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Einführung in DIgSILENT PowerFactory DSE/ISN WS 19/20
Ansprechperson: Sebastian Liemann
Einführung in DIgSILENT PowerFactory
22.10.2019
HINWEIS: Wenn PowerFactory auf Englisch eingestellt ist, ändern sich die Bezeichnungen der
Befehle, Objekte und Schaltflächen. Am Ende dieser Beschreibung gibt es eine Übersetzung der
meistverwendeten Ausdrücke
1 Grundlagen PowerFactory Das Berechnungsprogramm PowerFactory von DIgSILENT ist ein rechnergestütztes Planungs- und
Entwicklungswerkzeug zur Analyse von elektrischen Übertragungs-, Verteil- und Industrienetzen. Es
wurde als ein integriertes, interaktives Software-Paket mit einem reichhaltigen Funktionsumfang
entwickelt, das zur Analyse von elektrischen Energieversorgungssystemen und deren Steuerungs- und
Regelungsprozessen dient, um allen Anforderungen in den Bereichen Planung und
Betriebsoptimierung gerecht zu werden.
1.1 Erstellung eines Projektes 1. Datei Neu Projekt
2. Definition des Netzes und der Nennfrequenz
3. Übersicht des Netzes
1.2 Datenmanager und Netzmodell-Manager Anzeige der Daten und die Organisation dieser in einer „Browseroberfläche“. Benutzeraktionen die in
der Netzgrafik durchgeführt werden, werden auch im Datenmanager dargestellt. Man kann ähnliche
Modelle oder Betriebsmittel mithilfe von Strg+c und Strg+v duplizieren und entsprechend anpassen.
Der Netzmodellmanager ist eine übersichtliche Ansicht aller berechnungsrelevanter Objekte mit der
Möglichkeit diese zu filtern und zu verändern. Hierbei sind im unteren Teil des Managers dieselben
Reiter wie beim Erstellen der Daten in der Netzgrafik oder dem Datenmanager. Unter flexible Daten
können die Lastflussdaten definiert werden die für die Untersuchungen relevant sind. Blaue Daten sind
dabei immer die Daten, die aus der letzten Lastflussberechnung kommt.
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
1.3 Hilfe und Technische Referenzen Für eine schnelle Hilfe steht ein umfassendes Benutzerhandbuch zur Verfügung. Entweder zu finden
unter Hilfe Benutzerhandbuch oder bei speziellen Fragen in dem jeweiligen Fenster F1 drücken.
Ebenfalls wichtig sind die Technischen Referenzen um Informationen zu den einzelnen Betriebsmitteln
wie z.B. Trafos, Synchronmaschinen oder statischen Generatoren zu erlangen, aber auch um wichtige
Input- und Output-Parameter von den Betriebsmitteln oder Messgeräten zu finden.
Beispiel Frequenzmessung:
Hierbei ist zu sehen, dass man sowohl die Frequenz in p.u. als auch in Hz als Ausgang des
Frequenzmessgeräts erlangen kann. Lediglich die Benennung in den dynamischen Modellen
entscheidet darüber.
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
1.4 Übersicht der PowerFactory-Oberfläche Bei einem neu angelegten Projekt wird dieses und der Berechnungsfall automatisch aktiviert, und eine
leere Netzgrafik wird angezeigt.
In dieser Abbildung sind folgende Teile des Arbeitsbereichs zu sehen:
1. Die Hauptmenüleiste als die erste Zeile des Fensters.
2. Die Hauptsymbolleiste unmittelbar darunter. Sie enthält ein Listenfeld, das alle verfügbaren
Berechnungsfälle anzeigt. Wenn man in dieser Liste einen anderen Berechnungsfall auswählt,
erfolgt ein Wechsel zu diesem Berechnungsfall. Wenn aus Platzgründen nicht alle
Schaltflächen im Fensterbereich angezeigt werden können, wird diese Symbolleiste mit
kleinen Pfeil-nach-oben- und Pfeil-nach-unten-Schaltflächen dargestellt, über die sich die
restlichen Schaltflächen anzeigen lassen.
