1990[2]​. En 1998 se introduce en Matlab/Simulink el Power System Blockset. En 2003 DCG lanzó una nueva versión reestructurada llamada EMTP-RV (Restructured Version). En 2005 el Blockset de Simulink cambia su nombre a Simscape Power Systems.

En la actualidad existen varios programas con capacidades EMTP que son: NETOMAC [3]​, EMTDC/PSCAD[4]​, DIgSILENT [5]​, ATP[6]​, Microtran[7]​, EMTP-RV[8]​ , Simscape Power Systems[9]​ .

Métodos de solución programas tipo EMTP[editar]

Los programas EMTP utilizan principalmente el método de integración trapezoidal para resolver las ecuaciones diferenciales del sistema simulado. La versión de EMTP DCG y EMTP UBC utilizan, ante las discontinuidades que ocasionan oscilaciones numéricas (Chatter [10]​), la técnica de ajuste de amortiguación crítico (CDA - Critical Damping Adjustment ) que elimina oscilaciones numéricas del método de integración trapezoidal ejecutando ante la detección de oscilación numérica dos iteraciones en un paso de tiempo mediante el método de Euler hacia atrás y regresando la solución al método de integración trapezoidal [11][12]​ . El EMTDC/PSCAD utiliza la técnica de interpolación lineal para la eliminación del "Chatter"[13][14][15]​. DIgSILENT utiliza el método theta generalizado, que permite utilizar la integración trapezoidal o método de Euler hacia atrás dependiendo del factor de amortiguamiento [16]​. Simscape Power Systems posee el método de Tustin (método de integración trapezoidal en la comunidad de control digital), método de Euler hacia atrás y el Tustin/Backward Euler (TBE) que es la combinación del método de integración trapezoidal con método de Euler hacia atrás [17]​. Una revisión comparativa de los métodos puede ser consultada en la siguiente referencia [18]​.

ATP[editar]

El programa ATP, Alternative Transients Program surge del año 1984 cuando los Drs. W. Scott Meyer y Tsu-huei Liu no aprobaron la comercialización del EMTP por parte de DCG (EMTP Development Coordination Group de la BPA) y EPRI (Electric Power Research Institute). Los Drs. Meyer y Liu, utilizando su propio tiempo personal, empezaron el desarrollo del ATP partir de una copia de EMTP de dominio público como una alternativa no comercializada del EMTP.

Aunque el programa puede ser adquirido sin costo, ATP no es del dominio público, se requiere una licencia antes que los materiales puedan ser recibidos por el interesado. Los requerimientos para usar el ATP son honestidad en su manejo y el compromiso de no participación en la comercialización de EMTP o de otros programas de simulación de transitorios.[19]

En términos generales, el programa es el mismo y suele mencionarse como ATP o bien EMTP-ATP.

Distribución de EMTP-ATP[editar]

El ATP se distribuye por medio de los grupos de usuarios existentes en varias regiones del mundo. Cualquier persona puede solicitar los materiales del programa siempre que esté de acuerdo con la licencia y que sea aprobado por el grupo de usuarios.

Algunos grupos de usuarios son:

  • Canadian/American EMTP User Group[6]
  • European EMTP-ATP Users Group Assoc. (EEUG)[20]
  • Japanese ATP User Group (JAUG)[21]
  • Latin American EMTP User Group (CLAUE)[22]
  • Argentinian EMTP User Group (CAUE)[23]
  • Australian EMTP User Group (AEUG)
  • Korean EMTP User Group
  • Republic of China EMTP User Group
  • Indian EMTP User Group
  • South African ATP User Group

Microtran[editar]

El programa Microtran es desarrollado por una empresa derivada de la Universidad de Columbia Británica, Vancouver, Canadá. Esta compañía se estableció para desarrollar y comercializar la versión UBC del EMTP.

Microtran fue fundado en 1987 por: Hermann W. Dommel , Jose R. Marti y Luis Marti.

EMTP-RV[editar]

El programa EMTP-RV es la versión completamente reestructurada de EMTP DCG.

PSCAD[editar]

El programa PSCAD (Power Systems Computer Aided Design) contiene la versión actual del EMTDC y se basa en los principios descritos por el Dr. Hermann Dommel, sin embargo, PSCAD EMTDC ha sido desarrollado independientemente de los otros programas EMTP.

Enlaces externos[editar]

Referencias[editar]

  1. Dommel, H. W. (April 1969). «Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in Single-and Multiphase Networks». IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. PAS-88 (4): 388-399. ISSN 0018-9510. doi:10.1109/tpas.1969.292459. Consultado el 25 de marzo de 2018. 
  2. BPA. «Electromagnetic Transients Program EMTP». 
  3. «PSS®NETOMAC - Dynamic System Analysis Software». 
  4. «PSCAD». hvdc.ca (en inglés). Consultado el 25 de marzo de 2018. 
  5. «DIgSILENT». 
  6. a b «Alternative Transients Program». www.ece.mtu.edu. Consultado el 26 de marzo de 2018. 
  7. «Microtran». www.microtran.com. Consultado el 25 de marzo de 2018. 
  8. «EMTP-RV». emtp-software.com. Consultado el 25 de marzo de 2018. 
  9. «Simscape Power Systems». 
  10. Manitoba HVDC Research Centre. (2010). «USER’S GUIDE. A Comprehensive Resource for EMTDC. EMTDC Transient Analysis for PSCAD Power System Simulation.». 
  11. Marti, J. R.; Lin, J. (May 1989). «Suppression of numerical oscillations in the EMTP power systems». IEEE Transactions on Power Systems 4 (2): 739-747. ISSN 0885-8950. doi:10.1109/59.193849. Consultado el 30 de marzo de 2018. 
  12. Lin, Jiming; Marti, J. R. (May 1990). «Implementation of the CDA procedure in the EMTP». IEEE Transactions on Power Systems 5 (2): 394-402. ISSN 0885-8950. doi:10.1109/59.54545. Consultado el 30 de marzo de 2018. 
  13. P. Kuffel, K. Kent, G. Irwin. «The Implementation and Effectiveness of Linear Interpolation Within Digital Simulation». Proceedings of IPST 1995. Lisbon, Portugal. 
  14. Gole, A. M.; Keri, A.; Kwankpa, C.; Gunther, E. W.; Dommel, H. W.; Hassan, I.; Marti, J. R.; Martinez, J. A. et al. (January 1997). «Guidelines for modeling power electronics in electric power engineering applications». IEEE Transactions on Power Delivery 12 (1): 505-514. ISSN 0885-8977. doi:10.1109/61.568278. Consultado el 30 de marzo de 2018. 
  15. A. M. Gole, I. T. Fernando, G. D. Irwin, O. B. Nayak. «Modeling of power electronic apparatus: Additional interpolation issues». Proceedings of IPST 1997. Seattle, USA. 
  16. «What is the numerical integration method applied in dynamic simulation i.e. RMS (Stability) / EMT (Electro-Magnetic Transients) ?». 
  17. «Simscape Power Systems - Integration Method». 
  18. Tant, J.; Driesen, J. (2018). «On the Numerical Accuracy of Electromagnetic Transient Simulation with Power Electronics». IEEE Transactions on Power Delivery PP (99): 1-1. ISSN 0885-8977. doi:10.1109/TPWRD.2018.2797259. Consultado el 30 de marzo de 2018. 
  19. Historia y licencia del programa ATP
  20. «European EMTP-ATP Users Group». 
  21. «Japanese ATP User Group». 
  22. «Comité Latinoamericano de Usuarios del EMTP-ATP (CLAUE)». 
  23. «Comité Argentino de Usuarios del EMTP/ATP».