PSCAD – simulointiohjelma - lipas.uwasa.filipas.uwasa.fi/~kauhanie/PSCADV4_opus41.pdf · Alkusanat Tämä opas on tarkoitettu erityisesti uusille PSCAD-simulointiohjelman käyttäjille

Oppaan versio 4.1 PSCAD X4 versiolle 4.5.0

. . . . . . . . . .

. . . . . .. . . .

Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen

PSCAD – simulointio hjelma

Käytön perusteet

© Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen, 2012

Alkusanat

Tämä opas on tarkoitettu erityisesti uusille PSCAD-simulointiohjelman käyttäjille ja se soveltuu sekä itseopiskeluun että erilaisten kurssien oppimateriaaliksi. Ta-voitteena on ollut esittää havainnollisesti vaihe vaiheelta ohjelman eri toiminnot ja samalla opastaa lukijaa tämän vaativan työkalun käyttöön liittyvissä asioissa.

Oppaassa keskitytään nimenomaan käytön perusteisiin. Pääasiassa tämä tarkoittaa tutustumista ohjelman käyttöliittymään ja simulointimallin laatimisessa käytettä-viin työtapoihin. Oletuksena on että, että lukijalla on kokemusta Windows-pohjaisten ohjelmien käytöstä. Tämän vuoksi normaaleja perustoimintoja (esim. tiedoston avaus ja tallennus) ei käsitellä yksityiskohtaisesti.

Koska kyse on nimenomaan sähkövoimajärjestelmien simulointiin tarkoitetusta työkalusta, oletuksen on myös, että lukija tuntee ainakin sähkötekniikan – erityi-sesti vaihtovirtapiirien – perusteet. Ohjelman tehokas käyttö edellyttää kuitenkin kaikkien sähkövoimajärjestelmissä käytettävien laitteiden tuntemista.

Tämä opas perustuu aiempaan PSCAD versiota 4.2 varten tehtyyn oppaaseen. Uu-simmasta ohjelmaversiosta käytetään nimeä PSCAD X4 ja se on versionumerol-taan 4.5. Tämä opas on päivitys aiempaan versiolle 4.4 tehtyyn oppaaseen, joka oli ensimmäinen uuteen käyttöliittymään ja tekniseen toteutukseen perustuva ohjel-maversio. Tässä oppaan päivitysversiossa on pyritty ottamaan huomioon vain kes-keisimmät toiminnalliset muutokset joten osa kuvista on peräisin aiemmasta versi-osta.

Koska ohjelmisto ja siihen liittyvä lähdemateriaali on poikkeuksetta englanninkie-listä, olemme tämän teoksen myötä joutuneet määrittelemään suomenkielisiä vas-tineita useillekin termeille. Kommentteja käännösten toimivuudesta ja etenkin pa-rannusehdotuksia otammekin mielellämme vastaan kaikilta lukijoilta.

Vaasassa 27.08.2012

Tekijät

TEKIJÄNOIKEUKSISTA

Tämä on sähköisessä muodossa (PDF-tiedostona) julkaistu teos, jota koskevat normaalit tekijänoikeussäännökset. Tekijät antavat kuitenkin luvan teoksen levittämiseen sähköisessä tai muussa muodossa edellyttäen, että sisältöä ei millään tavoin muuteta. Teoksen levityksestä ei saa periä muuta maksua kuin mahdollisesta mediasta aiheutuvat kulut.

© Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen, 2012. Kaikki oikeudet pidätetään.

PSCAD is a registered trademark of Manitoba HVDC Research Centre.

EMTDC is a trademark of Manitoba Hydro, and Manitoba HVDC Research Centre is a registered user.

Sisällysluettelo

Johdanto .......................................... .................................................................. 1

Oppaan merkinnöistä ............................... ........................................................ 1

Mallintaminen ja simulointi PSCAD ohjelmalla ...... ...................................... 2

Käyttöliittymä ja sen osat ........................ ........................................................ 3

Valikot .................................................................................................... 5

Valintanauhat ......................................................................................... 6

Tilarivi ..................................................................................................... 8

Työtila ..................................................................................................... 8

Viesti-ikkunat ........................................................................................ 10

Editori ................................................................................................... 11

Simulointimallin kokoaminen ....................... ................................................ 16

Alkutoimet ............................................................................................ 16

Piirikaavion luonti ................................................................................. 19

Komponenttien valinta...................................................................... 19

Komponenttien kopiointi ................................................................... 20

Komponenttivalikot ........................................................................... 21

Komponenttien paikan ja asennon muuttaminen ............................. 23

Johtojen piirtäminen ......................................................................... 26

Yksiviivaesitys ja signaalivektorit ..................................................... 28

Komponenttien tuhoaminen ja siirto ................................................. 30

Komponenttien parametrointi ............................................................... 31

Mittausten määrittely ............................................................................ 35

Mittaussignaalien luonti .................................................................... 35

Signaalit ulostulokanaviin ................................................................. 37

Kuvaajien luonti ................................................................................ 39

Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan ............................................ 44

Simulointimallin toiminnan määrittely ............. ............................................ 52

Automaattinen ohjaus ........................................................................... 52

Käsiohjaus ............................................................................................ 58

Simulointi ........................................ ................................................................. 62

Simulointiajon määrittely ...................................................................... 62

Simulointiajon käynnistys, keskeytys ja pysäytys ................................. 65

Simulointimallin testaus ........................................................................ 66

Kuvaajien muokkaaminen .................................................................... 68

Tulostus kirjoittimelle ............................................................................ 75

Tulosten tallennus tiedostoon ............................................................... 76

Simulointien dokumentointi ........................ .................................................. 76

Mistä lisää tietoa? ............................... ............................................................ 78

Linkit ............................................ ..................................................................... 82

PSCAD-simulointiohjelma – Käytön perusteet

© Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen, 2012 1

Johdanto

PSCAD on sähköverkon transienttien eli nopeiden muutosilmiöiden simulointiin tarkoitettu työkalu. Kyse on sähköverkon perussuureiden – virtojen ja jännitteiden – simuloinnista aikatasossa, eli tuloksena ovat näiden suureiden kuvaajat ajan funktiona. Sähköverkon mallin lisäksi simuloitavaan malliin sisällytetään tavalli-sesti mm. erilaisia sähkökoneita kuvaavia malleja sekä mittaus- ja säätöpiirejä ku-vaavia malleja. Näiden avulla tuloksiin voidaan sisällyttää kaikkien tarkasteltavan ilmiön ja järjestelmän kannalta olennaisten suureiden käyttäytyminen aikatasossa.

PSCAD perustuu alun perin prof. Hermann W. Dommelin (University of British Columbia, Vancouver, Kanada) kehittämään menetelmään ja sen sovelluksena syntyneeseen EMTP ohjelmaan (ElectroMagnetic Transient Program). Tässä me-netelmässä järjestelmän tilasuureita sitovat differentiaaliyhtälöt ratkaistaan numee-rista integrointimenetelmää käyttäen ajankohtina t = 0, t = ∆t, t = 2∆t, t = 3∆t jne. Aika-askel ∆t on tavallisesti mikrosekuntien luokkaa ja se voi alimmillaan olla jo-pa pikosekunteja. Oletusarvo on 50 mikrosekuntia, mikä on sopiva arvo useimmis-sa tapauksissa.