3. Die lokale Symbolleiste des Grafikfensters - gleich unterhalb der Hauptsymbolleiste - mit ihren
Schaltflächen. Diese Symbolleiste wird ebenfalls mit Pfeilschaltflächen angezeigt, über die
weitere Schaltflächen sichtbar gemacht werden können, wenn das Fenster für die Anzeige aller
Schaltflächen zu klein ist. Die in dieser Symbolleiste verfügbaren Symbole hängen vom Inhalt
des angezeigten Fensters ab. In diesem Fall ist es das Grafikfenster mit dem Netzdiagramm.
4. Das leere Fenster mit Netzgrafik und Zeichenraster, wobei die Koordinaten der Grafikelemente
mittels Fangfunktion abgegriffen werden können, wenn diese Option aktiviert ist.
5. Die Projektübersicht. Es zeigt eine Übersicht des Projekts und erleichtert dem Anwender den
Zustand des Projekts zu sehen und erlaubt einen schnellen Zugriff auf die Projektdaten. Falls
das Fenster nicht angezeigt wird, kann es über Fenster Projektübersicht (s. Haupt-
menüleiste) geöffnet werden.
6. Die Zeichnungssymbolleiste, die sich im angedockten Zustand rechts vom Grafikfenster
befindet.
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7. Das Ausgabefenster, welches das weiße Fenster unterhalb des Grafikfensters ist. Im
Ausgabefenster werden Textnachrichten und Textberichte sowie aktive Verknüpfungen (Links)
angezeigt, um Fehler im Datenmodell aufzuspüren und zu beseitigen.
8. Die Statusleiste (unterhalb des Nachrichten-Ausgabefensters) für Rückmeldungen über den
aktuellen Status von PowerFactory. Die Statusleiste gibt beispielsweise die Position des
Cursors im Grafikfenster oder aber im Ausgabefenster an. Sie zeigt auch den Namen des
gerade aktiven Projekts an.
9. Das Navigationsfenster. Es zeigt dem Nutzer eine Übersicht über die gesamte Netzgrafik in
einem kleinen Fenster.
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
2 Betriebsmittel(-typen) in PowerFactory PowerFactory hat eine breite Auswahl an definierten Betriebsmitteltypen für Leitungen, Trafos und
Synchron- bzw. Asynchronmaschinen. Diese sind in der Globalen Bibliothek unter Typen
Betriebsmittelname zu finden.
Es können auch eigene Betriebsmitteltypen angelegt werden indem unter der lokalen Bibliothek
Betriebsmitteltypen-Bibliothek ein neuer Typ (siehe Abbildung) angelegt wird. Hierbei können dann
Basisdaten hinterlegt werden wie die Nennspannung und der Nennscheinleistung, aber auch
Bemessungsstrom und die spezifischen Parameter für z.B. Leitungen.
3 Lastflussrechnung Um den Betrieb und die Regelung von Energieversorgungssystemen zu prüfen und zu bewerten, sind
die folgenden Aspekte von großer Bedeutung:
Sind die Spannungen einer jeden Sammelschiene in dem System annehmbar?
Wie ist die Auslastung der verschiedenen Betriebsmittel in dem System (Transformatoren,
Übertragungsleitungen, Generatoren usw.)?
Wie kann ich den bestmöglichen (sicher, zuverlässig und wirtschaftlich) Betrieb des Systems
erreichen?
Weist das System eine oder mehrere Schwachstellen auf? Wenn ja, wo befinden sich diese
Schwachstellen und welche Gegenmaßnahmen kann ich ergreifen?
Auch wenn man berücksichtigt, dass die obigen Fragen nur bei der Analyse des Verhaltens von bereits
vorhandenen Energieversorgungssystemen auftreten, lassen sich dieselben Fragen jedoch auch
formulieren, wenn zukünftige Systeme oder Ausbaustufen eines bereits vorhandenen Systems
analysiert werden müssen. Beispielsweise, wenn die Auswirkungen der Inbetriebnahme bzw.
Ausfall/Abschaltung einer Übertragungsleitung oder eines Kraftwerks bewertet werden müssen.
Weiterhin sind die oben genannten Fragestellungen auch für zukünftige Netze mit einem hohen Anteil
erneuerbarer Energien in den Verteilnetzen von großer Bedeutung. So können diese Anlagen in
bestehende Netze integriert und deren Einfluss mit Lastflussberechnungen veranschaulicht werden.
