Manual de ATP Para Inexpertos

ATPATPPARAPARAINEXPERTOSINEXPERTOS

Ing.Ral BIANCHI LASTRAIng.Ral BIANCHI LASTRA

IITREEFacultad de Ingeniera

Universidad Nacional deLa Plata

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CONTENIDO

1. BREVE DESCRIPCION DEL ATP 1

1.1. ALGUNAS ACLARACIONES RESPECTO A ESTE MANUAL 4

2. NOTAS GENERALES 6

3. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA DE LA ENTRADA DE DATOS 8

3.1. TARJETAS "$" (COMANDOS) 9

3.2. TEMAS NO DESCRITOS EN LA PRESENTE PUBLICACIN 10

4. FORMATOS DE LOS CAMPOS DE LAS TARJETAS 11

5. COMO COMENZAR CON LA EJECUCIN DEL PROGRAMA 13

6. TARJETAS DE DATOS MISCELANEOS. INTRODUCCION 14

6.1. PRIMERA TARJETA DE DATOS MISCELNEOS 14

6.2. SEGUNDA TARJETA DE DATOS MISCELNEOS 15

6.3. TERCERA TARJETA DE DATOS MISCELNEOS 176.3.1. NENERG ES POSITIVO: 176.3.2. NENERG ES NEGATIVO: 196.3.3. NENERG ES POSITIVO Y ISW = "4444". 20

7. MODELOS DE ELEMENTOS DE RAMAS. INTRODUCCION 21

7.1. MODELO DE RESISTENCIAS, INDUCTANCIAS Y CAPACIDADES NO ACOPLADAS 217.1.1. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS 21

7.2. MODELO DE RESISTENCIA E INDUCTANCIA ACOPLADAS. USO DE LOS VALORES Z0 Y Z1 227.2.1. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS 23

7.3. TRANSFORMADORES 237.3.1. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS. 247.3.2. OPCIN DE USO DE LOS NODOS DE REFERENCIA: 267.3.3. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES SOBRE EL USO DE MODELOS DETRANSFORMADORES 27

7.4. LNEAS DE TRANSMISIN CON PARMETROS DISTRIBUDOS 277.4.1. MODELO DE LNEA SIN DISTORSIN. 277.4.2. MODELO DE LNEA CON RESISTENCIA CONCENTRADA. 287.4.3. MODELO DE LNEA CON PARMETROS DEPENDIENTES DE LA FRECUENCIA 287.4.4. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES SOBRE EL USO DE MODELOS DE LNEAS 30

7.5. DESCARGADORES 317.5.1. MODELO DE DESCARGADORES DE CARBURO DE SILICIO (TIPO 99) 31

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7.5.2. MODELO DE DESCARGADORES DE OXIDO METLICO (TIPO 92) 337.5.3. RESISTENCIA ALINEAL A SEGMENTOS LINEALES CON EXPLOSOR 36

8. MODELOS DE INTERRUPTORES. CONSIDERACIONES GENERALES 39

8.1. INTERRUPTORES ORDINARIOS 398.1.1. REGLAS GENERALES PARA LA ENTRADA DE DATOS DE LOS INTERRUPTORESORDINARIOS. 408.1.2. INTERRUPTORES CONVENCIONALES 418.1.3. INTERRUPTORES CONTROLADOS POR TENSIN 41

8.2. INTERRUPTORES ESTADSTICOS Y SISTEMTICOS. 428.2.1. INTERRUPTORES ESTADSTICOS 428.2.2. INTERRUPTORES SISTEMTICOS 438.2.3. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS 43

8.3. INTERRUPTORES PARA MEDICIN. 448.3.1. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS. 45

8.4. IDEAS PARA LA SIMULACIN DE ALGUNOS FENMENOS 458.4.1. PRE-ARCO 458.4.2. REIGNICIONES 458.4.3. RESISTENCIA DE ARCO 46

9. FUENTES 479.1.1. TIPO 11: FUNCION ESCALN. 479.1.2. TIPO 12: FUNCION RAMPA. 489.1.3. TIPO 13: FUNCION DOBLE RAMPA. 489.1.4. TIPO 14: FUNCIN SINUSOIDAL. 489.1.5. TIPO 15: FUNCION IMPULSO 49

10. SALIDAS NUMRICAS Y GRAFICAS 5010.1. SALIDAS NUMRICAS 50

10.2. SALIDAS GRFICAS 50

10.3. CARACTERSTICA GENERALES DE PCPLOT 51

10.4. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA 5210.4.2. INSTALACIN DEL PCPLOT 5210.4.3. COMO INICIAR EL USO DE PCPLOT 5210.4.4. USANDO PCPLOT 5210.4.5. PANTALLA 1: SELECCIN DEL ARCHIVO CON LOS DATOS A GRAFICAR. 5310.4.6. PANTALLA 2: SELECCIN DEL TIPO DE GRFICO Y DE LAS VARIABLES A INCLUIR. 5510.4.7. PANTALLA 3: ESPECIFICACIN DE UNIDADES E IMPRESIN. 56

11. GUIA PARA COMENZAR CON EL MODELO DE UN SISTEMA 59

11.1. UNIDADES DE LOS PARMETROS 59

11.2. REQUISITOS DE LA TOPOLOGA DE LA RED 59

11.3. SELECCIN DEL PASO DE TIEMPO Y DEL TIEMPO MXIMO DE SIMULACIN 60

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11.4. SELECCIN DE LOS DATOS A INCLUIR EN LAS SALIDAS 63

11.5. SUGESTIONES PARA EL SEGUIMIENTO DE ERRORES 63

11.6. VERIFICACIN DE LOS RESULTADOS. 64

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1. BREVE DESCRIPCION DEL ATP

El programa de transitorios electromagnticos EMTP (ElectroMagnetic TransientProgram), es un programa digital utilizado para simular transitorioselectromagnticos, electromecnicos y de sistemas de control en sistemas elctricospolifsicos de potencia. Inicialmente fue desarrollado junto con otros programas,como contraparte digital del Analizador de Transitorios en Redes (TNA - TransientNetwork Analyzer ). Posteriormente, durante un perodo de quince aos, se lo haampliado considerablemente, resultando actualmente un programa de ampliadifusin y utilizacin en todo el mundo.

El EMTP (actualmente conocido como ATP) fue desarrollado a fines de la dcadadel 60 por el Dr. Hermann DOMMEL, quien cedi el programa a la Boneville PowerAdministration (BPA). Desde entonces, el EMTP fue expandido y distribuido bajo ladireccin de la BPA. Algunos modelos han sido desarrollados dentro de la misma yotros han sido desarrollados por otras empresas y universidades.

En la actualidad, el desarrollo del programa est a cargo de un equipo dedicado atal fin en la Universidad de Leuven, en Blgica, el cual, tras algunos cambios, lo harebautizado ATP (Alternative Transient Program), del cual existe tanto una versinpara PC (el cambio ms importante), como para computadoras grandes(mainframe).Existen grupos formales de usuarios en todo el mundo, los cuales editannumerosos artculos que tratan temas relacionados con el uso del programa y susaplicaciones.

Los estudios que involucran el uso del ATP, tienen objetivos encuadrados dentro dedos categoras. Una es el diseo, la cual incluye la coordinacin de la aislacin,dimensionamiento de los equipos, especificacin de los equipos de proteccin,diseo de los sistemas de control, etc. La otra es la solucin de problemas deoperacin, tales como fallas en los sistemas y anlisis de los transitorios quenormalmente ocurren en la operacin del sistema.

Una lista parcial de los casos tpicos de estudio se indica a continuacin :

1. Transitorios de maniobra

a) Determinsticos.b) Probabilsticos.c) Maniobra de reactores.d) Maniobra de capacitores.e) Maniobra de interruptores.f) Recierres rpidos.g) Tensin transitoria de restablecimiento.h) Transitorios de maniobra en cables.

2. Impulsos atmosfricos

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a) Contorneos inversos.b) Impulsos inducidos.c) Ingreso de impulsos atmosfricos a subestaciones.

3. Coordinacin de la aislacin

a) Lneas areas.b) Subestaciones.c) Subestaciones blindadas en SF6 (GIS).d) Descargadores.

4. Solicitaciones torsionales de ejesa) Resonancia subsincrnica.b) Rechazo de carga.

5. Sistemas de alta tensin en corriente continua (HVDC)a) Control.b) Transitorios elctricos.c) Armnicos.

6. Compensadores estticos

a) Control.b) Sobretensiones.c) Armnicos.

7. Ferroresonancia

8. Anlisis armnico

9. Arranque de motores

10. Sistemas de control

11. Anlisis de sistemas desbalanceados

Esta es solo una lista parcial. Una de las mayores ventajas del ATP es suflexibilidad para modelar sistemas, por lo tanto un usuario experimentado puedeaplicar el programa a una gran variedad de estudios.

El usuario define el sistema a ser simulado interconectando los diversoscomponentes que constituyen el modelo del sistema. Los tipos de componentesque pueden ser utilizados son :

a) Resistencias, capacidades e inductancias concentradas. Estas pueden serelementos monofsicos, o secciones pi polifsicas consistentes en matrices R, Cy L simtricas.

b) Modelos de ondas viajeras para representar lineas areas o cables msexactamente que con secciones pi. Se disponen de distintos tipos de modelos

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que permiten considerar las transposiciones, la variacin de los parmetros conla frecuencia, etc.

c) Impedancias no lineales, como por ejemplo inductores no lineales pararepresentar dispositivos con saturacin magntica.

d) Llaves de diversos tipos que permiten representar interruptores, diodos,tiristores, etc.

e) Fuentes ideales de corriente y tensin, las cuales pueden ser sinusoidales decualquier frecuencia, exponenciales, o cualquier otra especial definida por elusuario.

f) Mquinas sincrnicas, siendo posible modelar la parte elctrica, mecnica ytambin sus dispositivos de control.

g) Modelo de mquina universal que permite representar mquinas sincrnicas, deinduccin y de continua.

h) Sistemas de control. Las seales elctricas medidas pueden ser transferidas aun programa auxiliar denominado TACS (Transient Analysis of Control System),donde se emula una computadora analgica y se calculan las variables decontrol que son retornadas a la red elctrica principal.

Las entradas del programa consisten en el intervalo de tiempo para el clculo, eltiempo mximo de simulacin, las variables de salida deseadas y los datos delmodelo.

Los datos de entrada requeridos por el ATP son diferentes y superiores en cantidadque los necesarios para otros programas tales como flujo de carga, cortocircuito yestabilidad. Esto se debe a que el ATP utiliza modelos ms detallados que dichosprogramas, para poder simular en forma precisa los transitorios de alta frecuenciaque ocurren durante cortos perodos de tiempo. Para facilitar la entrada de datos,existen programas auxiliares que ayudan al usuario en la entrada de los datos delneas, cables, transformadores, etc.

Como mtodo de resolucin, el ATP utiliza la regla de integracin trapezoidal sobrelas ecuaciones diferenciales que describen el comportamiento de la mayora de loselementos que componen una red elctrica.

Como resultado de la simulacin, el ATP provee las tensiones de barra, corrientesde ramas, energa, variables de mquina, variables de control, etc. Estos valorespueden ser graficados y/o impresos como funcin del tiempo y almacenados enarchivos para su posterior tratamiento. Tambin se dispone de la impresin de losvalores mximos y mnimos de las variables y del tiempo al cual ocurren.

