摘 要：ATP（Alternative Transient Program）是电磁暂态计算程序（Electro-Megnetic Transient Program， EMTP）的免费分支，目前在电力系统暂态计算中受到普遍应用。在一些情况下，需要自己手工编写或处理ATP的输入和输出文件，或是进行批量相似仿真任务，由于人工操作过于费时费力，此时可能需要用外部程序控制调用ATP。这都要求了解输入、输出文件的格式。文章简要介绍了ATP的文件系统、输入文件和输出文件的格式，希望能够给ATP用户一些启发。
　　关键词：EMTP；ATP；文件系统；输入文件；输出文件
　　中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0069-02
　　1 概 述
　　电磁暂态计算程序（Electro-Megnetic Transient Program， EMTP）最初由美国帮纳维尔电力局（BPA）的Dommel博士和Mayer博士开发，在电磁暂态计算领域获得了很大成功。尔后，在最初的EMTP程序的基础上，又衍生出了一些不同的分支，常见的有PSCAD，EMTP-RV，EMTP-ATP等。其中，EMTP-ATP是免费的分支，国内常简称为ATP。
　　与EMTP一样，ATP算法的基础是贝杰龙（Bergeron）模型。其基本思想是把复杂的设备、元器件（例如变压器、线路等）等效为最基本的电源、电阻、电容、电感、传输线和开关元件，而该模型的核心就是把电容、电感和传输线等效成电阻和历史电流源的网络，历史电流源的取值由上一个仿真步长中的电流决定。由此可以把电路化成电源、开关和电阻的网络，方便求解。最终电阻网络的求解是用节点电压法。
　　除了以上基本元件类型以外，ATP还提供了功能更为强大的TACs模块和MODELs模块，能够实现高级用户对元器件自定义的需求，因此ATP对复杂问题的处理能力是很强大的。除此以外，对于电力系统中的一些设备，如电机、变压器、线路等，都有现成的模型，还往往提供多个模型供不同需求的用户选择，因此对普通用户而言，ATP也具有使用简单，容易上手的优点。
　　有时候用户需要自行编写或是修改ATP的输入文件，更常见的是读、处理输出文件。因此本文简要介绍了ATP输入文件的格式，详细介绍了输出文件的格式。希望对ATP用户能够有一些帮助。
　　2 ATP的文件系统
　　ATP用户常见的ATPDraw操作界面，如图1所示。
　　实际上，ATPDraw只是挪威的H？idalen博士所开发的用户界面，用于电路图的绘制并生成标准的ATP输入文件，并不包含ATP程序本身。ATP主程序一般是一个名为TpbigG（W/S）.exe的可执行文件，其语法为：
　　RUNTPG

　　其中，RUNTPG可以为用户自行定义的环境变量，指向Tpbig文件，也可以是Tpbig文件本身。
　　可以为BOTH或DISK，指明输出结果是同时输出于硬盘文件和对话窗口，或者仅输出于硬盘文件。是输入文件的文件名，一般扩展名为.atp。
　　

是输出文件的文件名，如果为S，则与输入文件的文件名相同，输出文件的扩展名为.pl4，如没有指定目录，则与Tpbig文件目录相同。
　　可以为-R，意为如果存在同名输出文件，则直接覆盖而不提示。比如：
　　TpbigG.exe BOTH DC4_1.S-R
　　意为在硬盘上写输出文件，并在屏幕上显示输出结果，输入文件为DC4_1.atp，输出文件为DC4_1.pl4，如果存在同名输出文件，则直接覆盖而不提示。
　　除了Tpbig文件以外，ATP目录下还有两个较重要的文件STARTUP和LISTSIZE，前者保存一些仿真所用到的常数变量如迭代精度等，后者保存了一些节点、支路数量上限等程序限制。
　　3 输入文件格式
　　输入文件是一个纯文本文件。文件中的每一行称为一个卡片，卡片这名称源于老式计算机的输入方式，一个卡片最多可以填写80个字符。其中，类似BEGIN NEW DATA CASE的大写字母语句的卡片是一些指令，其格式和内容都是固定的。大写字母C打头的为注释。/打头的是标识符，一些未用到的可以不写，但是其前后顺序是固定的。其他卡片都是仿真参数和电路参数。
　　紧接着BEGIN NEW DATA CASE卡片的是仿真参数，其中dT是时间步长，Tmax是仿真时长，其下面一行第一个是Print Freq.，其作用下面会有说明。/BRANCH部分是支路卡片，n1、n2是两端节点名称，R、L、C是电阻、电容、电感值，A、B是传输线的两个参数，leng是传输线的长度。/SWITCH部分是开关卡片，n1、n2同样是两端节点名称，Tclose和Top是开关的合、分时刻，Ie是截止电流。/SWITCH部分是电源卡片，由于ATP里面任何电源都是接地的，因此没有n2参数，Ferq是电源频率，Phase是初相角。/SWITCH部分是输出量。
　　ATP用户可能会遇到一情况，即需要对电路中一个参数进行反复的调整，如果次数较大，人工操作就比较费力。此时可以用外部程序修改该.atp文件，并调用Tpbig文件求解，然后读取输出文件。由于ATP使用FORTRAN编写，当修改该参数时，如是整数需要在后面加小数点，如是科学计数法，小数位不能超过2位，用大写E，比如1.5E5。
　　4 输出文件格式
　　ATP的输出文件，即.pl4文件的格式，如图2所示。
　　开头的部分以文本形式存储了仿真的的时间，紧接着的4个字节是电路的节点数，再紧接的三个四字节分别存储了输出电压的数量、输出电流的数量、以及TACs数。紧接的四个字节没有用处，再紧接的四个字节非常重要，它指出了数据区的开始位置。以上内容的字节长度都是固定不变的，除了文本格式的时间外，都是以32位整数的格式存储。
　　在下面是一些说明文字和输出电压、电流的命名信息。
　　首先是各个节点的名称，然后是每个输出电压对应的两个节点的编号，最后是每个输出电流对应的两个节点的编号。例如图中电流的编号为04、03，表示该电流是从上面所记录节点的第4个节点流出，流入第3个节点。
　　接下来是数据区，所有数据都是采用32位浮点数存储。从0时刻起，顺序为时间、各个输出电压、各个输出电流，然后是下一个时刻的各个值。即是说，如果输出电压为m个，输出电流为n个，那么最前面的1+m+n个数据即为0时刻对应的时间、各电压数据、各电流数据，紧接着的1+m+n个数据为第一个时间步长的数据，以此类推。
　　值得指出的是，ATP的输出中，除了数据文件.pl4文件以外，比较重要的还有日志文件即.lis文件，与输出文件名相同。该文件包含的信息可能对用户有用。文件内容包括LISTSIZE文件中的各个变量上限、.atp文件主要内容和其解析、各个节点间的连接情况、计算结果的概要（即每隔Print Freq.个时间步长记录一组数据）、节点流过的功率数据、输出数据的最大值和最小值等信息。如果运行出错，还会给出出错信息。不同版本的ATP，因为默认设置不同，该文件的内容可能不尽相同。
　　5 结 语
　　本文简要介绍了ATP的文件系统、输入文件和输出文件的格式，希望能够给ATP用户一些启发。
　　参考文献：
　　[1] 解广润.电力系统过电压[M].北京：水利电力出版社，1985.
　　[2] Dommel H.W. EMTP Theory Book[M].1986.
　　[3] CEUG. Alternative Transients Program （ATP） Rule book[M]. 1995.