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Eine Lastflussberechnung kann aus dem Hauptmenü (Berechnung → Lastfluss→ Lastfluss …), mit dem
Shortcut (Strg +) F10 oder durch Anklicken des eingekreisten Symbols in der Abbildung gestartet
werden. Daraufhin wird der Lastfluss-Befehlsdialog geöffnet, wie in Abbildung 1 gezeigt ist.
Dieser Befehlsdialog bietet verschiedene Optionen für die Lastflussberechnung.
Die Standard Einstellungen für eine Lastflussberechnung berücksichtigt folgende
Optionen:
o Berechnungsmethode = AC-Lastfluss, symmetrisch, Mitsystem.
o Temperaturabhängigkeit: Leitungs-/Kabel-Widerstände = ...bei 20 ∘C
o Aktivieren Sie die Option Berücksichtige Wirkleistungsgrenzen
o Deaktivieren Sie alle anderen Optionen auf der Seite Grund-Optionen.
o Auf der Seite Wirkleistungsregelung: Setzen Sie die Wirkleistungsregelung
entsprechend der Sekundärregelung
Durch Bestätigung von Ausführen wird die Lastflussberechnung durchgeführt
Abbildung 1: Dialogfenster Lastflussberechnung
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4 Kurzschlussrechnung Energieversorgungssysteme sind für einen zuverlässigen und sicheren Netzbetrieb ausgelegt. Um dies
jederzeit gewährleisten zu können ist der adäquate Umgang mit Kurzschlüssen entscheidend. Generell
ist das System so ausgelegt, dass es nicht zu Kurzschlüssen kommen sollte. Dies kann allerdings durch
z.B. einen in die Leitung fallenden Baum oder dem Ausfall von Betriebsmittel nicht immer garantiert
werden.
Einer der vielen Anwendungsberieche einer Kurzschlussberechnung stellt die Prüfung der
Bemessungsgrößen von Betriebsmitteln in der Planungsphase des Netzes dar. Hier sind die maximal
und minimal zu erwartenden Ströme für die Auslegung der Schutzeinrichtungen von großer
Bedeutung. Entscheidend ist dabei die Kurzschlussleistung Sk. Dies ist im physikalischen Bezug keine
tatsächliche Leistung, da für die Berechnung Größen verwendet werden die nicht gleichzeitig
auftreten. Dies ist zum einen der Kurzschlussstrom Ik und zum anderen die Nennspannung Un welche
zum Zeitpunkt eines Kurzschlusses nicht anliegt. Die Kurzschlussleistung ist somit eine
Bemessungsgröße, um die Beanspruchung einer elektrischen Anlage und dabei insbesondere das
Schaltvermögen von Leistungsschaltern zu quantifizieren. Ein Leistungsschalter muss dabei über eine
über der Kurzschlussleistung liegende Ausschaltleistung verfügen, um im Kurzschlussfall sicher und
ohne Schäden am Schalter den Stromfluss trennen zu können. Für die Berechnung gibt es verschiedene
Methoden (IEC 60909/VDE 0102 oder IEC 61363) die man in PowerFactory entsprechend auswählen
kann.
Darüber hinaus kann die Kurzschluss-Berechnungsfunktion von PowerFactory sowohl Einfach- als auch
Mehrfachfehler von nahezu unbegrenzter Komplexität simulieren. Zusammenfassend lässt sich sagen,
dass neben Lastfluss-Berechnungen die Kurzschlussberechnung eine der am häufigsten
durchgeführten Berechnungen im Umgang mit elektrischen Netzen ist. Sie kommt sowohl bei der
Netzplanung als auch beim Betrieb des Netzes zur Anwendung.
Für die Durchführung einer Kurzschlussberechnung in PowerFactory gibt es verschiedene
Möglichkeiten:
Berechnung Kurzschluss Kurzschlussberechnung
(Strg +) F11
Eingekreistes Symbol in der Abbildung
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Im sich öffnenden Dialogfenster der Kurzschlussberechnung können sowohl die Berechnungsmethode
als auch der Typ des Kurzschlusses (3 phasig, 1 phasig, …) ausgewählt werden. Wie bereits erwähnt
können für die Schutzauslegung sowohl die minimalen als auch die maximalen Kurzschlussströme
berechnet werden.