Una solucin de estado estacionario es realizada antes de la simulacin transitoriapara definir las condiciones iniciales, y esto puede ser tambin una til herramientade estudio en s misma. Todas las tensiones, corrientes y potencias de estadoestacionario son determinadas para todos los nodos de la red. Tambin se dispone

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de una opcin de barrido en frecuencia de las fuentes que permite realizar estudiosde armnicos en el sistema elctrico.

Dada la magnitud del programa, hasta hace poco tiempo solo era posible correrlosobre grandes computadoras, debido a los requerimientos de CPU y memorianecesarios. Esta es la razn por la cual inicialmente solo eran usuarios del mismo,las grandes empresas y universidades que tuvieran acceso a centros de cmputos.

En la actualidad la versin del ATP para computadoras personales, (aunque porsupuesto con limitaciones respecto a su versin original), lo hace accesible a unmayor nmero de usuarios, siendo previsible un uso cada vez mayor del programadurante los prximos aos.

El ATP no es un programa comercial, su distribucin es gratuita. Las sucesivasversiones del programa y toda la informacin relacionada con el mismo (manuales ydiversas publicaciones) es recibida y distribuida por los comits de usuarios.En nuestro pas, el Comit Argentino de Usuarios del EMTP (CAUE) es elencargado de concentrar las actividades de los usuarios, y est conformado pornumerosos miembros, entre los que se cuentan empresas de energa yuniversidades.

El ingreso como miembro al comit es gratuito y permite acceder al programa y atoda informacin referente al mismo.

El objetivo primordial que persigue el CAUE, es el intercambio de informacin entresus miembros, como as tambin de experiencias relacionadas con su utilizacin atravs de cursos, seminarios, etc.

1.1. ALGUNAS ACLARACIONES RESPECTO A ESTE MANUAL

El presente manual no pretender reemplazar al manual original de uso delprograma, dado que constituye slo una breve descripcin del formato de entradade los elementos ms utilizados en el ATP, junto con alguna descripciones yrecomendaciones respecto al uso de los mismos.

El hecho de que el manual original est escrito en ingls, y que adems suorganizacin es poco clara, obliga a la redaccin de esta publicacin, la cual intentaser til en la etapa inicial, dado que para aplicaciones complejas y/o paraseguimiento de errores es recomendable referirse al manual original.

La intencin, por lo tanto, es vencer la dificultad con la que inicialmente seencuentra profesional que intenta hacer uso del programa, ofrecindose unaalternativa al manual original y a la bibliografa "poco amigable" actualmenteexistente.

Respecto al anlisis de transitorios, uno de los aspectos ms remarcables es elhecho de que, un simple elemento fsico, puede ser modelado de distintas formasdependiendo esto del fenmeno de inters.

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As, una lnea de transmisin puede ser tratada como tal, o como una inductancia,una capacidad una resistencia dependiendo del fenmeno especfico a estudiar.Un transformador puede ser modelado como una inductancia, un capacitor unacombinacin de ambos. As mismo la alinealidad de un circuito magntico puede ono ser importante dependiendo de la naturaleza del estudio.

Por otro lado, un nico evento puede producir varios fenmenos, como sersobretensiones y/o sobrecorrientes de tiempos de frente rpidos no, transitorioselectromecnicos, etc. Sin embargo, en general, uno slo de ellos ser el msimportante o de inters.

Conceptualmente se puede imaginar un modelo matemtico que representefielmente a un elemento al sistema en cualquier circunstancia, como as tambinque sirva para el anlisis de todos los fenmenos que pueda originar un nicoevento, pero aunque exista, seguramente resultar en la ineficiencia del programade simulacin.

Por lo tanto, es necesario un conocimiento general del tema a investigar a fin dedeterminar cual es el modelo adecuado para un estudio en particular. Es deremarcar que: La habilidad para predeterminar el modelo adecuado se adquiere conla experiencia en el campo del anlisis de transitorios y no con el conocimiento deuso de este programa, el cual slo constituye una herramienta.

Se recomienda entonces que los resultados de los estudios realizados con el ATP,sean analizados cuidadosamente, justificandose incluso la consulta a profesionalescon mayor experiencia, dado que es fcil llegar a resultados errneos causados porun modelo no adecuado del elemento sistema a investigar.

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2. NOTAS GENERALES

Antes de comenzar con la descripcin del uso del programa, es necesario realizaralgunos comentarios respecto a reglas de aplicacin general en este manual:

En adelante, se utilizar la convencin de denominar "tarjeta" a cada uno de losregistros de 80 columnas del archivo que contiene los datos de entrada.

Se denomina "tarjeta en blanco" a aquella que tiene la palabra BLANK en lascolumnas 1 a 6 (la columna 6 debe estar en blanco). El resto de las columnas(7 a 80) puede utilizarse para indicar cualquier comentario.

La mayora de los modelos tiene la opcin de indicar un nmero en la columna80 (variable IOUT), con el que se puede solicitar alguna variable de salida,segn la siguiente convencin:

IOUT = 0 --> ninguna variable de salida.

IOUT = 1 --> corriente de rama.

IOUT = 2 --> tensin de rama.

IOUT = 3 --> corriente y tensin de rama.

IOUT = 4 --> potencia y energa 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.

Adems, todas las variables de salida, solicitadas por medio de IOUT>0, sernincluidas en el archivo de graficacin utilizado por el programa PCPLOT, el cualser descrito posteriormente.

Es posible insertar comentarios en cualquier lugar del archivo de datos. Paraello es necesario indicar "C " en las columnas 1 y 2 (la columna 2 debe estar enblanco), con lo cual puede utilizarse el resto de la tarjeta (columnas 3 a 80) paraescribir algn comentario. Esto tambin es til para anular transitoriamente unatarjeta, sin necesidad de borrarla del archivo.

La descripcin del formato de cada una las tarjetas de los modelos, se har eneste manual siguiendo la siguiente forma:

1...3

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ingresado, con lo cual slo ser necesario indicar, en las columnascorrespondientes (generalmente indicadas con BUS-3 y BUS-4), el par denombres del elemento que contiene los datos a copiar. Es recomendable utilizaresta opcin a fin de minimizar la posibilidad de errores en la introduccin de losdatos.

Si bien en la descripcin de cada modelo se tratar el tema, es de destacar aquque:

Si hay dos o ms ramas en paralelo con el mismo par de nombres pero condiferentes datos, y se hace referencia a una de ellas en alguna otra tarjeta, elprograma no ser capaz de determinar a cual de todas se hace referencia.Por defecto, copiar los datos de la primera que encuentre, lo cual puede noser correcto. En esta situacin, no imprimir adems ningn mensaje de errorni de advertencia.

Si son dos las tarjetas en las condiciones descritas anteriormente, unasolucin consiste en invertir el par de nombres de una de las ramas, lo cualresultar en dos pares de nombres distintos para el programa. Es decir, porejemplo la rama "BARRA1 BARRA2" es distinta a la "BARRA2 BARRA1", sinque se vea afectada la topologa de la red.

En el programa se emplea para los campos numricos, la notacin que utiliza lacoma para los miles, y el punto para los decimales.

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3. DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA DE LA ENTRADADE DATOS

El ingreso de todas las tarjetas de datos, necesarios para la representacin digitalcompleta de un sistema, est organizado segn una estructura determinada.

Es decir, el conjunto de datos puede ser considerado como dividido en grupos, loscuales se indican a continuacin, y cuya secuencia debe ser respetada.

1. Tarjetas que indican el comienzo de un nuevo caso, las cuales estncompuestas por :

a) Tarjeta con la frase BEGIN NEW DATA CASE.b) Tarjetas para la solicitud de algn requisito especial (son opcionales,

consultar el manual).c) Tarjetas de datos miscelneos. Pueden ser dos o tres, segn el caso.

2. Tarjetas que indican la utilizacin de TACS, compuestas por:a) Una tarjeta con la frase TACS HYBRID, en caso en que se utilice el

programa de simulacin de sistemas de control (TACS) conjuntamente conel ATP, o TACS STAND ALONE si slo se utiliza TACS.

b) Todas las tarjetas que definen el modelo del sistema a ser simulado conTACS (ver el manual).

3. Tarjetas de ramas lineales o no lineales, transformadores, descargadores,lneas de transmisin, cables, etc., terminadas con una tarjeta en blanco.

4. Tarjetas de interruptores, diodos, etc., terminadas con una tarjeta en blanco.5. Tarjetas de fuentes de tensin, corriente, y/o mquina sincrnica, terminadas

con una tarjeta en blanco.6. Tarjeta para sobrescribir las condiciones iniciales.7. Tarjetas que definen los nodos cuyas tensiones sern impresas en la salida,

terminadas con una tarjeta en blanco.8. Tarjetas para definir fuentes punto a punto (TYPE 1-10, ver manual). Debe

existir una tarjeta por cada paso de tiempo, terminadas con una tarjeta con 9999en columnas 1-4.

9. Tarjetas para la graficacin, terminadas con una tarjeta en blanco. En la versindel programa para computadoras personales deben omitirse estas tarjetas. Slodebe colocarse la tarjeta en blanco.

10. Dos tarjetas que indican el fin del lote de datos, las cuales son :

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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 algn modeloparticular no se utilicen por ejemplo interruptores, debe colocarse la tarjeta enblanco que indica el fin de datos (no existentes) de stos elementos.Los grupos de tarjetas 1] a 10] pueden repetirse las veces que se desee, de maneraque al terminar con un caso de simulacin, el programa continuar con el que lesigue en secuencia automticamente.

3.1. 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 caracterstica de que pueden serubicadas en cualquier lugar y orden dentro del archivo de datos, y tienen la funcinde ejecutar alguna tarea especial sobre la salida del programa. la descripcin dealgunos de estos comandos se indica a continuacin:

$OPEN / $CLOSE: son utilizados para conectar/desconectar un archivo en discoa un canal de entrada/salida del programa. Un ejemplo de esto es cuando sedesea grabar, con un nombre especial, un archivo en disco que contenga lospuntos para graficar con el programa PCPLOT. Esto ser tratado con msdetalle en el captulo correspondiente a salidas numricas y grficas.

$DISABLE / $ENABLE: el comando $DISABLE hace que las tarjetas que siguensean ignoradas por el programa, es decir, tratadas como si estuvierancomentarizadas, hasta que se encuentre un comando $ENABLE. Esto es tilcuando se desea anular un gran bloque de datos sin borrarlo del archivo.

$LISTOFF / $LISTON: el comando $LISTOFF causa que no sean mostradas enla salida (aunque s tomadas en cuenta) las siguientes tarjetas de datos, hastaque se encuentre un comando $LISTON. Esto es til cuando se desea reducirel archivo de salida, al omitirse la impresin de bloques de datos que ya hansido probados y usados anteriormente.

$WIDTH,M: este comando permite modificar el ancho en caracteres de la salida,truncando aquellos superiores al valor entero indicado por "M". Por defecto, "M"es 132.

$WATCH,M: con este comando es posible que una de cada "M" tarjetas seanmostradas incondicionalmente en pantalla. Esto es realmente til nicamentecuando se ha redireccionado la salida a un archivo en disco (por ejemplo, con laopcin DISK al comenzar la ejecucin, la cual se describe ms adelante), con locual sino se perdera en cierta forma el control sobre la ejecucin del programa.

