El programa de transitorios electromagnéticos EMTP (ElectroMagnetic Transient Program), ó ATP (Alternative Transient Program), es un programa digital utilizado para simular transitorios electromagnéticos, electromecánicos y de sistemas de control en sistemas eléctricos polifásicos de potencia. Inicialmente fue desarrollado junto con otros programas, como alternativa digital del Analizador de Transitorios en Redes (TNA - Transient Network Analyzer). Posteriormente, durante un período de quince años, se lo ha ampliado considerablemente, resultando actualmente un programa de amplia difusión y utilización en todo el mundo.
El EMTP fue desarrollado a fines de la década del 60 por el Dr. Hermann DOMMEL, quien cedió el programa a la Boneville Power Administration (BPA). Desde entonces, el EMTP a sido expandido y distribuido bajo la dirección de la BPA. Algunos modelos han sido desarrollados dentro de la misma y otros han sido desarrollados por otras empresas y universidades.
Existen grupos formales de usuarios en todo el mundo. Periódicamente el grupo de usuarios Canadiense/Americano edita la revista "CAN/AM News", en la cual se tratan temas relacionados con el uso del programa y sus aplicaciones.
Los estudios que involucran el uso del EMTP/ATP, tienen objetivos encuadrados dentro de dos categorías. Una es el diseño, la cual incluye la coordinación de la aislación, dimensionamiento de los equipos, especificación de los equipos de protección, diseño de los sistemas de control, etc. La otra es la solución de problemas de operación, tales como fallas en los sistemas y análisis de los transitorios que normalmente ocurren en la operación del sistema. Una lista parcial de los casos típicos de estudio se indica a continuación :
TRANSITORIOS DE MANIOBRA: Estudios determinísticos y probabilísticos. Maniobra de reactores y transformadores. Maniobra de capacitores. Maniobra de interruptores.
IMPULSOS ATMOSFÉRICOS: Contorneos inversos. Impulsos inducidos. Ingreso de impulsos atmosféricos a subestaciones.
COORDINACIÓN DE LA AISLACIÓN: Líneas aéreas. Subestaciones. Subestaciones blindadas en SF6 (GIS). Selección y ubicación de descargadores.
SOLICITACIONES TORSIONALES DE EJES (POR ANALOGIA ELECTRO-MECANICA): Resonancia subsincrónica. Rechazo de carga.
SISTEMAS DE ALTA TENSIÓN EN CORRIENTE CONTINUA (HVDC): Sistema de control. Transitorios eléctricos. Armónicos.
COMPENSADORES ESTÁTICOS: Sistema de control. Sobretensiones. Armónicos.
FERRORESONANCIA
ANALISIS ARMÓNICO
ARRANQUE DE MOTORES
SISTEMAS DE CONTROL EN GENERAL
ANÁLISIS DE SISTEMAS DESBALANCEADOS
Esta es solo una lista parcial. Una de las mayores ventajas del EMTP/ATP es su flexibilidad para modelar sistemas, por lo tanto un usuario experimentado puede aplicar el programa a una gran variedad de estudios.
El usuario define el sistema a ser simulado interconectando los diversos componentes que constituyen el modelo del sistema. Los tipos de componentes que pueden ser utilizados son:
Resistencias, capacidades e inductancias concentradas. Estas pueden ser elementos monofásicos, o secciones p polifásicas consistentes en matrices R, C y L simétricas.
Modelos para representar líneas aéreas o cables, ya sea con parámetros distribuidos o con secciones pi. Se disponen de distintos tipos de modelos que permiten considerar las transposiciones, la variación de los parámetros con la frecuencia, etc.
Inductancias y Resistencias no lineales, como por ejemplo inductores no lineales para representar dispositivos con saturación magnética y descargadores de protección.
Llaves de diversos tipos que permiten representar interruptores, diodos, tiristores, etc.
Fuentes ideales de corriente y tensión, las cuales pueden ser sinusoidales de cualquier frecuencia, exponenciales, o cualquier otra especial definida por el usuario.
Máquinas sincrónicas, siendo posible modelar la parte eléctrica, mecánica y también sus dispositivos de control.
Modelo de máquina universal que permite representar máquinas sincrónicas, de inducción y de continua.
Sistemas de control. Las señales eléctricas medidas pueden ser transferidas a un programa auxiliar denominado TACS (Transient Analysis of Control System), donde se emula una computadora analógica y se calculan las variables de control que son retornadas a la red eléctrica principal. También se dispone de otro programa auxiliar denominado MODELS que cumple similares funciones.
El dimensionamiento del programa es variable de tal manera que, de ser necesario, es posible ajustarlo a las necesidades de cada tipo de problema.
Las entradas del programa consisten en el intervalo de tiempo para el cálculo, el tiempo máximo de simulación, las variables de salida deseadas y los datos del modelo. El modelo puede armarse con un programa adicional denominado ATPDRAW, el cual actúa como un preprocesador de los datos, permitiendo ensamblar los distintos componentes del modelo en forma gráfica.
Los datos de entrada requeridos por el EMTP/ATP son diferentes y superiores en cantidad que los necesarios para otros programas tales como flujo de carga, cortocircuito y estabilidad. Esto se debe a que el EMTP/ATP utiliza modelos más detallados que dichos programas, para poder simular en forma precisa los transitorios de alta frecuencia que ocurren durante cortos períodos de tiempo. Para facilitar la entrada de datos, existen programas auxiliares que ayudan al usuario en la entrada de los datos de líneas, cables, transformadores, etc.
Como resultado de la simulación, el EMTP/ATP provee las tensiones de barra, corrientes de ramas, energía, variables de máquina, variables de control, etc. Estos valores pueden ser graficados y/o impresos como función del tiempo y almacenados en archivos para su posterior tratamiento. También se dispone de la impresión de los valores máximos y mínimos de las variables y del tiempo al cual ocurren.
Una solución de estado estacionario es realizada antes de la simulación transitoria para definir las condiciones iniciales, y esto puede ser también una útil herramienta de estudio en sí misma. Todas las tensiones, corrientes y potencias de estado estacionario son determinadas para todos los nodos de la red. También se dispone de una opción de barrido en frecuencia de las fuentes que permite realizar estudios de armónicos en el sistema eléctrico.
Dada la magnitud del programa, hasta hace poco tiempo solo era posible correrlo sobre grandes computadoras, debido a los requerimientos de CPU y memoria necesarios. Esta es la razón por la cual inicialmente solo eran usuarios del mismo, las grandes empresas y universidades que tuvieran acceso a centros de cómputos.
En la actualidad existe una versión del EMTP/ATP para computadoras personales. Este cambio en el soporte computacional, lo hace accesible a un mayor número de usuarios, siendo previsible un uso cada vez mayor del programa durante los próximos años.
El EMTP/ATP no es un programa comercial, su distribución es gratuita. Las sucesivas versiones del programa y toda la información relacionada con el mismo (manuales y diversas publicaciones) es recibida y distribuida por los comités de usuarios.
En nuestro país, el Comité Argentino de Usuarios del EMTP (CAUE) está conformado por numerosos miembros, entre los que se cuentan empresas de energía y universidades.
El ingreso como miembro al comité es gratuito y permite acceder al programa y a toda información referente al mismo.
El objetivo primordial que persigue el CAUE, es el intercambio de información entre sus miembros, como así también de experiencias relacionadas con su utilización a través de cursos, seminarios, etc.
Junio 2003