Weiterhin können die Fehlerklärungszeit und die Kurzschlusszeit ausgewählt werden. Die
Kurzschlussberechnung kann sowohl für Kurzschlüsse an allen Knoten als auch an einer bestimmten
Sammelschiene durchgeführt werden.
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5 Dynamische Simulationen Die in DIgSILENT PowerFactory verfügbaren Funktionen zur Durchführung einer transienten Simulation
können das dynamische Verhalten von kleinen Systemen ebenso wie von großen elektrischen
Versorgungsnetzen im Zeitbereich analysieren. Diese Funktionen ermöglichen somit eine detaillierte
Modellierung von komplexen Systemen wie beispielsweise Industrienetzen sowie großen
Übertragungsnetzen unter Berücksichtigung von elektrischen und mechanischen Parametern.
Ausgleichsvorgänge, Stabilitäts- und Regelungsprobleme stellen in der Planungs- und Entwurfsphase
und auch während des Betriebs moderner Energieversorgungssysteme wichtige Kriterien dar.
Berechnungen, die elektromagnetische Ausgleichsvorgänge und verschiedene Aspekte der Stabilität
beinhalten, können mit Hilfe von Simulationen im Zeitbereich für unterschiedliche Zeiträume oder
mittels Werkzeugen zur Analyse des dynamischen Verhaltens oder des Kleinsignalverhaltens eines
Netzes durchgeführt werden, wobei (beispielsweise) die Eigenwert-Analyse zur Anwendung kommt.
Durchführung dynamischer Untersuchungen:
Zuerst muss im Drop-down-Menü RMS/EMT-Simulation ausgewählt werden
Daraufhin müssen die Anfangswerte bestimmt werden
o Hier kann ebenfalls u.a. die Schrittweite der folgenden Simulation eingestellt werden
o Weiterhin sollte die Verifizierung der Anfangsbedingungen immer erfolgen
Im nächsten Schritt wird die
Simulation gestartet und die Dauer
dieser definiert
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
5.1 Ereignisse definieren Für Stabilitätsuntersuchungen können verschiedene Arten von Ereignisse definiert werden. Hierzu
gehören Ausfall-, Kurzschluss- und Lastereignisse. Darüber hinaus können auch Parameterereignisse
definiert werden mit denen bspw. Parameter in DSL-Modellen gesetzt werden können.
Für Lastsprünge gibt es die Option mit Hilfe eines Lastereignisses die Wirk- und/oder Blindleistung
einer Last um einen Prozentwert ihrer initialen Leistung sprunghaft oder in einer Rampe zu verändern.
Es kann aber auch mit einem
Parameterereignis ein gewisser Wirk- und
Blindleistungswert vorgegeben werden.
Hierzu wird der Parameter Pext bzw. Qext
auf die entsprechende Leistung gesetzt.
Dabei muss die zu verändernde Last unter
Element ausgewählt werden. Der Zeitpunkt
des Ereignisses kann im oberen Teil
angegeben werden.
5.2 Ergebnisse definieren Um Ergebnisse an bestimmten Betriebsmitteln oder aus Kraftwerksmodellen zu erhalten, müssen
„Messgeräte“ diese Größen mit aufzeichnen. Zur Definition dieser Messgrößen müssen die
Anfangswerte (bzw. Lastfluss) berechnet sein. Dann kann man auf zwei Arten die Ergebnisvariablen
definieren:
1. Rechtsklick auf das gewünschte Objekt/Betriebsmittel Definiere Ergebnis für RMS/EMT-
Simulation in dem neu geöffneten Fenster Doppelklick auf das Element Auswahl der
Variablen (Achtung, bei DSL-Modellen zwingend bei Signalen und Berechnungsparametern
schauen)
2. In der Menüleiste die Übersicht öffnen für die Ergebnisvariablen Neues Objekt
Betriebsmittel auswählen danach gleiches Vorgehen wie oben
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5.3 Graphen erstellen Um die Ergebnisse entsprechen abzubilden, können die definierten Ergebnisse in Graphen dargestellt
werden. Hierzu kann ein neues Diagramm eingefügt werden. Hierzu kann unter Einfügen
Diagramm ein neues Blatt erstellt werden. Man kann dann die Anzahl der Graphen auswählen und
bestätigen. Zur Auswahl der gewünschten Signale Doppelklick auf Element Auswahl des
Elements bzw. der Elemente Doppelklick auf Variable Auswahl der Variable (Mehrfachauswahl
möglich, auch mit gedrückter Strg-Taste) Definition von Farbe, Dicke und Linientyp
Automatische Skalierung mithilfe
Weiterhin ist ein Export in verschiedene Datenformate möglich um die Ergebnisse
z.B. mit tikz schön darzustellen.