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$COMMENT: indica al programa que no muestre en la salida todas aquellastarjetas que se encuentren comentarizadas.

3.2. TEMAS NO DESCRITOS EN LA PRESENTE PUBLICACIN Las tarjetas para requisitos especiales indicadas en 1.b El tema referente a la simulacin de sistema de control (TACS - Transient

Analysis of Control Systems), dado que la extensin e importancia del mismosupera los alcances de este manual.

Los modelos de mquinas rotantes.

Las tarjetas para sobre escribir las condiciones iniciales indicadas en 7] Las tarjetas para definir las fuentes punto a punto indicadas en 8]

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4. FORMATOS DE LOS CAMPOS DE LAS TARJETAS

Dado que el programa fuente del ATP est escrito en FORTRAN, los formatosposibles de los distintos campos de las tarjetas son aquellos admitidos por dicholenguaje, es decir: FORMATO 'F': los campos con este formato requieren la entrada de un nmero

decimal. Por ejemplo un campo con formato 'F10.3', implica que se admite unnmero de hasta 10 columnas de ancho (tngase en cuenta que el puntodecimal ocupa una columna), de los cuales los tres ltimos de la derecha sontomados como decimales, si es que se ingresa expresamente el punto. Si no seingresa el punto, el "3" del formato es ignorado.

Si se ingresa el punto, el nmero puede ser ingresado en cualquier lugar dentrodel campo, aunque la prctica comn indica que debe alinearse a la derecha. Sino se indica el punto, los espacios a la derecha sobrantes ser llenados porceros por el programa.

Ejemplos de un formato F10.3 son los siguientes:C 34567890 -39.5

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Ejemplos de un formato 'E10.3'C 34567890 1.609E3

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5. COMO COMENZAR CON LA EJECUCIN DELPROGRAMA

El archivo ejecutable del ATP es el 'TP1.EXE' que se encuentra en el directorio'C:\ATPSIM\LEC'.

Al tipear desde este directorio 'TP1 ', se comenzar con la ejecucin delprograma, apareciendo el siguiente mensaje en pantalla:

'EMTP BEGINS. SEND(SPY, FILE_NAME, DISK, HELP, GO, KEY):'A pesar de las opciones que se muestran, las respuestas posibles del usuario son:

a) file-name (nombre de archivo): Si se indica un nombre de archivo de datos, elATP comenzar con la lectura de los datos del mismo y continuar con laresolucin del caso. Normalmente la extensin de este archivo ser '.DAT'.

La salida ser dirigida a la pantalla, en donde se podr observar el desarrollo dela simulacin. Finalizada la ejecucin, la salida se perder (salvo los archivos degraficacin, lo cual ser detallado posteriormente en este manual), a no ser quese indique lo siguiente:

b) DISK: Si en respuesta al mensaje se responde con la palabra 'DISK' (enmaysculas), esto significar que se desea que la salida sea dirigida a unarchivo en disco. El programa repetir el mensaje, a cual habr que respondercon lo indicado en a), es decir, con el nombre del archivo que contiene losdatos. Luego, ms adelante, el programa preguntar por el nombre del archivoque contendr la salida de la simulacin (LUNIT 6), debindose entoncesindicar aqu el nombre deseado para el mismo (incluido el "Path"), segn lasreglas del DOS.

c) STOP: Con esta indicacin se detiene la ejecucin del programa, retornndoseal sistema operativo DOS.

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6. TARJETAS DE DATOS MISCELANEOS.INTRODUCCION

Este grupo est compuesto por dos tres tarjetas, que deben preceder a lastarjetas de ramas, y contendrn los datos de configuracin generales de la corrida,tales como el tiempo mximo de simulacin (TMAX), el paso de tiempo (DELTAT),etc.

Los detalles de los datos a ingresar se describe a continuacin:

6.1. PRIMERA TARJETA DE DATOS MISCELNEOSEl 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 la integracin numrica, ensegundos. La solucin numrica ser calculada para instantes de tiemposeparados por este paso

TMAX : Es el tiempo total de simulacin, en segundos. La cantidad de puntos acalcular ser de TMAX/DELTAT.

Si bien el lmite del EMTP permite un valor mximo de TMAX/DELTAT de 106, enla prctica el valor recomendado resulta mucho menor debido al problema queimplica el excesivo tiempo computacional requerido para calcular tal cantidad depuntos, el cual depende adems de la complejidad del sistema modelado y delsistema de cmputos utilizado. Es conveniente no utilizar ms de 50.000puntos.

TMAX puede ser negativo, en cuyo caso slo se realizar el clculo del estadoestacionario, sin efectuarse la solucin transitoria.

XOPT : Parmetro que indica la forma en que deben entrarse los valoresinductivos de todas las ramas

Si XOPT = 0 o en blanco, los valores sern considerados como deinductancias y deben entrarse en milihenrios (mH).

Si XOPT = f (>0), los valores sern considerados como de reactancia

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inductiva wL=2fL y deben ser entrados en ohms a la frecuencia f.

COPT : Parmetro que indica la forma en que deben entrarse los valorescapacitivos de todas las ramas

Si XOPT = 0 o en blanco, los valores sern considerados como decapacitancias y deben entrarse en microfaradios (F).

Si XOPT = f (>0), los valores sern considerados como de suceptanciacapacitiva wC=2fC y deben ser entrados en micromhos a la frecuencia f.

EPSILN, TOLMAT, TSTART : Estas tres tarjetas no son utilizadas normalmente,por lo menos en la etapa inicial de aprendizaje. Ver el manual del programa.

6.2. SEGUNDA TARJETA DE DATOS MISCELNEOS1...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 NENERG

IPRSUP

I8 I8 I8 I8 I8 I8 I8 I8 I8 I8

IOUT : Parmetro que controla la frecuencia de impresin de los valores de lasvariables de salida.

Si IOUT = 0 o 1, los valores sern impresos para cada paso de tiempo.

Si IOUT = K > 1, los valores sern impresos cada Kesimo paso de tiempo.

Se imprimirn entonces TMAX/(DELTAT*IOUT) puntos de cada variable. IOUT debe ser 0 o un nmero impar. Esto es debido a que un nmero par no

permite que posibles oscilaciones numricas sean detectadas, en la salida, porel usuario.

IPLOT : Parmetro que controla la frecuencia en que los puntos son utilizadospara la graficacin:

Si IPLOT = 0 o 1, cada punto calculado ser utilizado para la graficacin.

Si IPLOT = M > 1, solo cada M puntos calculados se usar uno para lagraficacin. Esto es til cuando por alguna razn se debe utilizar un paso detiempo menor para la solucin que para la salida grfica, obtenindose por lotanto de esta manera una ejecucin ms rpida. En el grfico no estarnincluidos los valores de la variables que caen dentro del intervalo definido por

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M*DELTAT (segundos). Si el usuario especifica un valor par para IPLOT, el programa lo incrementar

automticamente en una unidad a fin de obtener un valor impar.

Si IPLOT = -1, no se realizar ningn grfico. Esta opcin debe utilizarse sino se desean grfico a fin de obtener una ejecucin ms rpida

IDOUBL : Parmetro que controla la impresin de la tabla de conectividad, lacual indica como las ramas, fuentes, interruptores, etc., se interconectan entres. Es til para encontrar posibles errores en la conexin de los elementos.

Si IDOUBL = 0 no se imprime la tabla.

Si IDOUBL = 1, si se imprime.

KSSOUT : Parmetro que controla la impresin de los valores de las variablesen el estado estacionario, calculados por el EMTP previo a la iniciacin delclculo transitorio.

Si KSSOUT = 0, no se imprime

Si KSSOUT = 1, se imprime la solucin del estado estacionario completa.

Si KSSOUT = 2, se imprimen los valores correspondientes slo a losinterruptores y fuentes, pero no de ramas.

Si KSSOUT = 3, igual que el anterior, ms los valores de ramas indicados enla columna 80 de cada tarjeta de datos.

MAXOUT : Parmetro que controla la impresin de los valores mximos ymnimos de las variables y de los tiempos al cual ocurren:

Si MAXOUT = 0, no se imprimen.

Si MAXOUT = 1, se imprimen teniendo en cuenta todos los pasos de tiempo.

Si MAXOUT = 2, se imprimen pero slo considerando los pasos de tiempoindicados para la impresin o graficacin, excepto para la potencia o energa,en donde se consideran todos los pasos de tiempo.

IPUN y MEMSAV: No se utilizan en la etapa inicial de aprendizaje. Consultar elmanual del programa para ms detalles.

ICAT: Si se deja en blanco, no se guardarn los puntos para una posteriorgraficacin con el programa PCPLOT. Si se indica un 1, los puntos sernguardados en disco con un nombre que, generalmente, consiste en unacomposicin de la fecha y hora en que se inici la corrida. Existe la alternativade indicar un nombre distinto, la cual ser descripta en el captulocorrespondiente a las salidas grficas.

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NENERG : Parmetro de control relacionado con el estudio estadstico demaniobras de energizacin de lneas:

Si NENERG = 0 o en blanco, es el caso normal de estudios determinsticos.

Si NENERG = K > 0, esto implica un estudio estadstico, en donde serealizarn K energizaciones (cierre de interruptores).

Si NENERG = K < 0, esto implica un estudio sistemtico del sistema, en elcual se realizarn K energizaciones.

En cualquiera de los casos en que NENERG 0, se deber agregar unatercera tarjeta de datos miscelneos.

El valor de NENERG est comprendido usualmente entre 100 y 200. Cuantomas maniobras se realicen, mayor es el tiempo computacional requerido parala solucin. Es recomendable comenzar con un valor reducido de NENERG afin de detectar posibles errores sin utilizar mucho tiempo computacional, yuna vez que se adquiere confianza en el modelo, poner el valor de NENERGdefinitivo.

IPRSUP : No se utilizan en la etapa inicial de aprendizaje. Consultar el manualdel programa para ms detalles.

6.3. TERCERA TARJETA DE DATOS MISCELNEOS

1...8 9...16 17...24 25...32 33...40 41...48 49...56 57...64 65...72 73...80 ISW ITEST IDIST AINCR XMAXMX DEGMIN DEGMAX STATFR SIGMAX NSEED I8 I8 I8 F8.0 F8.0 F8.0 F8.0 F8.0 F8.0 I8

Esta tarjeta puede tener tres significados diferentes, en funcin del valor deNENERG.

6.3.1. NENERG ES POSITIVO:

Esto implica que sigue la tarjeta de datos ESTADISTICOS, compuesta por lossiguientes campos:

ISW : Parmetro que controla la impresin de los tiempos de cierre/apertura delos interruptores para cada energizacin

Si ISW = 0 no los imprime.

Si ISW = 1 los imprime.

Al imprimir los tiempos para cada maniobra, ser posible posteriormente repetirnicamente el caso en que se obtuvo la mayor sobretensin, a fin de obtener la

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forma de onda de la misma.

ITEST : Parmetro que controla la adicin de un tiempo extra (determinado alazar) a los generados aleatoriamente por el programa, y puede tener lossiguientes valores:

Si ITEST = 0 se agrega el tiempo extra al azar a cada tiempo de operacin,teniendo en cuenta los valores de DEGMIN, DEGMAX, y STATFR. Esto seutiliza para considerar que la secuencia de operacin de los interruptores seinicia en cualquier punto de la onda de tensin de frecuencia STATFR, dentrode los lmites definidos por DEGMIN y DEGMAX. Es el caso usual.