Tämä opas käsittelee uusinta ohjelmaversiota PSCAD X4 (versio 4.5). Ohjelma nimeen tulleen X4 päätteen myötä ohjelma on kokenut merkittäviä muutoksia sekä pinnan alla että käyttöliittymässä. Muutokset liittyvät uuteen ohjelmistoarkkiteh-tuuriin, joka näkyy käytännössä uusien Microsoft ohjelmistojen mukaisena valikko ja ikkunointitekniikoina sekä xml-pohjaisena tiedostomuotona. Uuden ohjelmaver-sion tiedostoja ei voi käyttää aiemmissa PSCAD versioissa, mutta PSCAD X4 osaa avata versioille 4.1 ja 4.2 tehdyt tiedostot.

PSCAD ohjelmalle on saatavilla kahta eri tyyppiä olevia lisenssejä:

• Professional

• Educational

Oppilaitosten opetuskäyttöön on tarkoitettu Educational versio, jossa mallinnetta-va verkko voi olla enintään 200 solmua. Professional versio on nimensä mukaises-ti ammattikäyttöön suunnattu lisenssi, jossa solmupisteiden määrää ei ole rajoitet-tu. Ohjelman aiemman version (versio 4.2.1) voi ladata ohjelmiston kehittäjän www-sivuilta ilmaiseksi ja käyttää ilman lisenssiä, jolloin se toimii Student tilassa ja solmumäärä on rajoitettu 15 solmuun.

Oppaan merkinnöistä

Tässä oppaassa annettuja ohjeita on pyritty havainnollistamaan ja korostamaan eri-laisilla tekstin muotoiluilla ja vasempaan marginaaliin sijoitettujen kuvakkeiden avulla. Seuraavassa on kootusti selitetty kaikki tässä oppaassa käytetyt merkinnät.



Tekstissä olevat avainsanat on muotoiltu seuraavien periaatteiden mukaisesti:

• valikkojen avainsanat vahvennettuna (bold), esim. Home

• näppäimistön painikkeet vahvennettuna ja kapiteelina (bold, small caps), esim. BACK SPACE

• muut käyttöliittymässä esiintyvät tekstit kursiivilla (italic), esim. Passive Elements

Mikäli toiminto perustuu painikkeeseen, on sen nimi esitetty tekstissä vahvennet-tuna ja lisäksi painikkeen kuva on esitetty vasemmassa marginaalissa, esim. Save.

Moniportaisessa valikossa tehtävä valinta esitetään tekstissä valikon avainsanoja käyttäen siten, että niiden väliin sijoitetaan nuoli. Esim. Home => Run tarkoittaa, että valikon kohdasta Home valitaan kohta Run.

Näppäinyhdistelmät on merkitty painikkeiden väliin sijoitetulla plus-merkillä, esim. CTRL + V.

PSCAD ohjelmassa käytetään useassa toiminnossa hiiren oikeanpuoleisella näp-päimellä avautuvaa ponnahdusvalikkoa. Ponnahdusvalikon sisältö riippuu hii-riosoittimen sijainnista näppäintä painettaessa. Tässä oppaassa kohdat, joissa on kyse nimenomaan hiiren oikeanpuoleisella näppäimellä avautuvasta ponnahdusva-likosta, on merkitty marginaalissa olevalla hiiren kuvakkeella.

Mallintaminen ja simulointi PSCAD ohjelmalla

PSCAD on graafiseen käyttöliittymään perustuva sähkövoimajärjestelmien simu-lointityökalu, jossa tarkasteltavaa järjestelmää kuvaava malli luodaan piirtämällä se kuvaruudulla näkyvällä piirtoalustalle. Piirtoalusta on ikään kuin tyhjä valkoi-nen paperi, jolle laaditaan sähköjärjestelmää esittävä kaaviokuva. Kuvan tekemi-nen tapahtuu periaatteessa samoin kuin monissa CAD ohjelmissa eli kuvaan sijoi-tetaan järjestelmän eri komponentit (muuntajat, katkaisijat, generaattorit, jne.) ja yhdistetään ne toisiinsa viivoilla.

PSCADissä sähköjärjestelmän eri osia kuvaavat ns. komponenttimallit, joiden ul-koasu ei kuitenkaan kaikissa tapauksissa vastaa täysin standardinmukaisia sähkö-piirrosten merkintöjä. Sähköjärjestelmien lisäksi PSCADillä voi esittää myös eri-laisia ohjauslogiikoita ja säätöjärjestelmiä, jotka mahdollistavat koko järjestelmää kuvaavan mallin todenmukaisen käyttäytymisen erilaisten muutostilanteiden simu-loineissa. Erilaisten ohjaus- ja säätöjärjestelmien kuvaamiseksi PSCADissä on myös joukko ei-sähköisiä komponenttimalleja (säätö- ja ohjauslohkoja), jotka kä-sittelevät erilaisia signaaleja. Olennaista kaikissa komponenttimalleissa on, että ne määrittelevät sekä komponenttia esittävän graafisen kuvion että sen toiminnalli-suuden. Jälkimmäinen tarkoittaa, että komponenttiin liittyy sekä parametreja että toiminnallisuuden toteuttamiseksi tarvittava ohjelmakoodi. Parametrit yksilöivät komponentit määritellen esim. muuntajan nimellistehon yms.



PSCAD ohjelmaan sisältyy suuri joukko komponenttimalleja, jotka on koottu ns. pääkirjastoon. Sen lisäksi käyttäjä voi luoda omia komponenttimalleja ja tehdä niistä omia komponenttimallikirjastoja. Omien komponenttien luominen vaatii kuitenkin syvällisempää perehtymistä ohjelman toimintaan ja mallinnustekniik-kaan eikä sitä käsitellä tässä oppaassa.

Kun PSCADillä luotu simulointimalli on valmis, voidaan haluttu ilmiö simuloida suorittamalla ns. simulointiajo. Käytännössä simuloinnissa on kyse siitä, että PSCAD laskee järjestelmän tilan ajan funktiona määritellyllä aikavälillä. Jotta las-kenta voidaan tehdä tehokkaasti suurillakin simulointimalleilla, käyttää PSCAD tekniikkaa, jossa simulointimallista tehdään automaattisesti aina oma ajettava tie-dosto. Simulointi perustuu fortran-kieliseen kuvaukseen mallin eri osien toimin-nasta ja simulointiajon aluksi graafinen kuvaus muunnetaan ensin fortran-koodiksi, joka sitten käännetään ajettavaksi tiedostoksi. Tätä varten ohjelma tarvit-see erillisen fortran-kääntäjää. Ohjelman mukana tuleekin ilmainen kääntäjä, joka riittää pienemmille simulointimalleille (alle 200 solmua). Mikäli käytössä on oh-jelman Professional lisenssi ja halutaan simuloida yli 200 solmun järjestelmiä tar-vitaan erikseen hankittava kaupallinen fortran-kääntäjä. Käytännössä PSCAD mal-lin muunnokseen ja fortran-käännökseen liittyvät toiminnot on automatisoitu niin, että käyttäjän tarvitsee vain käynnistää simulointiajo ja tarvittavat vaiheet huomaa vain pienenä viiveenä ennen kuin simulointiajo alkaa edetä.