5.4 DIgSILENT Simulation Language (DSL) Ein DSL-Modell ist immer hierarchisch aufgebaut. Übergeordnet wird ein Frame/Verdrahtungsplan
bzw. zusammengesetztes Modell definiert. In diesem werden Einschübe bzw. Slots eingefügt welche
als Platzhalter für verschiedene Elemente zu verstehen sind die später in der zweiten Ebene den
Einschüben zugewiesen werden. Neben Regelstrukturen in der nächsten Ebene können den
Einschüben auch Messgeräte oder Betriebsmittel (Synchrongeneratoren, Statische Generatoren bzw.
auch Lasten usw.) zugeordnet werden. Eine Übersicht der Struktur ist in der folgenden Abbildung
dargestellt. Hierbei sind die fett gedruckten Bezeichnungen die in PowerFactory verwendeten.
Frame/Verdrahtungsplan/Zusammengesetztes Modell
Regelstrukturz.B. Statischer
Generator
Messgeräte
Messgeräte
PI-Reglerfist
fsoll
Blockschaltbild/Allgemeines Modell
Einschub
Block
Für die Erstellung eines Blockschaltbilds muss eine neue Seite erzeugt werden. Im unteren Bereich
Rechtsklick auf das Netz Seite einfügen Neue Seite erzeugen
Blockschaltbild/Verdrahtungsplan auswählen Ausführen
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
Beispiel Kraftwerk: Wenn man ein Kraftwerk als DSL-Modell aufbauen möchte, muss man sich zuerst
eine Art Bauplan anlegen und überlegen welche Bauteile wo eingebaut werden und wie miteinander
verdrahtet werden. Dies ist der sogenannte Frame. So muss Platz frei gehalten werden für die
verschiedenen Messgeräte und Regler (z.B. Primär- und Spannungsregler) sowie für die
Synchronmaschine.
Für diese Einschübe müssen manuell Eingangs- und Ausgangswerte definiert und zugewiesen werden.
Daraufhin werden die einzelnen Elemente entsprechend miteinander verbunden. Hierzu sollten die
dahinterliegenden Regler schon grob feststehen um später unnötige Arbeit zu vermeiden. Nach dem
Verdrahten bzw. nachträglichen Anpassungen sollte jedes Mal das Modell neu gezeichnet werden.
Dazu diese Schaltfläche im oberen, linken Bereich nutzen. Für eine Fehlersuche sollte bei jeder
Verbindung geprüft werden, ob der Eingang und der Ausgang mit dem richtigen Element verbunden
ist (Doppelklick auf die Verbindung).
In der nächsten Ebene, dem Blockschaltbild bzw. allgemeinen Modell, können dann Regler (z.B.
Spannungs- oder Primärregler) entwickelt werden. Diese können mit Blöcken sehr verschieden
aufgebaut sein. In der folgenden Abbildung ist beispielhaft ein Primärregler dargestellt, der sich aus
verschiedenen Blöcken und Summationen zusammensetzt.
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
Für die Erzeugung eines solchen Reglers steht eine große Variation von Standardmodellen (PID-Regler,
Konstanten und viele weitere) zur Verfügung. Es besteht außerdem die Möglichkeit eigene Skripte zu
schreiben. Hierzu kann ein neuer Projekttyp definiert werden (Doppelklick auf eingefügten Block
Neuer Typ Neuer Projekttyp).
Neben den Eingangs- und Ausgangsgrößen können hier Parameter („Ansprechbar“ über
Parameterereignisse) definiert werden, die über eine Verknüpfung im Datenmanager modellspezifisch
vorgegeben werden können. Außerdem gibt es für Integral- bzw. Differentialrechnungen
Zustandsgrößen (diese sollten immer auf den Eingang des Blocks initialisiert werden) und interne
Variablen die für interne Rechnungen verwendet werden können.