Si ITEST = 1, no se produce tal adicin de tiempo.

Si ITEST = 2, solo se efecta para los tiempos de cierre aleatorios.

Si ITEST = 3, solo se efecta para los tiempo aleatorios de apertura.

IDIST : Parmetro que controla la distribucin de los tiempos de cierregenerados al azar:

Si IDIST = 0, los tiempos sern generados de acuerdo a una distribucinGAUSIANA. Es el caso usual.

Si IDIST = 1, los tiempos generados tendrn una distribucin UNIFORME.

AINCR : La tabulacin de los resultados estadsticos de las sobretensiones, quese realiza luego de terminadas las NENERG operaciones, usar un incrementoen la discretizacin de tensin de AINCR en por unidad. Un valor de AINCR = 0o en blanco producir un valor por defecto de 0,05 por unidad.

El valor de AINCR est comprendido usualmente entre 0,05 y 0,10. En general,se debe utilizar un valor tal que se obtengan entre 10 a 20 clases en elhistograma de la salida estadstica de tensiones en p.u.

Un valor de AINCR de "55." implica un caso especial en donde adems seimprimirn los valores mximos y mnimos y el tiempo en que ocurren, paracada energizacin.

XMAXMX : Parmetro que indica el valor mximo en por unidad, que serconsiderado por el algoritmo de conteo. Un campo con 0 o en blanco implica unvalor por defecto de 2.0

Como mximo debe utilizarse un valor de XMAXMX de 5,0, ya que si lassobretensiones exceden este valor, es probable que exista un error en elmodelo y por lo tanto ser necesario verificarlo.

DEGMIN, DEGMAX y STATFR : Si ITEST = 0, un tiempo al azar ser adicionadoa los generados para los cierres del interruptor, el cual es determinado en basea estos tres parmetros, de acuerdo a la siguiente frmula:

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Ta = (1/(360*STATFR))*{(1-)DEGMIN + *DEGMAX}en donde es un nmero determinado al azar entre 0 y 1.

DEGMIN y DEGMAX son los ngulos mnimos y mximos en grados, quedefinen una "ventana" de una onda senoidal de frecuencia STATFR, dentro dela cual el tiempo es aleatoriamente seleccionado de acuerdo a una distribucinuniforme.

DEGMIN debe ser cero, mientras que DEGMAX debe ser 360 para estudios derecierre sobre carga atrapada, caso contrario se puede usar 180 dado que lossemiciclos de la onda de 50 Hz son simtricos.

SIGMAX : Para el caso de una distribucin gausiana, SIGMAX es el valor al cualser truncada la distribucin para el clculo de los tiempos aleatorios de losinterruptores. Se debe indicar un mltiplo de la desviacin estandard y se loconsiderar simtrico respecto al valor medio.

Un campo con un cero o en blanco implica un valor por defecto de 4.

NSEED : La generacin de los tiempos de operacin depender o no de la horadel sistema de cmputos, en funcin del valor de ste parmetro:

Si NSEED = 0, los tiempos no dependern de la hora del sistema y por lotanto todas las corridas que se efecten se realizarn con idnticos tiemposde cierre.

Si NSEED = 1, la generacin de tiempos depender de la hora del sistema ypor lo tanto cada corrida ser diferente de la anterior.

6.3.2. NENERG ES NEGATIVO:

Esto implica que sigue la tarjeta de datos SISTEMATICO, compuesta por lossiguientes campos:

ISW : Igual significado que para el punto A.

ITEST :

Si ITEST = 0, el tiempo indicado en el campo TCLOSE de la tarjeta de datosde interruptores sistemticos, ser interpretada como el tiempo medio. Lavariacin ser entonces alrededor de ste valor.

Si ITEST = 1, el tiempo ser interpretado como el tiempo mnimo. La variacinser para tiempos mayores que ste.

AINCR : Igual significado que para el punto A.

XMAXMX : Igual significado que para el punto A.

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6.3.3. NENERG ES POSITIVO Y ISW = "4444".

No se realizar la simulacin estadstica y en su lugar se efectuar la impresin delos tiempos de cierre generados, a fin de poder compararlos con los esperadostericamente.

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7. MODELOS DE ELEMENTOS DE RAMAS.INTRODUCCION

Se tratar aqu la descripcin de la entrada de datos de todos aquellos elementospasivos conectados entre dos nodos de una red elctrica.

Los elementos ms comnmente modelados, los cuales se describirn acontinuacin, son:

Resistencias, inductancias y capacidades concentradas no acopladas.

Resistencias e inductancias concentradas acopladas.

Transformadores monofsicos y trifsicos.

Lneas de transmisin.

Descargadores de Carburo de Silicio y de Oxido de Metlico.

7.1. MODELO DE RESISTENCIAS, INDUCTANCIAS Y CAPACIDADES NOACOPLADAS

Este modelo puede ser utilizado para representar la impedancia interna demquinas, u otra impedancia que pueda considerarse concentrada en el sistema.

El formato de la tarjeta de entrada de datos es el siguiente :1...2 3...8 9...14 15...20 21...26 27...32 33...38 39...44 80ITYPE BUS-1 BUS-2 BUS-3 BUS-4 R (OHM) L (mH) C (F) IOUTI2 A6 A6 A6 A6 E6.2 E6.2 E6.2 I1

7.1.1. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS

ITYPE debe tener un cero o dejarse en blanco. BUS-1 y 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 debedejarse en blanco.Si una rama tiene idnticos valores de R, L y C a otra ya indicada, entonces sepueden usar los nodos de referencia sin tener que repetir los valores de R, L yC. Para esto indique en los campos BUS-3 y BUS-4 los nombres de la rama quecontiene dichos valores, y deje en blanco los campos correspondientes a R, L yC.

Tenga en cuenta que si una rama tiene varias en paralelo, no estar en clarocual de todas ellas ser la de referencia. El programa adoptar como tal a laprimera de ellas.

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Una forma de evitar este problema consiste en invertir el par de nodos, dadoque un par de nodos con nombres "NODO-A" y "NODO-B" en BUS-1 y BUS-2respectivamente, no es idntico a otro par con nombres "NODO-B" y "NODO-A"en los mismos campos.

R, L y C Los valores numricos de los elementos deben estar en las siguientesunidades :

a) R en [Ohms].b) L en [mH] si XOPT=0, L = 2pifL en [ohms] a la frecuencia f = XOPTc) C en [F] si COPT = 0,

C = 2pifC en [mhos] a la frecuencia f = COPTAl menos uno de los valores de R, L o C de la rama debe ser distinto de cero.

Si una rama no tiene resistencia y/o inductancia, entonces poner R=0 y/o L=0.Si no tiene capacidad, entonces poner C=0, dado que el programaautomticamente interpretar a 1/wC=0

IOUT: Indique las variables de salida para graficacin y/o impresin usando estecampo (columna 80).Si IOUT = 0 ninguna variable de salida

IOUT = 1 para corriente de rama

IOUT = 2 para tensin de rama

IOUT = 3 para corriente y tensin

IOUT = 4 para energa y potencia

7.2. MODELO DE RESISTENCIA E INDUCTANCIA ACOPLADAS. USO DE LOSVALORES Z0 Y Z1

Si se tienen tres ramas R-L acopladas, entonces en lugar de ingresar las matrices[R] y [L], puede resultar ms conveniente utilizar los valores asociados desecuencias cero y positiva (R0,L0) y (R1,L1) respectivamente. El formato de latarjeta de entrada de datos es el siguiente :1...2 3...8 9...14 15...20 21...26 27...32 33...44 80ITYPE BUS-1 BUS-2 BUS-3 BUS-4 R (OHM) L (mH) IOUT I2 A6 A6 A6 A6 E6.2 E6.2 I1

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ITYPE. Indique ITYPE = 51 para la primera tarjeta, ITYPE = 52 para la segunday ITYPE = 53 para la tercera.

En la primera tarjeta (ITYPE = 51) se debe colocar los valores de R y L desecuencia cero, en la segunda (ITYPE = 52) los de secuencia directa o positivay las columnas 15 a 80 de la tercera tarjeta deben dejarse en blanco.

BUS-1 y BUS-2. Indique los pares de nodos Uno de ellos puede ser tierra.

Puede utilizarse la opcin de nodos de referencia.

Este modelo es til por ejemplo, para obtener el equivalente Thvenin de una partedel sistema, obtenindose la impedancia de fuente de secuencia cero y directa, enfuncin de las corrientes de cortocircuito monofsicas y trifsicas en la barra encuestin, mediante las relaciones :

Z1 = 1/I3f [p.u.]

Z0 = (3/I1f) - (2/I3f) [p.u.]

donde :

I3f = corriente de cortocircuito trifsica.

I1f = corriente de cortocircuito monofsica.

7.3. TRANSFORMADORES

Si bien existen varios modelos de transformadores disponibles, se describir aqu elmodelo de transformador saturable monofsico, dado que es el ms sencillo yrecomendable de usar.

Si se desea modelar un transformador trifsico del tipo acorazado, se puedenconectar tres unidades monofsicas adecuadamente conectadas entre s.

La definicin de los parmetros se realiza utilizando tres tipos de tarjetas diferentes: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 caracterstica de saturacin del ncleo.Aqu habr tantas tarjetas como puntos sean necesarios para representar lacurva de saturacin.

3. Tarjetas que definen las caractersticas elctricas de cada uno de los bobinadosdel transformador.

No es obligatorio indicar una curva de saturacin.

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Los siguientes puntos son de destacar :

a) El modelo puede tener N arrollamientos, para los cuales se utilizar N-1transformadores ideales que proveern la adecuada relacin de transformacinentre los arrollamientos 2,3,...,N con respecto al arrollamiento 1.

b) Cada arrollamiento k tiene su correspondiente resistencia e inductancia dedispersin Rk y Lk respectivamente. Cualquiera de la inductancias debe serdistinta de cero, con excepcin de L1, la cual puede ser cero si R1 es distinta decero.

c) Los efectos de la saturacin y la corriente magnetizante son consideradosmediante un reactor no lineal que el programa automticamente conectar enparalelo con el arrollamiento 1. En este elemento, la curva de saturacin esmodelada mediante dos o ms segmentos lineales. Si se define un soloelemento, entonces la inductancia resultar constante y lineal, obtenindose porlo tanto un transformador tambin lineal sin saturacin.

d) Las prdidas en el ncleo son consideradas constantes y representadas poruna resistencia (RMAG), la cual resulta conectada en paralelo con la ramasaturable.

7.3.1. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS.

7.3.1.1. Formato de la primera tarjeta:1...2 3...14 15...20 27...32 33...38 39...44 45...50 80

TRANSFORMER BUS-3 ISTEADY STEADY BUSTOP RMAG IOUT A6 E6.2 E6.2 A6 E6.2 I1

1. Coloque la palabra especial "TRANSFORMER" a partir de la columna 3.

2. En caso de querer utilizar la opcin de nodos de referencia, entonces indicar enBUS-3 el nombre contenido en el campo BUSTOP de la tarjeta de referencia,que es la que contiene los datos a copiar. Los dems campos deben dejarse eneste caso en blanco.