PSCAD:n simulointimallit ja myös komponenttimallikirjastot voidaan tehdä mo-dulaarisiksi. Tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi osa simulointimallista voidaan piilottaa sivumoduliin, joka näkyy ylemmän tason piirikaaviossa vain halutunlai-sena kuvakkeena. Tämä esitystapa selkeyttää mallin pitäen rakennetta pitäen yh-dellä piirtoalustalla tai paperilla olevan kaavion kohtuullisen kokoisena etenkin kun kyse on laajoista ja monimutkaisista malleista. Sivumodulien luontia ei käsi-tellä tässä oppaassa mutta siihen löytyy oma Tutorial osuus ohjelman avuste- eli Help-toiminnosta.

Käyttöliittymä ja sen osat

PSCAD X4 ohjelma käynnistetään normaalisti Windowsin ohjelmavalikosta löy-tyvästä valinnasta PSCAD (32-bit, non-elevated), jos käyttöjärjestelmänä on Vis-ta tai uudempi Windows, ja valinnasta PSCAD, jos käyttöjärjestelmänä on Win-dows XP. Kun käyttöjärjestelmä on Vista tai uudempi Windows löytyy ohjelmava-likosta myös valinta PSCAD (32-bit), mutta sen käyttö edellyttää pääkäyttäjä- eli admin-oikeuksia. Ohjelmasta on olemassa myös 64-bittinen versio, jota käytettäes-sä edellä esitetyissä valinnoissa on teksti 64-bit. Aivan ensimmäisellä kertaa käyn-nistettäessä tulevat ensiksi näkyviin lisenssiehdot, jotka tulee kuitata. Tämän jäl-keen tulee esiin ohjelman käyttöliittymä. Mikäli ohjelmalla on kuitenkin ongelmia lisenssin saannin suhteen (esim. kaikki palvelimen lisenssit käytössä), tulee tätä koskevan ilmoituksen jälkeen esiin lisenssiasetukset (ks. kuva 5 sivulla 6). Käytet-tävissä olevista lisensseistä riippuen ohjelma saadaan tällöin käyntiin sopivien muutosten jälkeen.



PSCAD ohjelman käyttöliittymä perusmuodossaan on esitetty seuraavassa kuvas-sa. Tässä tapauksessa ohjelmaan on myös avattu simulointimalli, joka vie suurim-man osan ikkunasta. Ulkoasu ja sisältö riippuvat siitä mitä käyttöliittymän osia on valittu näkyviin ja miten ne on aseteltu ohjelman pääikkunaan. Käyttöliittymä koostuu useista elementeistä (ali-ikkunoista ja työkalupaleteista), jotka normaalisti ovat telakoituina tiettyyn reunaan pääikkunassa mutta ne voidaan muuttaa myös ns. kelluviksi ali-ikkunoiksi. Kuvassa 2 on esitetty esimerkki ohjelman käyttöliit-tymästä kun mahdollisimman suuri osa käyttöliittymän osista on piilotettu, jolloin simulointimallin esittämiseen käytettävä tila on suurimmillaan. Osa ohjelman ik-kunoista on automaattisesti piilossa niin, että niissä on näkyvissä vain otsikko (esim. alla olevissa kuvissa oikeassa laidassa Search). Vietäessä hiiri kyseisen ot-sikon päälle ponnahtaa ikkuna esiin. Ikkunan otsikkopalkissa olevasta nastaa esit-tävästä kuvakkeesta automaattinen piilotus saadaan päälle ja pois.

Kuva 1. Ohjelman käyttöliittymä

Kuva 2. Ohjelman käyttöliittymä kun suuri osa sen elementeistä on piilo-tettu



Valikot

Käyttöliittymässä on uusien Microsoft sovellusten tapaan nauhamaiseen painike-palkkiin eli ns. valintanauhaan perustuva päävalikko (Kuva 3), josta eri toiminnot voidaan valita. Kuvassa näkyy myös ylimpänä ohjelmaikkunan otsikkorivi, jossa PSCAD sanan jälkeen on näkyvissä käytössä oleva lisenssi (tässä Professional). Toisella rivillä ovat päävalikon otsikot, joiden avulla valitaan erilaiset valintanau-hat: Home, Project, View, Tools, Components, Models. Valintanauhan alla on vielä pikatyökalurivi, jossa oletuksen on alla olevan kuvan mukaisesti kolme pai-niketta. Tarvittaessa sen sisältö on muokattavissa. Lisäksi vasemmalla yläkulmassa olevasta PSCAD painikkeesta (PSCAD Button) tulee esiin valikko (Kuva 4), jos-sa on mm. tallennukseen ja tulostukseen liittyvät toiminnot. Siinä on myös näky-vissä lista aiemmin avatuista tiedostoista, josta ne voidaan kätevästi avata uudel-leen. PSCAD painikkeen valikosta pääsee myös ohjelman monipuoliseen Help- toimintoon, jolle on erillinen painike myös päävalikon oikeassa laidassa. Help- toiminnosta löytyy kattava ja yksityiskohtainen dokumentaatio PSCAD-ohjelman kaikista toiminnoista. Siihen kannattaa tutustua, mikäli haluaa syvemmin perehtyä ohjelman käyttöön ja ominaisuuksiin.

Kuva 3. Päävalikko

Kuva 4. PSCAD painikkeesta esiin tuleva valikko

Pikatyökalurivi



PSCAD painikkeesta avautuvan valikon alalaidasta löytyvät ohjelman asetuksiin liittyvät toiminnot System Settings ja Options sekä ohjelman lopettava Exit toi-minto. Näistä ensimainitussa ovat mm. ohjelman lisenssiin liittyvät asetukset ja va-linnalla Options saadaan esiin lomake jossa voidaan mukauttaa ohjelman eri toi-mintoja, esim. automaattisesti tehtävien tallennusten aikaväli. System Settings toiminto avaa seuraavassa kuvassa esitetyn ikkunan, jossa voidaan ongelmatilan-teissa muuttaa ohjelman lisenssiin liittyviä asetuksia. Kohtaan Licence host tulee lisenssipalvelimen IP-osoite (kuvassa IP-peitetty; tätä muutettaessa on tiedettävä palvelimen osoite) ja sen perään välilyönnillä erotettuna portti 2053. Jos käytössä on konekohtainen lisenssi (eli koneen USB porttiin on liitetty ns. hardlock, tulee tähän kohtaan IP-osoitteen sijasta sana localhost ja sen perään porttinumero 2053. Lisenssin tyyppiä vaihdettaessa haluttu lisenssi valitaan kohdan Available Licen-se(s) alasvetolistalta ja painetaan sen jälkeen Activate painiketta. Tässä kuvassa ollaan lisenssin tyypiksi vaihtamassa Professional.