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
Verknüpfung der Modelle im Datenmanager:
Für die Verknüpfung der erzeugten DSL-Modelle mit z.B. einem Synchrongenerator oder einer Last,
muss im Datenmanager ein Zusammengesetztes Modell erzeugt werden. Hierzu wird unter
Projektname Netzmodell Netzdaten Netz ein neues Objekt eingefügt.
Für einen Verdrahtungsplan muss ein Zusammengesetztes Modell erzeugt werden, welches dem
Verdrahtungsplan zugewiesen bekommt. Es wird eine Übersicht mit den Einschüben erzeugt.
Im Unterordner des zusammengesetzten Modells werden dann allgemeine Modelle hinzugefügt,
welche den Blockschaltbildern entsprechen. Weiterhin können dort die benötigten Messgeräte
hinzugefügt werden. Diese werden dann den Einschüben zugeordnet. Somit können auch
verschiedene Arten von Reglern implementiert werden, die unterschiedliche Kraftwerkstypen
abbilden. In der unten stehenden Abbildung sieht man verschiedene ausgewählte Standardmodelle
für Spannungs- und Primärregler als auch für den Übererrregungsschutz und dem Power System
Stabilizer, die je nach Kraftwerk gewählt werden können. Dabei gibt es z.B. für Gas-, Kohle- oder
Wasserkraftwerke unterschiedliche Regler die ausgewählt werden können (z.B. Primärregler: TGOV3
für ein konv. Kohlekraftwerk und HYGOV für ein Wasserkraftwerk).
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Für die detaillierte Darstellung eines Kraftwerks können darüber hinaus noch Parameter angepasst
werden. Diese Parameter werden vorher in den Blöcken definiert und können auch mit
Beschreibungen und empfohlenen Werten ergänzt werden.
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5.4.1 DSL-Standardfunktionen
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5.4.2 Spezielle DSL-Funktionen
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6 Übungsaufgabe Einführung PowerFactory
6.1 Aufbau eines 3-Knoten-Netzes
Bitte die im moodle bereitgestellte Projektvorlage importieren & aktivieren
o Achtung: manchmal geht die Dateiendung verloren. Hier einfach ein .pfd hinter den
Dateinamen hängen
Sammelschiene A per Drag & Drop aus dem rechten Bereich einfügen
o Wählt hierfür eine normale Sammelschiene (kein System) es werden automatisch
die benötigten Schalter hinzugefügt und bei einfügen eines Betriebsmittels kann das
anzuschließende Feld ausgewählt werden
o Nennspannung Unenn = 380kV setzen
Kopieren von Sammelschiene A und einfügen als B und C
Verbindungsleitungen zwischen den eingefügten Sammelschienen A B und A C ziehen
o Betriebsmitteltyp zuweisen: Doppelklick auf die Leitung Typ Dropdown-Menü
öffnen Projekttyp auswählen Leitungstyp HVAC OHL 380kV
Pfad des Betriebsmitteltypen: Datenmanager Datenbank Benutzername
3-Knoten-Netz Bibliothek Betriebsmittelbibl. HVAC OHL 380kV
o Länge der Leitungen: A B: 100km A C: 50km
o Erzeugt die grafische Anordnung entsprechend der Leitungslänge
An den Sammelschienen B und C allgemeine Lasten per Drag & Drop hinzufügen
o Lastflussangaben für beide Lasten: 100 MW
Externe Netzeinspeisung am Knoten A hinzufügen
o Tipp: Rechtsklick auf das Symbol -> „An der Sammelschiene spiegeln“
Datenmanager Betriebsmittel anschauen Betriebsmittel filtern
6.2 LF-Rechnungen (Shortcut STRG + F10)
Einstellung des externen Netzes:
o Feste Leistungsabnahmen, d.h. das externe Netz liefert eingangsseitig die benötige
Wirk- & Blindleistung der Lasten und des Netzes
o Lastflusseinstellungen wie in Kapitel 3 beschrieben einstellen
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Aufgabe:
o Untersucht den Spannungsfall in Abhängigkeit der Leitungslänge und die
Leistungsabnahme indem die Lasten schrittweise auf 1000MW gestellt werden
o Untersucht ebenfalls unterschiedlichen Blindleistungsbezug der Lasten
o Beobachtet hierbei ebenfalls die folgenden Aspekte:
Auslastung der Leitungen
Knotenspannungen
Leistungsverluste im Netz
o Darstellung der Ergebnisse im Daten- bzw. Netzmodellmanager (Blaue Reiter)
6.3 KS-Rechnungen
Im nächsten Schritt soll das erzeugte Netz mit einer KS-Rechnung analysiert werden. Hierzu
wählt Sammelschiene B aus und simuliert einen Kurzschluss an dieser Rechtsklick
Berechne Kurzschluss
Berechnet danach die Kurzschlussleistung an jedem Knoten Im Dialog der sich öffnet wenn
Kurzschlussberechnung geklickt wird Fehlerort Alle Sammelschienen auswählen
o Kurzschlussleistung des externen Netzes kann unter dem Reiter VDE/IEC Kurzschluss
entsprechend eingestellt werden und ist so auch nach den Berechnungen
wiederzufinden
Ergänzt eine Leitung zwischen den Knoten B und C, um den Kreis zu schließen (ebenfalls 50km
Länge) und eine höhere Vermaschung zu erzielen
o Was geschieht mit der Kurzschlussleistung durch die Vermaschung?
