کتاب آموزش کاربردی DIgsILENT Powerfactory

پیشگفتار:

خدا را شاکریم که با همکاری دوستانم توانستیم این کتاب را به سرانجام برسانیم. کتابی که در پیش رو دارید آموزش نرم افزار (Digital Simulator for Electrical Network) است. نرم افزار DIgSILENT یک ابزار قدرتمند در تحلیل سیستم های قدرت است که به کاربردهای آن در فصل اول این کتاب اشاره شده است. این کتاب می تواند برای دانشجویان سال های آخر رشته مهندسی برق قدرت و دانشجویان کارشناسی ارشد برق قدرت و مهندسین شاغل در شرکت های توزیع نیرو و برق منطقه ای مفید باشد.

DIgSILENT را از یک منظر می توان به سه بخش تقسیم کرد:

1- ترسیم شبکه قدرت و انجام آنالیزهای مختلف

2- برنامه نویسی جهت انجام عملیات بر روی شبکه قدرت (DPL= DIgSILENT Programming Language نویسی)

3- بخش مدلهای کنترلی (DSL=DIgSILENT Simulation Language)

در این کتاب در فصل اول نحوه ترسیم یک شبکه قدرت و ایجاد پروژه در DIgSILENT آورده شده و برخی تحلیل ها از جمله محاسبات اتصال کوتاه و پخش بار بیان گردیده است. در فصل دوم کتاب به برنامه نویسی به زبان DIgSILENT(DPL نویسی) اشاره شده است. با DPL نویسی قادر خواهید بود عملیات های مختلف را بر روی شبکه قدرت، مانند خازن گذاری، نصب DG و... انجام دهید. در بخش سوم این کتاب نحوه شبیه سازی بلوکهای کنترلی (DSL) آورده شده است. با خواندن این فصل می توانید با رسم بلوکهای کنترلی شبکه قدرت را کنترل نمایید.

در DPL نویسی اغلب یک تابع هدف تعریف می شود که این تابع هدف باید توسط روشهای عددی و الگوریتمهای مختلف مانند الگوریتم ژنتیک (GA) بهینه شود. بدین منظور برنامه ای در نرم افزار MATLAB تهیه شده است که با این کار بین دو نرم افزار DIgSILENT و MATLAB ارتباط برقرار می شود و بهینه سازی تابع هدف DIgSILENT در MATLAB به انجام می رسد و جواب بهینه سازی دوباره به DIgSILENTبر می گردد. توضیح این ارتباط در انتهای فصل دوم آمده است.

• فصل اول: توانایی کار در محیط DIgSILENT

طریقه ایجاد یک پروژه

معرفی منوی ابزار

ایجاد یک سیستم قدرت

رسم عناصر سیستم قدرت

پارامتردهی عناصر سیستم قدرت

محاسبات پخش بار

محاسبات اتصال کوتاه

آنالیز راه اندازی (یا شتاب)موتور

مجموعه نرم افزارهای Power factory متعلق به شرکت DIgSILENT آلمان است که از سال 1976تهیه و ارتقا یافته است. این نرم افزار جامع در تحلیل سیستم های قدرت قادر است انواع مطالعات مورد نیاز شبکه را انجام دهد. برخی از این مطالعات عبارتند از:

مهندسی برق قدرت می باشد که بررسی و آنالیز این سیستم ها از اهمیت ویژه ای برای مهندسان برخوردار است.

قابلیت های نرم افزار در هریک از این عناوین عبارتند از:

1- شبکه انتقال:

پخش بار

آنالیز حساسیت

آنالیز اتفاقات

محاسبات اتصال کوتاه

محاسبه تلفات

مدل سازی سیستم های حفاظت

پایداری گذرا

پایداری دینامیکی

آنالیز سیگنال کوچک

شبیه سازی حالت گذاری الکترومغناطیسی

2- سیستم توزیع:

محاسبات افت ولتاژ

بارگذاری خطوط

پروفیل بار

مشخصه سازی بارها

تنوع بارهای سیستم توزیع

تولیدات پراکنده

محاسبات هارمونیک و کیفیت توان

بهینه سازی براساس تلفات و هزینه

سوئیچینگ خازنی

قابلیت اطمینان

ارتباط با سیستم های GIS و SCADA

تعیین نقاط بار بهینه سیستم

3- سیستم های صنعتی:

پخش بار

آنالیز اتصال کوتاه

راه اندازی موتورها

حفاظت سیستم های صنعتی

4- توربین بادی:

انواع ماشین های القابی (تغذیه دوگانه)