Kuva 5. Lisenssitietojen muuttaminen

Valintanauhat

PSCAD ohjelman päävalikko perustuu siis valintanauhoihin. Valintanauhoissa on erilaisia painikkeita sekä kenttiä, joihin tieto voidaan syöttää tekstimuodossa tai



valita joko listalta tai rastittamalla. Eri valintanauhojen sisältö on esitelty lyhyesti seuraavassa.

Home-valintanauha (Kuva 6) sisältää toimintoja leikepöydän käyttöön sekä erilai-sia toimintoja itse simulointiin ja simulointimallin muokkaukseen liittyen. Home-valintanauhasta löytyy myös Run painike, jolla käynnistetään simulointi.

Kuva 6. Home-valintanauha

Project-valintanauha (Kuva 7) sisältää simulointimallin asetukset. Simulointiajon kesto sekunteina syötetään kenttään Duration of Run. Laskenta-askel mikrosekun-teina määritellään parametrilla Time step. Kuvaajien piirrossa käytettävä aika-askel syötetään kohtaan Channel Plot Step.

Kuva 7. Project-valintanauha

View-valintanauhasta (Kuva 8) löytyvät toiminnot käyttöliittymän ja ikkunoiden ominaisuuksien muokkaukseen. Piirtoalustan asetteluihin pääsee painikkeella Canvas Setting. Täältä saadaan piilotetut ikkunat uudelleen esiin laittamalla rastin kyseiseen kohtaan Show osiossa. Esimerkiksi työtila tulee esiin rastittamalla kohta Workspace.

Kuva 8. View-valintanauha

Tools-valintanauhassa on painikkeet ulkoisille apuohjelmille.

Components-valintanauhasta (Kuva 9) löytyvät yleisimmin käytettävät simuloin-timallin komponentit.

Kuva 9. Components-valintanauha

Models-valintanauhasta löytyvät kaikki ohjelma pääkirjastossa olevat komponen-tit.



Valintanauhan saa piilotettua oikeassa laidassa olevasta painikkeesta, jossa on vas-takkaisiin suuntiin osoittavat kolmiot. Kun valintanauha on piilotettuna, se saadaan kuitenkin tarvittaessa esiin kun hiirellä näpäytetään jotain päävalikon otsikkoa. Kun haluttu valinta tai muu toiminto on tehty, menee valintanauha takaisin piiloon automaattisesti.

Tilarivi

Ohjelman pääikkunan alalaidassa on ns. tilarivin (Kuva 10). Tilarivillä esitetään ohjelman kulloiseenkin toimintoon liittyvä lyhyt viesti. Simuloinnin aikana näkyy teksti, joka kertoo simuloinnin etenemisestä (simuloitu aika prosentteina ja sekun-teina). Lisäksi tällöin näkyy rivin oikeassa laidassa animoitu hammasrattaan kuva.

Kuva 10. Tilarivi

Työtila

Nimitystä työtila (Workspace) käytetään ikkunasta, joka esittää muistiin ladatut tiedostot ja niiden sisällön ns. hakemistopuuna (Kuva 11). Hakemistopuu muodos-tuu haaroista, jotka voidaan piilottaa tai avata näpäyttämällä tekstirivin alussa ole-vaa pientä neliötä hiiren vasemmalla näppäimellä. Mikäli neliön sisässä on miinus-merkki, näpäytys hiirellä sulkee haaran. Vastaavasti näpäytettäessä hiirellä neliötä, jonka sisällä on plus-merkki, haara avautuu.

Kuva 11. Työtila

Uutena ominaisuutena versiossa 4.5 on mahdollisuus työtilan tallentamiseen ja vastaavasti tallennetun työtilan lataamiseen. Tällöin voidaan kerralla ladata muis-tiin esim.tietyn projektin tiedostot. Työtilan juurisolmu kertoo työtilan nimen (ku-

Tämä haara voidaan avata.

Tämä haara voidaan sulkea.



vissa ”Untitled”) ja lopetettaessa ohjelma kysytään erikseen työtilan tallennus. Oh-jelmaa seuraavalla kerralla avattaessa avautuu automaattisesti viimeksi käytetty työtila.

Työtila jakautuu kahteen osaan, joissa molemmissa on oma hakemistopuunsa. Ylempi osa esittää kaikki ohjelmaan ladatut tiedostot (Projects) ja alempi osa kul-loinkin valittuna olevan simulointimallin rakenteen. Ladattuihin tiedostoihin liitty-vät hakemistopuut sisältävät kyseisen tiedoston sisältämät määrittelyt (definitions), simulointimallista tehdyt väliaikaistiedostot sekä tulostiedostot (Files). PSCAD ohjelma peruskäyttäjällä ei kuitenkaan ole yleensä tarvetta tarkastella näitä tietoja-ja. Työtilan alemmassa osassa on esitetty valitun simulointimallin rakenne eli käy-tännössä siihen sisältyvät sivumodulit; etenkin isommissa malleissa pääsivu (Main) ja sen alla olevat sivumodulit voivat muodostaa monimutkaisenkin hierar-kisen rakenteen. Kuvassa 12 on esimerkkitilanne, jossa ohjelmaan on ladattuna 5 tiedostoa. Nämä tiedostot näkyvät ylemmässä osassa. Kuvassa on myös selitetty eri tiedostojen erilaisen esitystavan (mm. kuvakkeen väri) merkitys. Punainen piste kuvakkeen yhteydessä tarkoittaa, että kohdetta on muutettu ja se pitää tallentaa, jos tehdyt muutokset halutaan säilyttää. Näpäyttämällä hiirellä tiedoston nimeä työti-lan ylemmässä osassa tiedoston tilaksi tulee valittu. Valittu tiedosto tulee näkyviin ns. editoriin, josta kerrotaan lisää jäljempänä ja sen rakenne näkyy työtilan alem-massa osassa. Mallin rakenne lähtee aina liikkeelle pääsivusta (Main) ja siitä haa-rautuvat sivumodulit. Halutun sivumodulin sisällön saa esiin tuplaklikkaamalla si-vumodulin nimeä työtilan alemmassa osassa.

Kuva 12. Työtilan eri osat

1) Ladatut tiedostot Kirjasto Simulointimalli (valittu) Simulointimalli (ei valittu)

2) Valittuna olevan simulointimallin (tai kirjaston) rakenne.