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
6.4 Dynamisches Kraftwerksmodell
Für die dynamische Stabilitätsuntersuchung soll ein Lastsprungereignis definiert werden:
o Definition eines Lastausfalls Schaltereignis Graph mit Plus klicken damit man
Ereignis hinzufügen kann oder Rechtsklick auf Last Definiere Schalterereignis
Variablen zur graphischen Darstellung auswählen:
o Rechtsklick auf Sammelschiene A Definiere Ergebnis RMS Sim Doppelklick auf
Symbol Frequenz und Spannung an der Sammelschiene A definieren
o Hinweis: Vor der Definition immer einen Lastfluss durchführen
Einfügen der grafischen Ausgabe:
o Virtuelles Anzeigeinstrument einfügen: Einfügen Diagramm Kurvendiagramm
o Variablen darstellen: Element auswählen „Sammelschiene“ Variablen auswählen
(ggfs. Farbe und Strichart ändern)
Dynamische Simulation starten:
o Was fällt bezüglich der Spannung und der Frequenz auf?
o Wie ist dieses Verhalten zu erklären?
Ersetzt das starre Netz am Knoten A durch eine Synchronmaschine
o Typ aus der Projektbibliothek auswählen
Führt erneut eine dynamische Simulation durch
o Wo liegt der Unterschied zum starren Netz? Wie ist dies zu erklären?
o Was ist der Lösungsansatz für die Regelung der Frequenz?
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
Für die Implementierung eines Kraftwerkmodells im Projektmanager im Ordner Netz ein neues
Element erzeugen:
o Wählt hierzu ein Zusammengesetztes Modell aus und nennt dieses Kraftwerk A
o Weist einen Verdrahtungsplan zu
SYM Frame_no droop aus der lokalen Bibliothek „Benutzerdefinierte Modelle“
auswählen
o Als nächsten Schritt sollen die Reglermodelle hinzugefügt werden:
Erzeugt ein neues Objekt Allgemeines Modell (im Unterordner von
Kraftwerk A anlegen)
Führt dies jeweils für den Spannungs- und dem Frequenzregler durch und
wählt aus dem lokalen Ordner „Betriebsmitteltypen-Bibliothek“ SEXS und
TGOV1 als Modell aus
o Kraftwerksmodell bearbeiten: im Datenmanager Doppelklick bzw. Rechtsklick
Bearbeiten
Sym Slot: Synchronmaschine auswählen
Einschübe aktualisieren, Regler sollten erscheinen
Auch manuelle Zuweisung möglich durch Doppelklick auf die Einschübe (bei
eigenen Modellen sehr zu empfehlen um Fehlern vorzubeugen)
Führt erneut eine dynamische Simulation durch
o Parameter werden jetzt ausgeregelt, Werte werden eingehalten
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7 Primär- Sekundärregelleistung einer dezentralen
Erzeugungsanlage
Hinzufügen eines statischen Generators an Sammelschiene B (Sn = 125 MVA, cos(phi) = 0.8)
Im Lastflussfall soll die Anlage keine Wirk- oder Blindleistung einspeisen
Erzeugen eines neuen Verdrahtungsplans
Einfügen von insgesamt 3 Einschüben für ein Frequenzmessgerät, einen Regler und einen
Slot für den statischen Generator
o Ein- und Ausgangsgrößen benennen (Vorsicht bei dem Unterschied zwischen Fmeas
und fmeas)
o Eingangssignal für den statischen Generator lautet id_ref und ist in p.u-. angegeben
Anschließend wird ein neues Blockschaltbild erzeugt für den Primär- und Sekundärregler der
dezentralen Anlage