3. ISTEADY y STEADY son las coordenadas de un punto de la curva I- desaturacin que permite definir la inductancia lineal que representa a la ramamagnetizante en el estado estacionario, es decir, la inductancia no saturada deltransformador.

4. Indique en BUSTOP un nombre que identifique al transformador, si es que sedesea posteriormente referenciarlo en el campo BUS-3 de otra tarjeta de datosde transformadores.

5. Especifique los parmetros de salida de la rama magnetizante, usando elcampo IOUT, en la columna 80.

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6. Indique en el campo RMAG el valor de la resistencia que representar a lasprdidas en el ncleo, la cual es considerada en paralelo con la ramamagnetizante. El valor debe ser ingresado en ohms y si se indica un valor cero ose deja el campo en blanco, el programa asumir automticamente RMAG =infinito.

7.3.1.2. Formato del segundo tipo de tarjetas:En el caso en que el campo BUS-3 de la tarjeta precedente es dejado en blanco,entonces sigue un conjunto de tarjetas que definen punto a punto la curva desaturacin de la rama magnetizante. El formato de las mismas es el siguiente :

1...16 17...32 CUR FLUX E16.0 E16.0

REGLAS :

1. El punto de origen de la curva (i=0, =0) est implcito y no debe ser ingresadoexplcitamente.

2. Los pares de valores cresta corriente-flujo deben ser ingresados en los camposCUR y FLUX respectivamente, en unidades de amperes y volt-segundo,utilizndose una tarjeta por cada par de valores. Ambas coordenadas (CUR yFLUX) deben ser montonamente crecientes.

3. El punto final de la caracterstica define la pendiente del ltimo segmento, elcual se asume que se extiende hasta el infinito. A fin de indicar que no siguenms puntos de la caracterstica I-, la ltima tarjeta debe contener "9999" en lascolumnas 13 a 16.

4. El primer punto de la caracterstica generalmente se hace igual a ISTEADY ySTEADY, a fin de proveer una continuidad entre el estado estacionario y lasolucin transitoria, pero esto no es obligatorio. De todas formas, el puntodefinido por ISTEADY y STEADY debe estar contenido en la recta definida porel origen y el punto I1 y 1, o viceversa.

5. Si slo se indica un par de valores de I-, el resultado ser un transformadorlineal, con una inductancia de magnetizacin igual a Lmag = I/ en henrios.

6. Si no se indica ningn par de valores I- antes de la tarjeta "9999", entonces seasumir que la rama magnetizante no existe.

7.3.1.3. Formato del tercer tipo de tarjetas:Para cada arrollamiento del transformador k (k=1,2,...,N), se deber utilizar unatarjeta del siguiente formato :1...2 3...8 9...14 27...32 33...38 39...44 80ITYPE BUS-1 BUS-2 Rk() Lk(mH) VOLTS(Nk) IOUT I2 A6 A6 E6.2 E6.2 E6.2 I1

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REGLAS:

1. En ITYPE se deber indicar el nmero de bobinado. Las tarjetas deben seringresadas en orden creciente, es decir la tarjeta con datos del bobinado 1primero, luego para el bobinado 2, etc.

2. Indicar en BUS-1 y BUS-2 el par de nodos entre los cuales estar conectado elarrollamiento. Cualquiera de ellos puede ser tierra, para lo cual debe dejarse enblanco.

3. Ingresar en los campos Rk y Lk los parmetros de dispersin de cadaarrollamiento en particular. Rk debe ser ingresado en ohms y Lk en mH, a no serque se halla especificado un valor de XOPT distinto de cero, en cuyo caso launidad de Lk ser de ohms a la frecuencia XOPT. Rk puede ser cero, pero Lkdebe ser distinta de cero, con excepcin del arrollamiento 1 en donde se admiteL1=0 si R1 es distinta de cero.

4. Indicar en el campo VOLTS un nmero proporcional al nmero de vueltas delarrollamiento en cuestin. Es conveniente colocar simplemente la tensinnominal del arrollamiento en kV.

5. Solamente para el arrollamiento 1 se puede indicar en el campo IOUT un "1" afin de requerir como salida la corriente de este arrollamiento. En la salida lacorriente estar identificada por los pares de nodos compuestos por BUS-1 delbobinado primario y BUSTOP.

7.3.2. OPCIN DE USO DE LOS NODOS DE REFERENCIA:En el caso de usarse varios arrollamiento idnticos, no es necesario repetir todos losdatos, pudindose utilizar el siguiente procedimiento para los bobinados con datosiguales a otro ya ingresado:

a) En la tarjeta del primer tipo, complete solamente los campos con la palabra"TRANSFORMER" y BUS-3 y BUSTOP. En el campo BUS-3 se deber ingresarel nombre indicado en BUSTOP de la tarjeta del arrollamiento que contiene losdatos.

b) Omita las tarjeta que describen la curva I-.c) Para las tarjetas del tercer tipo, complete solamente los campos BUS-1 y BUS-

2.

Es recomendable utilizar esta opcin siempre que sea posible, dado que reduce eltamao de ciertas tablas del programa, a la vez que reduce la posibilidad de erroren la entrada de datos.

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7.3.3. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES SOBRE EL USO DE MODELOSDE TRANSFORMADORES

En general no se dispone como dato la curva de saturacin del ncleo. En estecaso una buena aproximacin es considerar un codo de saturacin a un nivel de1,0 a 1,2 p.u. del flujo nominal, y una reactancia saturada entre 2 a 4 veces laimpedancia de cortocircuito del transformador. El flujo nominal se puedeconocer de la relacin = 2 Vrms / , donde Vrms es la tensin nominal eficazdel arrollamiento y = 2pif.

Si se modela un transformador trifsico con uno de sus bobinados en tringuloy en vaco, esto resultar en una indefinicin matemtica de la tensin de estebobinado, el cual est aislado de tierra. El programa imprimir un mensaje deadvertencia de que existe un "subsistema flotante" y pondr automticamente atierra uno o ms nodos del mismo ( en este caso, algunos de los nodos queforman el tringulo).

Existen dos soluciones para este problema :

a) Si no interesan los valores de los parmetros del lado tringulo, entonces sepuede poner a tierra uno de los nodos del mismo. Esto no altera la solucin,pues no circular corriente por esta conexin.

b) Si en cambio es importante preservar el balance entre fases del ladotringulo, entonces se pueden agregar capacidades parsitas en cada unode los bornes. Es importante utilizar valores adecuados para la capacidad,dado que a medida que sta se aproxima a cero, ms cerca se est de unasingularidad de la matriz internamente construda por el programa, que encaso de ocurrir producir un error que derivar en la interrupcin de lasimulacin.

7.4. LNEAS DE TRANSMISIN CON PARMETROS DISTRIBUDOSSe dispone de varios modelos, los cuales son:

a) Modelo de lnea sin distorsin.b) Modelo de lnea con resistencia concentrada.c) Modelo de lnea con parmetros dependientes de la frecuencia.La seleccin entre un modelo u otro depender del fenmeno que se deseaanalizar, como as tambin de la importancia que tenga la lnea en cuestin, en elmodelo del sistema a estudiar.

7.4.1. MODELO DE LNEA SIN DISTORSIN.Una lnea es sin distorsin cuando sus parmetros satisfacen la relacin R/L = G/C,en donde R, L, G y C son la resistencia, inductancia, conductancia y capacidad de

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la lnea respectivamente. Dado que la conductancia en general es muy pequea, elprograma no admite la entrada de ningn valor para la misma, asumiendo G=0.

Si embargo es posible modelar una lnea sin distorsin. Para esto se asume que elvalor de R entrado en el campo correspondiente es la resistencia total (serie +paralelo), dividiendo el programa a la misma en perdidas serie y paralelo,obtenindose la resistencia serie Rserie y la conductancia paralelo Gleak de larelacin:

Rserie/L = Gleak/C = 0,5(R/L)

De esta forma la lnea en estado estacionario resulta prcticamente igual a cuandose usa alguna de las otras formas posteriormente descritas. En el estado transitoriodifiere principalmente en el tiempo de crecimiento inicial de los pulsos de tensin.La constante de atenuacin se obtiene de la relacin:

= R/L (LC) = R/Z , con Z = (L/C)El factor de decrecimiento ser e-l, donde l es la longitud de la lnea.

Este modelo es generalmente utilizado slo para la secuencia positiva.

7.4.2. MODELO DE LNEA CON RESISTENCIA CONCENTRADA.En este modelo la resistencia serie de la lnea no se la representa como distribuidaa lo largo de la misma, sino mediante una resistencia concentrada, colocando elprograma la mitad de la resistencia total en mitad de la lnea y un cuarto en ambosextremos. Es el modelo generalmente empleado para representar lneas.

Ambas mitades en que queda dividida la lnea resultan entonces sin prdidas (sindistorsin, con = 0)

7.4.3. MODELO DE LNEA CON PARMETROS DEPENDIENTES DE LAFRECUENCIA

La resistencia e inductancia de una lnea resultan ser en realidad dependientes dela frecuencia, en particular la resistencia de secuencia cero, la cual adems esbastante mayor que la de secuencia directa. Por lo tanto hay varias formas derepresentar esta variacin de los parmetros, las cuales no sern descritas en estapublicacin. Ver el manual original.

7.4.3.1. reglas para la entrada de datos.

Se pueden modelar lneas de hasta 9 fases, siendo el formato de las tarjetas elsiguiente:

1...2 3...8 9...14 15...20 21...26 27..32 33..38 39..44 45..50 51..52 53..54 55..56 80ITYPE BUS-1 BUS-2 BUS-3 BUS-4 R A B LONG ILINE IPUNCH IPOSE IOUT I2 A6 A6 A6 A6 E6.2 E6.2 E6.2 E6.2 I2 I2 I2 I1

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1. Para cada fase utilice una tarjeta indicando en el campo ITYPE el nmero defase correspondiente con un signo menos adelante, es decir -1,-2,...,-N. Lastarjetas deben ingresarse en orden creciente de fases.

2. Indique en BUS-1 y BUS-2 el par de nodos entre los que estar conectada lalnea. Uno de ellos puede ser tierra, para lo cual debe dejarse en blanco.

3. Si los parmetros de esta lnea son idnticos a los de otra ya ingresada, sepuede utilizar la opcin de referencia, para lo cual se debe indicar en loscampos BUS-3 y BUS-4 de la primera tarjeta los nombres indicados en BUS-1 yBUS-2 de la primera tarjeta de la lnea que contiene los datos, dejndose enblanco los campos correspondientes a R, A y B. De la segunda y tercera tarjetase deben completar solo los campos entre columnas 1 a 14.

4. Para una lnea de N fases continuamente transpuesta existen slo dos modosde propagacin. Especifique entonces los parmetros de secuencia cero en laprimer tarjeta (la que corresponde a la primera fase) y los de secuencia positivaen la segunda (la de la fase 2), dejando en blanco la columnas 15 a 80 de lasrestantes tarjetas. Si en cambio la lnea no es transpuesta, entonces existirn Nmodos de propagacin, debindose indicar los que correspondan en cada unade las tarjetas.

5. Indique la resistencia por unidad de longitud R en la columnas 27 a 32 y lalongitud de la lnea en unidades consistentes en columnas 45 a 50. Porejemplo, si R se expresa en /km, entonces L debe expresarse en km.