Ohjelman käynnistyessä työtilaan ladataan aina automaattisesti pääkirjasto (Master Library). Myös muut kirjastot ja simulointimallit, jotka ovat olleet ladattuina työti-laan, kun ohjelma on suljettu, saadaan latautumaan automaattisesti ohjelmaa aina seuraavan kerran käynnistettäessä valitsemalla PSCAD Button => Options ja asettamalla avautuvan lomakkeen Workspace sivulla On-startup kohtaan valin-naksi Restore the last loaded workspece. Asetuksen tekemiseen käytettävä lo-make on esitetty seuraavassa kuvassa. Vastaavanlaisia lomakkeita on myös ohjel-man muissa toiminnoissa. Lomake on monisivuinen ja sivua voi vaihtaa lomak-keella ylimpänä olevasta alasvetovalikosta.

Kuva 13. Monisivuinen lomake ohjelman asetusten tekemiseen

Työtilassa kirjaston ja simulointimallin nimi näkyy ilman ko. tiedoston tunnistetta, joka kirjastoilla on pslx ja simulointimalleilla pscx. Tiedoston nimen perässä on suluissa erikseen selkokielinen kuvaus, mikäli kyseiselle tiedostolle sellainen on määritelty.

Työtila on oletusarvoisesti pääikkunan vasemmassa laidassa, mutta se voidaan si-joittaa vapaasti haluttuun kohtaan tai tarvittaessa piilottaa kokonaan.

Viesti-ikkunat

Ohjelman uudessa versiossa on erilaiset viestit ja virheilmoitukset tulevat kahteen eri ikkunaan. Build Messages ikkunaan tulevat simulointimalliin ja sen kääntämi-

Lomakkeen sivu vaihtuu tästä



seen liittyvät viestit (Kuva 14). Tähän ikkunaan tulevat virheilmoitukset, jos simu-loitavasta mallista löytyy virheitä mallia ladattaessa tai mallia käännettäessä.

Kuva 14. Build Messages viesti-ikkuna

Simulointiajoon liittyvät viesti tulevat erilliseen Output viesti-ikkunaan.

Viesti-ikkunat voi sijoitella joko osaksi pääikkunaa tai sitten ne voi määritellä me-nemään automaattisesti piiloon, jolloin vain niiden otsikko näkyy alapalkissa.

Alapalkkiin saa myös Search Results ikkunan, johon tulee nimensä mukaisesti ha-ku-toiminnon tulokset.

Nämä viesti-ikkunat tulevat esiin tarvittaessa, mutta ne saa myös esiin View valin-tanauhan toiminnolla Panes.

Editori

Keskeisin osa ohjelman käyttöliittymää on kuvassa 15 esitetty editori (Component Design Environment), jonka kautta tapahtuu simulointimallin kokoaminen. Samaa editoria käytetään myös määriteltäessä simulointimallin osia, ns. komponentteja (tai komponenttimalleja). Editorin ylälaidassa on värilliset välilehdet, josta näky-vät editoriin avatut simulointimallit. Kun uusi simulointimalli ladataan ohjelmaan, se avautuu editoriin. Myös valittaessa tiedosto työtilasta se avautuu editoriin. Vain valittuna oleva simulointimalli tai mallikirjasto on näkyvissä kuvana editorissa. Muut ladatut tiedostot näkyvät editorin ylälaidassa värillisinä välilehtinä. Tiedos-ton valinnan voi tehdä myös näpäyttämällä editorin ylälaidan välilehden nimikkei-tä. Alla olevassa kuvassa on valittuna simulointimalli simpleac, joka näkyy kuvana editorin ns. piirtoalustassa. Mikäli ladattuna on useampia tiedostoja, voidaan valit-tuna oleva tiedosto poistaa editorinäkymästä näpäyttämällä editorin ylälaidan (vä-lilehtirivin) oikeassa laidassa olevaa rastia. Kyseinen tiedosto jää kuitenkin työti-laan, josta se voidaan tarvittaessa valita uudelleen esiin. Oikean laidan rastin vie-dessä on alaspäin osoittava kolmio, josta löytyy kaikki editoriin avatut tiedostot. Tämä on käyttökelpoinen tilanteessa, jossa avattuna on niin monta tiedostoa, että ne eivät mahdu välilehtiin.



Kuva 15. Editori

Editorissa on kuusi eri näkymää, joista tärkein on piirikaavio (Schematic). Eri nä-kymät valitaan ikkunan alalaidassa olevien välilehtien avulla. Välilehtiä Graphic ja Parameters käytetään kun tehdään monimutkaisempia ns. sivumoduleista koos-tuvia malleja. Välilehtien kautta pääsee myös katselemaan mallista käännösvai-heessa syntynyttä fortran-koodia (välilehti Fortran) ja data-tiedostoa (välilehti Da-ta).

Editorin piirtoalustalla näkyy piirikaavioista tavallisesti vain osa. Ulkopuolelle jäävät osat saa näkyviin normaaliin Windows käyttöliittymän tapaan ikkunan reu-noilla olevien vierityspalkkien tai hiiren rullan avulla. Piirikaaviota voidaan myös vierittää vetämällä sitä hiiren avulla. Tämä toiminto saadaan päävalikon toiminnol-la Home => Pan. Hiiren kursori muuttuu tällöin piirtoalustalla ollessaan käden kuvaksi. Toiminnosta poistutaan valitsemalla uudelleen Home => Pan tai valitse-malla Home => Select. Vaihtoehtoisesti tämä toiminto saadaan käyttöön pitämällä CTRL - ja SHIFT -näppäimet pohjaan painettuna ja vetämällä piirikaaviota hiirellä. Tällöin hiiren kursori muuttuu käden kuvaksi vain kun hiiren vasen näppäin on alas painettuna.

Näkyvissä olevan piirikaavion skaalausta voidaan muuttaa Home valintanauhan kohdassa Zooming olevilla valinnoilla. Kuvan skaalaus suuremmaksi tai pienem-mäksi saadaan aikaan myös numeronäppäimistön PLUS-ja MIINUS -näppäimillä. Tällöin toimintoon tulee suurennettaessa keskitys-ominaisuus, jossa suurennetun piirikaavion keskikohta määräytyy suurin piirtein hiiren sijainnin perusteella. Jotta



tämä näppäintoimin kohdistuu editoriin voi olla tarpeen ensin näpäyttää hiirellä editoria mistä tahansa kohtaa, jotta se tulee aktiiviseksi. Piirikaavion skaalauksen voi valita väliltä 25 – 400 %. Normaali skaalaus PSCADissä on 150 %.

Kaikkien komponenttimallikirjastojen sisältö ml. pääkirjaston sisältö saadaan esiin editorin piirtoalustalle kuten simulointimallitkin. Seuraavassa kuvassa on esitetty pääkirjasto piirtoalustalle skaalattuna niin, että se näkyy kokonaisuudessaan. Pää-kirjastossa olevat komponentit on jaoteltu yhteensä 18 eri ryhmään, joita kutakin edustaa oma nimetty ”laatikko”.