o Erstellen eines Blocks mit einer Konstanten wo mittels eines Parameters die
Sollfrequenz vorgegeben werden kann, einem Block für einen PI-Regler und einem
Summationspunkt
o Hierzu unter Globale Bibliothek Dynamische Modelle Makros
PI(D) Controllers
Signals
die entsprechenden Standardblöcke auswählen
o Der PI-Regler sorgt mit seinem P-Anteil für die Primärregelung der I-Anteil für die
Sekundärregelung
Festlegen der Initialisierungsbedingungen und den Parameterdefinitionen:
o Doppelklick in den freien Raum des Blockschaltbildes in dem geöffneten Fenster
unter Gleichungen die Anfangswerte und Parameter definieren
inc(x)= id_ref
vardef(K)=‘p.u.‘;‘Verstärkungsfaktor‘
vardef(Ti)=‘s‘;‘Zeitkonstante Integrierer‘
vardef(Fsoll)='Hz';'Sollfrequenz'
Übergang zum Datenmanager
o Öffnen des Datenmanagers
o Neues Objekt im Unterordner „Netzmodell Netz“ erzeugen
o Zusammengesetztes Modell auswählen und DEA B nennen
o Zuweisung des erstellten Verdrahtungsplans aus der Projektbibliothek
o Im Unterordner des zusammengesetzten Modells ein Allgemeines Modell für den
erstellten Regler erzeugen
o Ein PLL-Messgerät einfügen im Unterordner des zusammengesetzten Modells
Neus Objekt Weitere Netzelemente (Elm*) Phase Measurement Device PLL
Zuweisung vom statischen Generator, Regler und Messgerät an die Einschübe
o Rechtsklick auf das zusammengesetzte Modell Bearbeiten Einschübe zuordnen
Erstellen eines Kurvendiagramms für die Wirkleistung der dezentralen Erzeugungsanlage
sowie der Frequenz
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Ansprechperson: Sebastian Liemann
Erprobung verschiedener Parametrierungen für K und T des PI-Reglers. Fsoll wird auf 50 Hz
gesetzt
o Doppelklick auf das Allgemeine Modell mit dem Regler Variation der Parameter
Was passiert, wenn Ti auf einen sehr großen Wert gesetzt wird?
Hinzufügen einer Messverzögerung von 100ms
o Eingangssignal des Reglers wird mit einem PT1-Glied verbunden (in dem eine
Zeitkonstante gesetzt werden kann mit dem Verstärkungsfaktor 1) und dann erst an
den Summationspunkt weitergegeben
o Hierzu für den neuen Block unter Globale Bibliothek Dynamische Modelle
Makros Filters Low Pass Filter das PT1-Glied auswählen
o Im Block der Messverzögerung die Variablen des PT1-Gliedes auf die Namen Tmess
und xmess setzen
o Den neuen Zustand initialisieren und die Variable definieren (s.o.)
vardef(Tmess)='s';'Messverzögerung'
inc(xmess) = Fmeas
o Unterschiedliche Werte für Tmess ausprobieren und die Frequenzverläufe
vergleichen
8 Befehle, Schaltflächen und Objekte in Deutsch und Englisch
Deutsch Englisch
Allgemeine Last General Load
Allgemeines Modell Common Model
An der Sammelschiene spiegeln Flip at Node
Benutzerdefinierte Modelle User defined Models
Berechnungsfall Study Case
Betriebsmitteltypen-Bibliothek Equipment Type Library
Block Block Reference
Blockschaltbild Block Definition
Diagramm Plot
Einschübe Slot
Externes Netz External Grid
Kurvendiagramm Curve Plot
Leitung Line
Sammelschiene Busbar
Schaltereignis Switch Event
Statischer Generator Static Generator
Verdrahtungsplan Frame
Zusammengesetztes Modell Composite Model