6. El parmetro ILINE define la forma en que se debe ingresar los restantes datos:

ILINE A columnas 3338 B columnas 39440 L en mH/long si XOPT=0, reactancia L

en a la frecuencia XOPTC en /long si COPT=0, SuceptanciaC en mho a la frecuencia COPT

1 Impedancia caracterstica Zs en Velocidad de propagacin en long/seg..2 Impedancia caracterstica Zs en Tiempo de viaje total en segundos.

7. Utilice la columna 80 para especificar los parmetros de salida. Solo se admiteIOUT=2 para lneas multifases, es decir no se puede especificar parmetros desalida para una lnea monofsica.

8. La lnea debe tener un tiempo de viaje mayor que DELTAT, para cualquiera delos modos. Caso contrario el programa interrumpir la ejecucin, imprimindoseel mensaje de error correspondiente.

9. Tanto L como C deben ser distinto de cero para cualquiera de los modos.

10. La variable IPUNCH especifica el tipo de modelo a usar en el modo de la tarjetaen cuestin:

IPUNCH = 0 Modelo con resistencia concentrada (es el caso usual)

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IPUNCH = 1 Modelo sin distorsin.

IPUNCH = 2 Modelo dependiente de la frecuencia, en cuyo caso serequieren datos adicionales no descritos aqu. Referirse al manual original.

No es obligatorio modelar dos modos de una lnea multifase de la misma forma.

11. Si la lnea se asume como perfectamente transpuesta, indicar IPOSE = 0 o enblanco, en otro caso, indicar el nmero N de fases de la lnea.

7.4.4. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES SOBRE EL USO DE MODELOSDE LNEAS

La seleccin de un modelo de lnea exige un balance entre varios factores. Es difcilestablecer regla que sean vlidas para cada aplicacin, por lo que el usuario deberexperimentar en cada caso en particular.

Sin embargo, algunas recomendaciones generales pueden ser presentadas :

Una lnea puede ser representada con elementos R-L concentrados, sinembargo esto es recomendable nicamente para clculos de estadoestacionario, o para representar lneas remotas de un sistema y que no sernmaniobradas.

El modelo con secciones Pi en cascada, no descrito en esta publicacin, nodebe ser utilizado para lneas areas, dado que el modelo con parmetrosdistribuidos simula los mismos efectos mucho ms eficientemente.

Los modelos de lneas con parmetros constantes con la frecuencia, ya seande lneas transpuestas o no, debe utilizarse en la mayora de los casos,incluso en estudios estadsticos de sobretensiones de maniobra.

Los parmetros constantes de una lnea pueden ser calculados y utilizados ala frecuencia dominante del fenmeno a analizar, en lugar de usar los valoresa 50 Hz. En este caso debe verificarse que los parmetros as calculados noafecten substancialmente al estado estacionario previo del transitorio que sedesea analizar.

En general la capacitancia de la lnea se considera constante con lafrecuencia. Los valores de 50 Hz son adecuados para estudios de estadoestacionario, sobretensiones temporarias, resonancia subsincrnica y otrosfenmenos de baja frecuencia. Sin embargo, si estos valores se usan enestudios de sobretensiones de maniobra o atmosfricas, los resultados sernms conservativos.

La relacin entre el tiempo de viaje de la lnea y el paso de tiempo utilizadopara la simulacin (/DELTAT) debe tener un valor razonable, que dependedel sistema en particular, pero que en general est comprendido entre 10 y10000. Valores menores que 1 no estn permitidos, mientras que valoressuperiores a 10000 resultan probablemente muy grandes.

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Si < DELTAT, con lo cual /DELTAT < 1, entonces probablemente sepuedan usar parmetros R-L-C concentrados para simular la lnea. Si encambio /DELTAT es muy grande, puede no ser necesario representar lalnea con parmetros distribuidos pues probablemente sea TMAX < 2, esdecir, las reflexiones en el extremo no llegarn antes del fin de la simulacin,entonces la lnea puede ser representada por una resistencia concentrada devalor igual a la impedancia caracterstica de la lnea.

Es conveniente (pero no necesario) que la relacin /DELTAT sea un nmeroentero. Se justifica incluso ajustar levemente la longitud de la lnea paracumplir con esta recomendacin.

La resistencia total de la lnea debe ser menor a su impedancia caracterstica,para cualquiera de los modos de propagacin.

Los modelos con parmetros dependientes con la frecuencia no debenutilizarse en modelos de cables.

Las lneas areas en doble circuito requieren un especial cuidado si se quiereutilizar un modelo con parmetros dependientes de la frecuencia. Espreferible usar modelos con parmetros constantes y no transpuestos.

Para incorporar al modelo de la lnea la dependencia con la frecuencia desus parmetros, ser necesario conocer las caractersticas geomtricas de lalnea, como as tambin del terreno que recorre. En caso de ser necesarioutilizar este modelo, se sugiere consultar el manual original, teniendo encuenta las siguientes recomendaciones:

Extreme las precauciones al considerar la carga atrapada en el modelode lnea.

Primero intente utilizar el modelo de Meyer-Dommel, pues su tiempo deimplementacin es inferior al de Mart.

Si el modelo de Meyer-Dommel resulta ser inestable, o se necesitamodelar una lnea no transpuesta, utilice el modelo de Mart con unamatriz TI real.

7.5. DESCARGADORES

7.5.1. MODELO DE DESCARGADORES DE CARBURO DE SILICIO (TIPO 99)Es tipo de descargador se representa con una resistencia pseudo-alineal.

Un modelo de descargador de CSi est descrito por tres tipos de tarjetas, las cualesse describirn a continuacin:

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7.5.1.1. PRIMERA TARJETA DE DATOS

En esta tarjeta se deber indicar los nombres de los nodos entre los que estarconectado el descargador, como as tambin las caractersticas dielctricas delexplosor incorporado al mismo.

El formato de la tarjeta es el siguiente:1...2 3...8 9...14 15...20 21...26 27...32 33...38 39...44 45...50 ... 80ITYPE BUS-1 BUS-2 BUS-3 BUS-4 VFLASH TDELAY JUMP VSEAL ... IOUT I2 A6 A6 A6 A6 E6.0 E6.0 E6.0 E6.0 ... I1

ITYPE: Debe ser '99'

BUS-1, BUS-2: pares de nombres para los terminales del descargador. Sepuede usar la opcin de nodos de referencia, utilizando las variables BUS-3 yBUS-4.

VFLASH: Es la tensin de cebado del explosor en Volts (valor absoluto). TDELAY: indicar aqu el tiempo en segundos que debe transcurrir entre dos

ms cebados del explosor.

JUMP: Una vez producido el cebado del explosor, la operacin del descargadorcomenzar en el segmento indicado aqu.

VSEAL: Si se indica un valor positivo en volts en este campo, entonces eldescargador dejar de operar cuando la tensin entre sus bornes (en valorabsoluto) sea inferior a VSEAL, en lugar de esperar a que la corriente pase porcero.

IOUT: este campo se utiliza, como es habitual, para requerir alguna variable desalida.

Cuando la corriente pasa por cero, el descargador dejar de conducir. Este cero decorriente es detectado cuando la misma cambia de signo, asumindose que estoocurre nicamente cuando la operacin del descargador est en el primersegmento. En caso de no cumplirse esta condicin, se imprimir el siguientemensaje de error:"!!! Tracking trouble with Type-99 or 98 element number I=XX"

y si bien la ejecucin del programa continuar, es de sospechar de la exactitud delos resultados obtenidos.

Una causa probable de este error es que se han utilizado demasiados segmentospara representar al descargador, por lo que, en algn momento durante lasimulacin, la variacin de tensin en bornes del mismo dentro de un DELTAT (elpaso de tiempo de simulacin, indicado en la tarjeta de datos miscelneos) es

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superior a la variacin de la tensin del segmento correspondiente, con lo cual laoperacin del descargador "salta" de un segmento a otro que no es consecutivo.

El problema puede solucionarse utilizando preferentemente un DELTAT mspequeo representando al descargador con menos segmentos lineales (haciendoque la variacin de tensin por segmento sea mayor), ambas cosas a la vez. Otraopcin tambin es utilizar el modelo de resistencia alineal a segmentos linealesdescripto ms adelante.

7.5.1.2. SEGUNDA TARJETA DE DATOS

Esta tarjetas son las que describen la caracterstica Tensin-Corriente de laresistencia alineal del descargador, y tienen el siguiente formato:

1...16 17...32 CORRIENTE TENSION E16.0 E16.0

Los puntos deben ser ingresados en orden creciente. El origen del primer segmento(i=0, v=0) est implcito y no debe ser ingresado. Adems se asume que lacaracterstica es simtrica, por lo cual tampoco deben ingresarse valores negativos.

Es de destacar que no es cierto que la exactitud de los resultados aumenta amedida que la cantidad de puntos utilizada para representar al descargador seaproxima a infinito. Por el contrario, esto traer seguramente el problema yaexplicado anteriormente.

7.5.1.3. TERCERA TARJETA DE DATOS

Esta tarjeta, que indica el fin de los puntos que describen la caracterstica V-I deldescargador, tiene el siguiente formato:

12...16 33...44 9999. SINGLE FLASH

Es decir, se deber indicar el nmero '9999.' entre columnas 12 a 16, yopcionalmente, la frase 'SINGLE FLASH' a partir de la columna 33, si se desea queel descargador cebe una sola vez, independientemente de las condicionesimpuestas por el sistema simulado. Esto debe indicarse una sola vez, dado que estacaracterstica se extender a cualquier otro elemento tipo 99 que tenga idnticatensin en el primer segmento.

7.5.2. MODELO DE DESCARGADORES DE OXIDO METLICO (TIPO 92)El modelo de este tipo de descargadores se realiza con una verdaderarepresentacin alineal (en contraposicin con una pseudo representacin) de unarbitrario nmero de descargadores de OZn.

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La caracterstica resistiva del descargador de OZn es altamente alineal, y puede serrepresentada por una ecuacin de la siguiente forma:

i pv

Vref

q

=

donde:

i = corriente por el descargador.

v = tensin en bornes del descargador.

p, q y Vref = son constantes caractersticas del elemento.

Tpicamente se hace Vref igual al doble de la tensin nominal del descargador, ocercana a ella. En teora, la eleccin es arbitraria. La funcin de esta variable esnormalizar la ecuacin y prevenir un desborde numrico durante la exponenciacin.Por lo tanto, p y q son las nicas constantes que identifican al descargador.

La caracterstica alineal V-I de un descargador se puede aproximar con un arbitrarionmero de segmentos exponenciales.

Es posible representar descargadores con o sin explosores. Para un descargadorcon explosores es necesario especificar dos conjuntos de segmentosexponenciales, mientras que para descargadores sin explosores, slo es necesariouno. Se dispone de un programa separado, de uso opcional, para la determinacinautomtica de la cantidad y caracterstica de los segmentos exponenciales.

Aunque la modelacin exponencial descrita aqu puede ser aplicada a otros casosdistintos al descargador de OZn, como regla general no debe utilizarse en donde laalinealidad no sea muy extrema. Para estos casos puede ser suficientemente exactauna representacin con segmentos lineales. La representacin exponencial es unatarea computacionalmente "pesada", por lo que se recomienda utilizarla slocuando sea realmente necesario.

