einführung in digsilent powerfactory

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.



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.



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.



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.



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.



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



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



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.



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



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



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



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.



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.



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).



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.



5.4.1 DSL-Standardfunktionen



5.4.2 Spezielle DSL-Funktionen



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



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?



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?



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



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



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

einführung in digsilent powerfactory

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