مدل سازی مبدل درایو ماشین سنکرون

مدولاسیون کنترلرهای مرتبط

به طور خلاصه می توان کاربرد نرم افزار DIgSILENT را در مورد زیر عنوان کرد:

ایجاد یک طرح سیستم قدرت در هر دو صورت متنی و گرافیکی

کارکرد و چاپ نمودار تک خطی

ویرایش اجزاء سیستم قدرت

مدیریت پایگاه داده ها

انجام محاسبات

گزارش و چاپ نتایج

• فصل دوم: زبان برنامه نویسی

اهداف فصل:

آشنایی با ساختار زبان برنامه نویسی DIgSILENT

شروع کار با DPL

معرفی زبان DPL

دستورالعمل های روند برنامه

DPLهای موجود در کتابخانه

سابروتین ها و فراخوانی قراردادها

متدهای داخلی DPL

معرفی کامل دستورات DPL

آشنایی با ساختار زبان برنامه نویسی DIgSILENT

اصلی ترین دلیل استفاده از DPL ساده سازی مراحل انجام شبیه سازی و همچنین انجام محاسبات پیچیده تر و با فرآیندهای کامل تر می باشد به خصوص می توان کارهای تکراری را خیلی ساده بطور خودکار انجام داد. به عنوان مثال، اگر بخواهیم منحنی بار روزانه را رسم کنیم ناچار هستیم زمان را بطور دستی تغییر داده و هربار پخش بار بگیریم، اما با استفاده از برنامه نویسی می توان با صرف انرژی و زمان کمتری این کار را انجام دهیم که در ادامه این برنامه به عنوان تمرین نوشته خواهد شد و برای تعیین نقطه شکست ولتاژ باید آنقدر توان اکتیو و راکتیو را بطور دستی تغییر دهیم تا ولتاژ بشکند، اما با برنامه نویسی این عمل تکراری، به راحتی قابل انجام است.DPL یک زبان برنامه نویسی شی گرا است و می تواند به هر المانی به صورت یک شی دسترسی داشته باشد.

همچنین دارای دستورات اصلی و Objectها و متدهای متنوعی می باشد که تعدادی از این متدها و دستورات در کتاب آورده شده اند دستورات DPL می تواند در داخل Study Case تعریف شود در ضمن دستورات DPL بسیار مشابه با زبان برنامه نویسی C++ می باشند. ذکر این نکته نیز خالی از لطف نیست که اکثر دستورات در این زبان در صورت درست نوشته شدن به رنگ آبی در خواهند آمد که می تواند نشان مناسبی برای اطمینان از درست نوشته شدن دستور در محیط Case Sensitive است.

ویژگی های متعددی برای این زبان می توان برشمرد. بسیار کوتاه می توان به استفاده از دستورات ورودی – خروجی جهت ایجاد interface با کاربر، امکان انجام هر نوع دستور محاسباتی موجود در DIgSaILENT، قابلیت اجرای DPL به عنوان زیربرنامه در برنامه دیگر، ایجاد پایگاه داده و نمودار اشاره کرد که در ادامه سعی خواهد شد به هریک از این موارد بپردازیم.

• فصل سوم: زبان شبیه سازی DIgSILENT (DSL)

اهداف فصل:

زبان شبیه سازی DIgSILENT

ساختار DSL

نحوه برنامه نویسی در DSL (فرمولاسیون)

برخی از دستورات در ماکرونویسی DIgSILENT

اصطلاحلات و اختصارات در زبان DSL

توابع خاص DSL

شبیه سازی یک سیستم کنترلی با استفاده از مدل های تعریف شده توسط کاربر (dsl) در DIgSILENT، ابزار قدرتمندی جهت پیاده سازی ایده های کنترلی برای اجزای شبکه­ی قدرت است. شبیه سازی سیستم های کنترل واحدهای نیروگاهی مانند pcu, avr,pmu,pss و یا کنترل توان راکتیو یک خط را می توان به عنوان نمونه هایی از این سیستم های کنترلی نام برد. ورودی این گونه سیستم ها از شبکه ی قدرت و خروجی آن ها نیز می تواند سیگنال هایی مانند ولتاژ تحریک، توان توربین و سایر پارامترهای قابل کنترل شبکه باشد. یک مدل dsl، در تحلیل حالت گذرا به معادلات شبکه اضافه می شود و بنابراین می توان اثر آن را بر روی شبکه شبیه سازی کرد.

DSL مخفف عبارت DIgSILENT simulation language می باشد، در واقع در این محیط می توان طرح های کنترلی سیستم طراحی شده را پیاده سازی کرد.