Un modelo de descargador de OZn esta plenamente descrito por medio de trestarjetas, las cuales se describen a continuacin:


1...2 3...8 9...14 15...20 21...26 ... 39...44 ... 80ITYPE BUS-1 BUS-2 BUS-3 BUS-4 ... 5555. ... IOUT I2 A6 A6 A6 A6 ... ... ... I1


BUS-1, BUS-2: son los pares de nombres terminales del descargador. BUS-3 yBUS-4 pueden utilizarse como nodos de referencia.

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5555.: es el nmero especial que identifica al modelo de descargador de OZn.

IOUT: para solicitar variables de salida.


1...25 26...50 51...75 76...80 VREF

VFLASH VZERO COL E25.0 E25.0 E25.0 E25.0

VREF: es la tensin de referencia ya citada en la ecuacin que describe elcomportamiento del descargador de OZn, en unidades de tensin (normalmentevolts).

VFLASH: es la tensin normalizada (es decir, dividida por VREF) de cebado delos explosores. Si el descargador no tiene explosores, indicar cualquier valornegativo.

VZERO: es la tensin inicial del descargador (el valor para tiempo cero), en lasmismas unidades que VREF. En la mayora de los casos, se puede dejar estecampo en blanco.

COL: es el nmero de columnas (copias paralelas de cada elemento) querepresenta la caracterstica. Si se deja en blanco, se asume que el descargadortiene una sola columna y entonces la caracterstica es utilizada sin ningunamodificacin. En cambio, si se indica un valor positivo (normalmente un entero),el coeficiente COEF de todas las tarjetas siguientes sern internamentemultiplicados por COL durante la entrada de datos.

7.5.2.3. TERCERA TARJETA DE DATOS

Estas tarjetas especifican las caractersticas de cada uno de los segmentosexponenciales.

Si el descargador posee explosores, habr dos grupos consecutivos de tarjetas, elprimer grupo define la caracterstica antes del cebado. Cada grupo debe terminarcon una tarjeta con el nmero '9999.' entre columnas 22 a 25.

1...25 26...50 51...75 COEF

EXPON VMIN E25.0 E25.0 E25.0

COEF: es el coeficiente "p" de la ecuacin descrita al principio de esta seccin.Debe estar en unidades de corriente (normalmente amperes).

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EXPON: es el coeficiente "q" de la ecuacin descrita al principio de estaseccin.

VMIN: es la mnima tensin a la cual se usar este segmento exponencial.

Las tarjetas que describen los segmentos deben ser ingresadas en orden crecienterespecto a la corriente.

7.5.3. RESISTENCIA ALINEAL A SEGMENTOS LINEALES CON EXPLOSOR

El modelo de esta seccin provee una representacin real (en contraposicin a lapseudo representacin del modelo TYPE-99) de un arbitrario nmero deresistencias alineales. La alinealidad de la caracterstica Tensin-Corriente esrepresentada por varios segmento lineales.

Este modelo es muy similar al de OZn. Ntese que ambos usan ITYPE=92. Laprincipal diferencia es que para representar la extrema alinealidad del descargadorde OZn es necesario recurrir a segmentos exponenciales, para este elemento, laalinealidad de la caracterstica Tensin-Corriente es representada por variossegmento lineales. Incluso la caracterstica puede no ser simtrica respecto alorigen.

Otra diferencia es que el modelo de descargador de OZn admite el uso de doscaractersticas separadas, una para antes y otra para despus del cebado de losexplosores, en cambio para este modelo de resistencia alineal se asume que elelemento es un circuito abierto antes del cebado de los explosores. Adems seincluye una resistencia lineal extra, para el uso que el usuario considere msconveniente.

La diferencia entre los dos tipos de modelos "TYPE-92", se efecta mediante unnmero tipeado entre columnas 39 a 44: el modelo de OZn utiliza "5555.", mientrasque el presente, de segmentos lineales, utiliza "4444."

Se requieren tres tipos de tarjetas para representar este elemento:


1...2 3...8 9...14 15...20 21...26 27...32 ... 39...44 ... 80ITYPE BUS-1 BUS-2 BUS-3 BUS-4 NFLASH ... 4444. ... IOUT I2 A6 A6 A6 A6 E6.0 ... ... ... I1


BUS-1, BUS-2: son los pares de nombres terminales del elemento.. BUS-3 yBUS-4 pueden utilizarse como nodos de referencia.

4444.: es el nmero especial que identifica al modelo de resistencia alineal asegmentos lineales.

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IOUT: para solicitar variables de salida.

NFLASH: Esta variable controla la lgica del explosor. Si no se desea unexplosor serie con la resistencia, entonces puede obviarse esta variable, casocontrario, NFLASH controla la extincin del arco en el explosor y su posiblereencendido.

NFLASH puede tener tres valores:

NFLASH = +1, si el explosor debe cebar y "abrir" una sola vez,permaneciendo abierto hasta el fin de la simulacin.

NFLASH = 0, si el explosor debe operar tanta veces como lo impongan lascondiciones del sistema.

NFLASH = -1, para que el explosor cebe una sola vez, y permanezcacerrado hasta el fin de la simulacin.


1...25 26...50 51...75 R-lin VFLASH VZERO E25.0 E25.0 E25.0

R-lin: Es una resistencia lineal, conectada el serie con la resistencia alineal(representada a su vez con varios segmento lineales). Se puede utilizar pararepresentar, por ejemplo, la resistencia de la puesta a tierra del descargador. Launidad de R-lin surge de la relacin entre unidad de tensin/unidad decorriente, lo cual resulta normalmente ohms.

VFLASH: es la tensin de cebado del explosor en unidades de tensin,normalmente volts. Si no se desea utilizar explosores, indicar cualquier valornegativo.

VZERO: es la tensin inicial de la rama. En la mayora de los casos, es posibledejar este campo en blanco.

7.5.3.3. Tercera tarjeta de datosEsta tarjeta describe punto a punto la caracterstica Tensin-Corriente de laresistencia alineal, y el formato es el siguiente:

1...25 26...50 CORRIENTE TENSION E25.0 E25.0

Los puntos deben ser ingresados en orden creciente de tensin y corriente.

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No se asume que la caracterstica sea simtrica, por lo que el usuario deberingresar tanto los valores positivos como negativos (es decir, los del primer ytercer cuadrante).

Si se desea utilizar una caracterstica simtrica, indicar slo los valores delprimer cuadrante. No incluir el origen (i=0, v=0) en este caso, dado que elprograma lo har automticamente.

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8. MODELOS DE INTERRUPTORES. CONSIDERACIONESGENERALES

Los aparatos de maniobra son simulados con interruptores ideales, los cualestienen dos estados posibles:

a) cerrados: la tensin entre sus contactos es nula.b) abiertos: la corriente es nula.Esto significa que la simulacin de efectos debidos a estados intermedios, como porejemplo la resistencia de arco durante la apertura, debe efectuarse mediante laadicin de elementos externos a este modelo.

Las tarjetas de interruptores se ubican luego de las de ramas y previamente a las defuentes. Si una simulacin en particular no requiere el uso de modelos deinterruptores, 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' o excepcionalmente '76')2. Interruptores controlados por TACS del tipo 11, 12, 13 (con los que se pueden

simular diodos, tiristores, etc.).Los interruptores pueden conectarse en forma arbitraria, con algunas restricciones:

La corriente por el interruptor debe ser nica, es decir, no deben existir lazosque involucren a interruptores cerrados.

Las leyes de tensin de Kirchhoff no deben ser violadas en un lazo en dondeestn involucrados un interruptor y una fuente de tensin. Por ejemplo, uninterruptor no debe conectarse entre dos nodos de tensin conocida (aunqueuno de estos nodos sea el de tierra).

Consideraciones respecto a la topologa de la red ya han sido discutidas conanterioridad. Basta recordar aqu que debe evitarse interrumpir la corriente por unacarga puramente inductiva, a no ser que se asegure un camino para la corriente porla inductancia, independientemente de la posicin del interruptor.

8.1. INTERRUPTORES ORDINARIOS

Son las ms comnmente utilizados y se dividen a su vez en varios tipos:

Convencionales: es decir, determinsticos controlados por tiempo.

Controlados por tensin.

Estadsticos: el tiempo de cierre o apertura es aleatoriamente variado.

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Sistemticos: el tiempo de cierre es regularmente variado.

De medicin: siempre estn cerrados. Se utilizan para la medicin de corriente potencia y energa.

8.1.1. REGLAS GENERALES PARA LA ENTRADA DE DATOS DE LOSINTERRUPTORES ORDINARIOS.

Existen reglas de entrada de datos que son comunes a cualquier tipo de interruptor,dentro del grupo de interruptores ordinarios. Estas son:

ITYPE: Es el tipo de interruptor a indicar en las columnas 1 a 2 y debe ser cero.Se puede indicar expresamente el cero dejarse el campo en blanco.

Un caso especial es cuando se desea que un interruptor estadstico siga unadistribucin uniforme, en un problema donde uno o ms interruptoresestadsticos siguen una distribucin Gausiana (es decir, 'IDIST' de la tarjeta dedatos estadsticos es cero). En este caso se deber indicar ITYPE=76.

BUS1, BUS2: Especificar los nombres de los nodos entre los que se encuentraconectado el interruptor en las columnas 3 a 14. Uno de stos nodos puede serla tierra, para lo cual deber dejarse el campo correspondiente a este nodo enblanco.

No est permitido conectar un interruptor entre dos fuentes de tensin, o entreuna fuente de tensin y tierra.

Si un interruptor se conecta entre una fuente de tensin y otra de corriente,entonces la fuente de corriente ser ignorada cuando el interruptor estcerrado.

IOUT: Indicar en la columna 80 el nmero correspondiente a la variable desalida deseada, segn el siguiente cdigo:

1 = corriente por el interruptor.

2 = tensin entre contactos del interruptor.

3 = tensin y corriente por el interruptor (es decir, 1 y 2).4 = potencia y energa.

El interruptor abrir en el primer paso por cero posterior al tiempo de apertura quecorresponda segn su tipo. El cero de corriente puede ser detectado de dos formasdiferentes. En el primer caso si I

_

=0, el cero ser detectado cuando el valorinstantneo de la corriente cambie de signo, abriendo el interruptor el siguientepaso de tiempo ( o sea que habr un retardo de por lo menos un DELTAT entre elreal paso por cero y la efectiva apertura del interruptor). En el segundo caso (I

_

>0),(el cual no es aplicable a los interruptores sistemticos), se fijan lmites de la

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corriente tal que si la misma es menor que un determinado valor, el interruptorabrir en el siguiente DELTAT.

8.1.2. INTERRUPTORES CONVENCIONALES

Este es el ms simple de los modelos, en donde tanto el tiempo de cierre como elde apertura son suministrados por el usuario.

8.1.2.1. Reglas para la entrada de datos

La tarjeta de entrada de datos es la siguiente:1...2 3...8 9...14 15...24 25...34 35...44 80ITYPE BUS1 BUS2 Tclose Topen I_ IOUT I2 A6 A6 E10.0 E10.0 E10.0 I1

Entre la columnas 15 a 24 de la tarjeta de entrada de datos (que se describe endetalle ms adelante) deber indicarse el tiempo de cierre (TCLOSE), y entre lascolumnas 25 a 34 el tiempo de apertura (TOPEN).