Kuva 16. Pääkirjasto skaalattuna niin, että se näkyy kokonaan

Esimerkkinä komponentteja sisältävästä ryhmästä on kuvassa 17 esitetty passiivi-set virtapiirin komponentit sisältävä ryhmä Passive Elements. Laatikon sisällä ole-vat komponentit ovat suoraan kopioitavissa luotavaan simulointimalliin. Laatikos-sa on kuitenkin vain lajitelma useimmin tarvittavia komponentteja. Lisää ryhmään kuuluvia komponentteja löytyy sivumodulista, joka avautuu kun laatikon alaosan harmaata laatikkoa kaksoisnäpäytetään hiirellä.



Kuva 17. Esimerkki pääkirjastossa olevasta komponenttien ryhmästä

Sivumodulista pääsee takaisin ylemmän tason näkymään näppäilemällä CTRL + BACK SPACE tai valitsemalla piirtoalustan tyhjästä kohdasta esiin tulevasta pon-nahdusvalikosta Up (Kuva 18). Mikäli sivumoduliin on tultu ylemmän tason nä-kymästä, riittää pelkkä BACK SPACE-näppäin. Siirryttäessä eri sivumodulien välillä työtilan alemman osan hakemistopuuta käyttäen edelliseen näkymään tai sivumo-duliin pääsee BACK SPACE-näppäimellä. Sivumodulista tai näkymästä toiseen siir-tymiseen tarkoitetut toiminnot Back, Forward ja Up löytyvät myös Home-valintanauhan kohdasta Navigation.

Kuva 18. Siirtyminen sivumodulista takaisin ylemmän tason sivul-le/piirikaavioon piirtoalustan ponnahdusvalikon avulla

Nämä komponenttimallit ovat kopioitavissa simulointimalliin.

Kaksoisnäpäyttämällä tästä avautuu sivumoduli, josta löyty-vät kaikki ryhmään kuuluvat komponenttimallit.



Kun simulointimalli rakentuu sivumoduleista, avautuu sivumodulin sisältö aina kun sivumodulia esittävä kuvaketta kaksoisnäpäytetään hiirellä. Esimerkkinä tästä on seuraavassa kuvassa esitetty yksinkertainen malli, jossa tuulivoimalaa kuvaavat osat on tehty omaan sivumoduliinsa, jonka kuvakkeena on yksinkertainen laatikko, jossa teksti "Wind Generator 3 MW". Kaksoisnäpäyttämällä tuota laatikkoa hiirel-lä tulee piirtoalustalle näkymä, joka esittää tuulivoimalaitoksen piirikaavioita. Ta-kaisin mallin päätasolle pääsee edellä kuvatuilla navigointikomennoilla. Huomaa, että sivumodulin kuvake voidaan tarvittaessa muokata vapaasti, joten sitä ei vält-tämättä tunnista ulkoasusta. Mikäli kyseessä ei ole sivumoduli vaan tavallinen komponenttimalli niin kaksoisnäpäytys avaa lomakkeen jossa komponentin tietoja pääsee muokkaamaan.

Kuva 19. Esimerkki sivumodulista muodostuvasta simulointimallista

Monimutkaisemmissa malleissa sivumoduleista toiseen voi kätevästi siirtyä käyt-täen työtilan alemmassa ikkunassa esitetyn hakemistopuuta. Siellä on esitetty mal-lin rakentuminen sisäkkäisistä sivumoduleista. Juurena on Main, joka on mallin pääsivu. Suoraan haluttuun sivumoduliin pääsee kaksoisnäpäyttämällä ko. sivu-modulin otsaketta hakemistopuussa.

Kuva 20. Työtilan alemman osan hakemistopuun käyttö siirryttäessä si-vumodulista toiseen



Simulointimallin kokoaminen

Alkutoimet

Uuden simulointimallin luominen voidaan aloittaa kolmella eri tavalla:

• Valitaan PSCAD Button => New => New Project

• Painetaan pikatyötyökalurivin painiketta New

• Näppäintoiminnolla CTRL + N Tämä toiminto avaa ensin lomakkeen jossa uudelle simulointimallille on annettava ensin nimi (Kuva 21). Uusi simulointimalli tallennetaan automaattisesti ensimmäi-sen kerran heti kun sille on annettu nimi. Tämän vuoksi nimen tulee olla sellainen, ettei sitä ole aiemmin käytetty. Mikäli ohjelman asetuksissa (PSCAD Button => Options) on määritelty automaattitallennus, ohjelma tallentaa mallin automaatti-sesti asetuksista riippuen esim. 5 minuutin välein. Tallennuksen voi tehdä myös it-se milloin tahansa painamalla pikatyökalurivin painiketta Save. Mikäli ladattuna on useampi simulointimalli, tallennus kohdistuu valittuna olevaan simulointimal-liin.

Kuva 21. Uuden simulointimallin nimeäminen

Simulointimallin voi tallentaa myös työtilassa näkyvissä olevan mallin nimestä avautuvan ponnahdusvalikon komennoilla Save tai Save As (Kuva 22) tai PSCAD painikkeen valikosta löytyvillä vastaavilla komennoilla. Valittuna oleva tiedosto tallentuu myös näppäinkomennolla CTRL + S.



Kuva 22. Tiedoston nimestä avautuva ponnahdusvalikko

Ennen kuin simulointimallia aletaan kasata, kannattaa tarkistaa piirtoalustan koko etenkin jos tarkoitus on tehdä laajempi malli. Useimmiten oletuksena oleva vaa-kasuuntainen A4 arkki on kuitenkin riittävä ja tarvittaessa sitä voidaan kasvattaa helposti myöhemminkin. Toiminnot piirtoalustan koon muuttamiseksi löytyvät View-valintanauhasta. Siellä Size painikkeen alaosasta avautuu lista, josta voi vali-ta paperikoon (Kuva 24). Vastaavasti painikkeesta Orientation saadaan valitta-vaksi paperin suunta (vaaka tai pysty).

Kuva 23. Piirtoalustan koon muuttaminen

Piirtoalustan kaikki asetukset sisältävälle lomakkeelle pääsee käsiksi napauttamal-la alustan tyhjää kohtaa hiiren oikealla näppäimellä, jolloin esiin tulevasta ponnah-dusvalikosta (ks. seur. kuva) valitaan Canvas Settings. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää View-valintanauhan painiketta Canvas Settings.



Kuva 24. Piirtoalustan ponnahdusvalikko

Piitoalustan asetukset määritellään kuvassa 25 esitetyllä lomakkeella. Kohdassa Si-ze valitaan piirtoalustan paperikoko ja kohdassa Orientation voidaan vaihtaa pape-rin suunta (pysty/vaaka). Kun kohtaan Bounds asetetaan valinnaksi Show resizing bound, saadaan piirto-alustalle merkinnät, jotka kuvaavat seuraavaksi pienempää paperikokoa. Tämä on kätevä toiminto yritettäessä järjestellä iso simulointimalli niin, että se mahtuu pienemmälle piirtoalustalle.

Käytännössä valittavissa oleva paperikoko vaikuttaa myös siihen, miten simuloin-timalli tulostuu paperille. Mikäli piirtoalustan koko on suurempi kuin kirjoittimen paperikoko, simulointimallia pienennetään tulostuksessa automaattisesti niin pal-jon, että se mahtuu paperille. Käytännössä esimerkiksi A3 kokoiselle piirtoalustal-le tehty simulointimalli on vielä kohtuullisen hyvin luettavissa tulostettaessa se A4-paperille. Tulostuksessa käytetään aina automaattisesti paperin suuntana (vaa-ka tai pysty) piirtoalustalle asetettua suuntaa (Orientation). Tulostuksessa käytet-tävä paperikoko vaihdetaan kirjoittimen asetuksista, jonne pääsee valitsemalla PSCAD Button => Print => Print Setup.

Kuvassa 25 esitetyltä lomakkeelta löytyy myös muita valintoja, joilla voi vaikuttaa piirtoalustan ulkonäköön ja mallista esitettäviin yksityiskohtiin. Aloittelevalla käyttäjälle tarpeellinen on kohta Grids, jossa valinta Show signal grid tuo esiin komponenttien sijoittelun perustana olevan ruudukon kohdistuspisteet (eivät näy tulosteissa).



Kuva 25. Piirtoalustan asetukset

Piirikaavion luonti

Simulointimalli kootaan käyttäen kirjastossa olevia komponentteja, jotka sijoitel-laan mallinnettavan järjestelmän määräämällä tavalla piirtoalustalle. Käytännössä simulointimalliin sijoitettavat komponentit joko kopioidaan kirjastosta simulointi-malliin tai sitten ne valitaan erilaisista valikoista tai painikkeista. Komponentit kytketään toisiinsa johdoilla (wire). Sähköteknisessä mielessä kyse ei ole varsinai-sesti johtimista (joilla olisi jokin impedanssi) vaan nämä johdot määräävät kompo-nenttien liittimien väliset suorat kytkeytymiset. Johtoja käytetään simulointimallis-sa myös datasignaalien välittämiseen erilaisissa mittaus- ja ohjauspiireissä. Tämän vuoksi on tärkeää pitää koko ajan mielessä onko kyse virtapiirin kytkennöistä vai datasignaaleista, koska datasignaalin liitintä ja virtapiirin liitintä ei voi yhdistää toisiinsa.

Komponenttien valinta

Komponenttien käsittelyssä tietyt toiminnot kohdistuvat vain valittuun komponent-tiin tai valittuihin komponentteihin. Yksittäinen komponentti valitaan yksinkertai-sesti napauttamalla sitä hiirellä. Valitun komponentin ympärille tulee katkoviiva merkiksi valinnasta. Valinta voidaan perua napauttamalla jotain toista komponent-tia (jolloin ko. komponentti tulee valituksi) tai napauttamalla piirtoalustan tyhjää kohtaa.



Useiden komponenttien valinta tehdään myös napauttamalla hiirellä valittavia komponentteja, mutta tällöin on samalla pidettävä CTRL -näppäin alas painettuna. Tällöin valitut komponentit muuttuvat harmaiksi ja alkavat vilkkua. Yksittäisen komponentin valinta voidaan perua napauttamalla kyseistä komponenttia uudel-leen CTRL -näppäin alas painettuna.

Useampi vierekkäin sijaitsevia komponentteja voi valita myös hiirellä vetämällä (liikuttamalla hiirtä vasen näppäin alas painettuna). Tällöin valinta kohdistuu ve-dettäessä näkyviin tulevan laatikon sisällä sijaitseviin komponentteihin (Kuva 26). Jos kaikki halutut komponentit eivät tule tällä tavoin valituksi tai valinnasta halu-taan poistaa yksittäisiä komponentteja, voidaan halutut komponentit lisätä tai pois-taa pitämällä CTRL -näppäin on alas painettuna ja napauttamalla hiirelle kohteena olevia komponentteja.

Kuva 26. Useampien komponenttien valinta hiirellä vetämällä

Komponenttien kopiointi

Komponentin kopioimiseksi kirjastosta piirtoalustalle tarvitaan aina kaksi toimen-pidettä: kopioi (Copy) ja liitä (Paste). Tyypillisesti simulointimallia koottaessa edi-torissa on auki kaksi vähintään kaksi tiedostoa – toinen on pääkirjasto ja toinen on työn alla oleva uusi simulointimalli. Komponenttien kopioinnissa otetaan ensin esiin pääkirjasto ja tehdään siellä Copy toiminto ja sen jälkeen otetaan esiin kohte-na oleva simulointimalli ja tehdään siellä Paste toiminto. Vuorottelu pääkirjaston ja simulointimallin välillä käy kätevästi editorin ylälaidan välilehtien tai työtilan ylemmän osan avulla.

Ohjelman käyttöliittymä tarjoaa useita eri tapoja toteuttaa kopioi- ja liitä-toiminnot. Näitä ovat:

• Home-valintanauhan toiminnoilla Copy ja Paste. o kopioitava komponentti (tai komponentit) on ensin valittava o näpäytä kohteena olevan piirtoalustan tyhjää kohtaa ennen liitä toimin-

toa o liitetty komponentti tulee lähelle piirtoalustan näkyvissä olevan osan

vasenta yläkulmaa, josta se on siirrettävä haluttuun paikkaan



• Näppäilemällä CTRL +C (Copy) ja CTRL +V (Paste). o kopioitava komponentti on ensin valittava o liitä-toiminnossa komponentti tulee siihen kohtaan, missä hiiren osoitin

sijaitsee piirtoalustalla

• Käyttämällä ponnahdusvalikon toimintoja Copy ja Paste. o hiiren oikeaa painiketta on painettava kopioitavan komponentin päällä o liitettäessä komponentti piirtoalustalle on hiiren oikeaa painiketta pai-

nettava mieluummin piirtoalusta tyhjässä kohdassa o liitä-toiminnossa komponentti tulee siihen kohtaan piirtoalustalla, mis-

sä hiiren osoitin sijaitsi ponnahdusvalikkoa avattaessa

Komponenttivalikot

Tarvittavat komponentit voidaan tuoda simulointimalliin kopioi-liitä toiminnon si-jasta kätevästi suoraan ohjelmasta löytyvien erilaisten valikoiden avulla. Seuraa-vassa on esitelty nämä valikkotoiminnot.

Osa useimmin käytettävistä komponenteista on sijoitettu Components valintanau-haan (Kuva 27). Kaikki pääkirjaston komponentit löytyvät Master Library valin-tanauhasta (Kuva 28). Siinä komponentit on lajiteltu eri kategorioihin ja kuhunkin kategoriaan kuuluvat komponentit tulevat esiin listana kategorian otsikkoa napaut-tamalla. Viemällä hiiri komponentin nimen päälle saadaan esiin komponentin ku-va, kuten kuvassa 28 on esitetty yhden jännitelähdekomponentin osalta. Kompo-nentti valitaan Components valintanauhassa napauttamalla komponenttikohtaista painiketta ja Models valintanauhassa napauttamalla komponentin nimeä. Vietäessä hiiri tämän jälkeen piirtoalustalle on komponentti tavallaan kiinni hiiren osoitti-messa. Hiirtä liikuttamalla komponentti voidaan viedä haluttuun paikkaan, jonne se pudotetaan hiirtä näpäyttämällä.