En el tiempo t=0 el interruptor est abierto si TCLOSE es positivo y pasar alestado cerrado para t > TCLOSE. Si TCLOSE es cero o negativo, el interruptorestar cerrado en el estado estacionario y en t=0.

Si el transitorio comienza con una condicin de estado estacionario no nula (esdecir, hay fuentes de tensin y/o corriente activas en t < 0), entonces se deberverificar que el campo TCLOSE de la tarjeta del interruptor controlado en eltiempo, que deba estar cerrado en el estado estacionario, tenga un tiempo t < 0.

8.1.3. INTERRUPTORES CONTROLADOS POR TENSINEste interruptor est inicialmente abierto y cerrara sus contactos en un tiempotTclose , aunque el cierre se har efectivo slo cuando la tensin entre los mismossupere el valor especificado por el usuario (Vflash).Luego permanecer cerrado durante el tiempo Tdelay, luego del cual abrir. Estasecuencia de cierres/aperturas se mantendr hasta el final de la simulacin.

Por ejemplo, una aplicacin inmediata de este tipo de interruptores sera en elmodelo de un explosor.

8.1.3.1. Reglas para la entrada de datos

La tarjeta de entrada de datos es la siguiente:

1...2 3...8 9...14 15...24 25...34 35...44 45...54 80ITYPE BUS1 BUS2 Tclose Tdelay I_ VFLASH IOUT I2 A6 A6 E10.0 E10.0 E10.0 E10.0 I1

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Los interruptores controlados por tensin siempre estarn abiertos en el estadoestacionario, y aunque se ingrese un valor menor que cero en el campoTCLOSE, el programa lo cambiar automticamente a TCLOSE = 0,imprimindose el mensaje 'TCLOSE CHANGED TO 0', y continundose con laejecucin del programa.

Hay casos en donde la tensin entre contactos del interruptor oscila alrededordel valor verdadero. Un ejemplo de esto es cuando se abre el interruptor de unainductancia y sta queda en el aire. Para evitar tal problema, la tensin entrecontactos es computada como el promedio de la de los dos ltimos pasos detiempo, es decir:

Vgap(t) = (v(t) + v(t-dt))/2

8.2. INTERRUPTORES ESTADSTICOS Y SISTEMTICOS.

8.2.1. INTERRUPTORES ESTADSTICOSUn estudio de sobretensiones estadsticas involucra una serie de simulacionesindependientes internamente generadas por el programa, y en las que los valorescresta de las tensiones as obtenidas son procesadas en forma estadstica. Elnmero de simulaciones est dado por el parmetro NENERG de la segunda tarjetade datos miscelneos.

Los casos que realizan tales estudios contienen interruptores cuyos tiempos decierre son aleatoriamente variados. Estos interruptores son llamados "interruptoresestadsticos", y la palabra clave "STATISTICS" debe ser indicada a partir de lacolumna 55 de la tarjeta de datos del interruptor.Los interruptores estadsticos estn siempre inicialmente abiertos, cierran una vezque a sido determinado su tiempo de cierre con las especificaciones probabilsticas,y no vuelven a abrir.

El tiempo de cierre Tclose para cada uno de stos interruptores es aleatoriamentevariado de acuerdo a una distribucin Gaussiana (normal) uniforme. La eleccinentre un tipo de distribucin u otra se efecta por medio del parmetro IDIST de latercera tarjeta de datos miscelneos. Si IDIST=0, la distribucin ser Gaussiana; siIDIST=1 la distribucin ser uniforme.

Si en un mismo caso se desea utilizar interruptores de ambos tipos, se deberproceder de la siguiente manera:

indicar IDIST=0

indicar ITYPE=0 en aquellas tarjetas de interruptores en que se desea unadistribucin Gaussiana.

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indicar ITYPE=76 en aquellas tarjetas de interruptores en que se desea unadistribucin uniforme.

Adicionalmente a la variacin del tiempo de cierre dado por la distribucinespecificada, es posible agregar un retraso del cierre (determinado tambin enforma aleatoria) si es que se indica un valor cero para el parmetro ITEST de latercera tarjeta de datos miscelneos. Este retardo de tiempo, que es igual paratodos los interruptores del caso, suele ser denominado "ngulo de referencia", ysigue siempre una distribucin uniforme, dentro del rango determinado por losparmetros DEGMIN, DEGMAX y STATFR de la tercera tarjeta de datosmiscelneos.

En la salida impresa de un estudio de sobretensiones estadstico, este ngulo dereferencia ser impreso para cada energizacin, en las columnas que normalmenteson utilizadas para el nmero del paso y el tiempo, marcadas como "STEP" y"TIME" en un caso no estadstico. El valor indicado est en grados y, obviamente,deber estar entre DEGMIN y DEGMAX. Si se indica un valor "1" para ITEST,entonces este ngulo de referencia ser cero.

8.2.2. INTERRUPTORES SISTEMTICOS


La tarjeta de entrada de datos tiene la siguiente forma:1...2 3...8 9...14 15...24 25...34 35...44 55...64 65...76 80ITYPE BUS1 BUS2 Tmed NSTEP Palabra

especialInterr.de Ref. TARGET

Var. Desalida

BUS1 BUS2 IOUT I2 A6 A6 E10.0 E10.0 E10.0 A10 A6 A6 I1

En la segunda tarjeta de datos miscelneos, indicar en las columnas 65 a 72 elnmero de operaciones deseadas del interruptor. Tpicamente se simulan 100 a200 maniobras trifsicas. Esto implica la presencia de una tercera tarjeta dedatos miscelneos.

La tercera tarjeta especifica los parmetros estadsticos de los interruptores y elformato de los resultados:

ISW debe ser igual a 1 si se espera la impresin de los tiempos de cierre paracada maniobra. Esto permitir posteriormente correr un simple caso paraobtener los grficos del caso de mayor tensin.

ITEST es normalmente igual a cero, lo cual causa que el punto de cierre varealeatoriamente dentro de los 360 grados de un ciclo.

IDIST es normalmente igual a cero, con lo cual los tiempos de cierre seguirnuna distribucin normal.

AINCR es usualmente entre 0,05 y 0,10. El valor debe ser seleccionado a fin

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de obtener un histograma de entre 10 a 20 clases en la salida estadstica devalores en por unidad.

XMAXMX debe ser un valor alto, por ejemplo 5,0. Si las sobretensionesresultan irracionalmente altas, ser necesario buscar un posible error en elmodelo, en lugar de decrecer XMAXMX.

DEGMIN debe ser cero.

DEGMAX debe ser 360 en casos de recierre sobre carga atrapada. En otrocaso puede ser 180, dado que cada semiciclo de frecuencia industrial esidntico.

STATFR es usualmente 50 Hz.

En el caso de los interruptores estadsticos, en donde se debe indicar el tiempomedio (Tmed) entre las columnas 15 a 24, es necesario no slo que este tiempomedio sea mayor que cero, sino que cualquier tiempo generado a azar por elprograma sea mayor que cero. Esto es porque tiempos negativos para el ATPcorresponden a la solucin del estado estacionario, en donde no es posiblecambiar el estado del interruptor. Para evitar este problema, simplemente hayque asegurarse que (Tmedio - A) sea mayor que cero, en donde A es unaconstante que depende del tipo de distribucin elegida:

A = SIGMAX para una distribucin Gausiana.

A = 3 para una distribucin uniforme. Tanto para un interruptor estadstico o sistemtico, la palabra especial

'STATISTICS' o 'SYSTEMATIC' debern ser ingresadas a partir de la columna55.

Si un interruptor tiene resistores de pre-insercin, el cierre de sus contactosauxiliares tambin puede modelarse con una distribucin normal.

Los interruptores estadsticos siempre estn abiertos en el estado estacionario (t

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8.3.1. REGLAS PARA LA ENTRADA DE DATOS.

El formato de la tarjeta de entrada de datos es el siguiente:1...2 3...8 9...14 55...64 80ITYPE BUS1 BUS2 MEASURING IOUT I2 A6 A6

A10 I1

Para indicar que un interruptor es de medicin, se deber tipear la palabraespecial 'MEASURING', a partir de la columna 55 de la tarjeta del interruptor.Los dems campos, excepto los correspondientes a los nombres de los nodos(columnas 3 a 14) y a la variable de salida (columna 80), debern dejarse enblanco.

8.4. IDEAS PARA LA SIMULACIN DE ALGUNOS FENMENOS

8.4.1. PRE-ARCO

Se denomina pre-arco al establecimiento de una corriente por el interruptor duranteel cierre y antes del contacto metlicos de los contactos. Durante la carrera de cierrade un interruptor, la tensin solicita el espacio entre contactos el mismo y puedeprovocar un pre-arco si la solicitacin excede la rigidez dielctrica entre electrodos.Por lo tanto el tiempo de cierre del interruptor debe ser ajustado (adelantado) a finde tener en cuenta el pre-arco.

Para transitorios de baja frecuencia, este fenmeno puede alterar la distribucinestadstica de tiempos de cierre del interruptor.

En transitorios de alta frecuencia, la corriente luego del pre-arco puede serinterrumpida (aunque esto depende del medio de extincin y del tipo de interruptorutilizado). La tensin entre contactos crecer nuevamente y una nueva rupturadielctrica puede ocurrir, dado que la distancia entre contactos est disminuyendo.Esto resulta en una sucesin de transitorios de alta frecuencia. La simulacin delpre-arco puede efectuarse con un interruptor TYPE 11 controlado por un sistemalgico modelado con TACS.

8.4.2. REIGNICIONES

Las reigniciones son fenmenos similares al pre-arco, excepto que ocurren durantela apertura del interruptor.

La rigidez dielctrica entre contactos aumenta durante la apertura, por lo que losfenmenos de reigniciones no son tan comunes como los de pre-arco. Sin embargo,de producirse, sus consecuencias son mayores, dado que la tensin de rupturacrecer mientras los contactos estn abriendo.

La simulacin de mltiples reigniciones puede simularse con el modelo de tiristor(interruptor TYPE 11), controlado por un sistema lgico modelado con TACS.

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Sin embargo, para la simulacin de una nica reignicin, basta con la utilizacin delmodelo de interruptor controlado por tensin. En este caso VFLASH es la tensinentre contactos del interruptor a la cual se producir la reignicin.

8.4.3. RESISTENCIA DE ARCO

Para la mayora de las aplicaciones la resistencia de arco puede no ser tenida encuenta.

Si se desea, se puede considerar una resistencia utilizando el modelo de resistenciavariable con el tiempo del tipo 91.

Otra alternativa la constituye la modelacin de la dinmica del arco con TACS. Talmodelacin representa generalmente al arco como una conductancia que decaeexponencialmente hasta cero a medida que se extingue el mismo.

Es posible modelar con TACS la ecuaciones que representan matemticamente alarco, pero en la prctica se presenta la dificultad de obtener los datos necesariospara los parmetros de tales ecuaciones.

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9. FUENTES

Las fuentes ms simples que forman parte de los sistemas elctricos de potenciason las fuentes de tensin y corriente, las cuales son funciones analticas deltiempo, f(t).El formato de la tarjeta de entrada de datos, el cual es aplicable a todos los tipos defuentes que se describirn en este captulo, es el siguiente:

1...2 3...8 9...10 11...20 21...30 31...40 41...50

51...60 61...70 71...80

ITY

Manual de ATP Para Inexpertos

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