Kuva 27. Components valintanauha

Kuva 28. Pääkirjaston komponentit sisältävä Models valintanauha



Painettaessa hiiren oikeaa näppäintä piirtoalustan tyhjässä kohdassa tulee esiin ponnahdusvalikko; kohdasta Add Component saadaan esiin ns. komponenttiva-likko. Seuraavassa kuvassa on esitetty ponnahdusvalikosta löytyvä komponenttiva-likko, joka sisältää valikoiman useimmin tarvittavia komponentteja.

Kuva 29. Piirtoalustan ponnahdusvalikosta löytyvä komponenttivalikko

Komponenttivalikkoa käytettäessä tarvittava komponentti valitaan valikosta, jonka jälkeen valittu komponentti tulee näkyviin ja tarttuu kiinni hiiren kursoriin. Hiirtä liikuttamalla komponentti voidaan viedä haluttuun paikkaan, jonne se pudotetaan hiirtä näpäyttämällä.

Simulointimalliin sijoitettavien komponenttien hakemiseksi pääkirjastosta tai omasta komponenttimallikirjastosta on olemassa myös piirtoalustaan sijoitettu eril-linen valikkotoiminto. Tämän ns. kirjastovalikon saa esiin painamalla hiiren oikeaa näppäintä piirtoalustan tyhjässä kohdassa ja pitämällä samanaikaisesti CTRL -näppäin alas painettuna. Kirjastovalikko (Kuva 30) sisältää päätasolla ensin kaikki muistiin ladatut kirjastot; aina vähintään pääkirjaston (master) ja tässä esimerkkinä on mukana lisäksi pari omaa kirjastoa. Kunkin kirjaston käytettävissä olevat kom-



ponentit löytyvät sitten alivalikoista. Pääkirjaston komponentit on luokiteltu eri ka-tegorioihin, jolloin komponentit löytyvät vasta halutun kategorian alta.

Kuva 30. Kirjastovalikko avattuna pääkirjaston kohdasta Passive.

Myös kirjastovalikkoa käytettäessä valittu komponentti tarttuu kiinni hiiren kurso-riin, jolloin se voidaan kätevästi hiirtä käyttäen viedä ja pudottaa haluttuun paik-kaan.

Komponenttien paikan ja asennon muuttaminen

Sen jälkeen kun komponentti on tuotu piirtoalustalle, sitä voidaan vapaasti siirtää ja sen asentoa voidaan muuttaa niin että simulointimallista saadaan halutunlainen. Siirtäminen tapahtuu yksinkertaisesti hiirellä vetämällä. Komponentin asennon muuttamiseksi on olemassa viisi eri perustoimintoa:

• Kierto vasemmalle (Rotate Left) o komponentti kiertyy 90° vastapäivään

• Kierto oikealle (Rotate Right)

o komponentti kiertyy 90° myötäpäivään

• 180-asteen kierto (Rotate 180) o komponentti kiertyy 180°

• Peilaus (Mirror )

o komponentti peilautuu pystyakselinsa suhteen

• Kääntö (Flip) o komponentti peilautuu vaaka-akselinsa suhteen



Seuraavassa kuvassa on havainnollistettu näitä toimintoja epätahtikoneen mallin avulla. Huomaa, että samaan lopputulokseen voi päästä tekemällä erilaisia toimin-tosarjoja.

A

C

1

0B

W

S

T

AC

10B

WST

Rotate right

A C

1 0B

W S T

Rotate left

A

C

1

0B

W

S

T

Rotate 180

A

C

1

0B

W

S

T

Mirror

A

C

1

0B

W

S

T

Flip

Kuva 31. Komponentin asennon muuttaminen

Asennon muokkaustoiminnot löytyvät myös komponentin omasta ponnahdusvali-kosta (ks. seur. kuva). Komponentin ponnahdusvalikko tulee esiin kun hiiren oike-anpuoleista painiketta näpäytetään hiiren osoittimen ollessa kyseisen komponentin päällä. Komponentin ponnahdusvalikosta valittavat toiminnot kohdistuvat nimen-



omaan kyseiseen komponenttiin. Tässä valikossa on myös toiminnot, jolla pääl-lekkäin olevien komponenttien järjestystä voidaan muuttaa (Bring to Front ja Send to Back). Käytännössä mallin osia ei ole järkevää sijoittaa päällekkäin, joten käytännössä näille toiminnoille on harvoin käyttöä.

Kuva 32. Komponentin asennon muuttamiseen käytettävät toiminnot löy-tyvät myös komponentin ponnahdusvalikossa

Komponentin pyörittelyyn voi käyttää vaihtoehtoisesti myös Components-valintanauhasta löytyviä painikkeita (Kuva 33). Toiminto kohdistuu tällöin valittu-na olevaan komponenttiin.



Kuva 33. Components valikkonauhan toiminnot komponentin kiertoa var-ten

Neljälle näistä komponentin asennon muuttamiseen käytettävistä toiminnoista on myös näppäinoikotiet: L (Rotate Left), R (Rotate Right), M (Mirror ) ja F (Flip). Toiminto kohdistuu tällöin valittuna olevaan komponenttiin. Toisin kuin edellä esitetyillä valikkotoiminnolla voi näppäinoikotietä käyttäen pyöritellä myös use-ammasta komponentista koostuvaa ryhmää, kunhan kohteena olevat komponentit on ensin valittu (ks. kohta ”Komponenttien valinta” sivulla 19).

Johtojen piirtäminen

Komponentit kytketään toisiinsa johdoilla, joiden käsittely poikkeaa osittain varsi-naisten komponenttien käsittelystä.

Normaalisti johto näkyy viivana, mutta kun johto valitaan hiirellä napauttaen, se muuttuu katkoviivaksi. Lisäksi johdon alkupisteeseen tulee sininen pieni ympyrä ja loppupäähän vihreä neliö. Johdon pituutta muuttaa – pidentää tai lyhentää - yk-sinkertaisesti tarttumalla hiirellä johdon jompaankumpaan päähän ja vetämällä sitä haluttuun suuntaan.

Kuva 34. Johdon valinta hiirellä

Johdossa voi olla myös kulmapisteitä. Kun tällainen johto on valittuna, näkyvät kaikki kulmapisteet myös vihreinä neliöinä. Tällöin myös kulmapisteiden sijaintia voi muuttaa hiirellä vetämällä. Komponentin pyöritystoiminnot pätevät myös joh-dolle ja tällöin johto pyörähtää alkupisteensä (sininen ympyrä) ympäri.

Kuva 35. Kulmapisteitä sisältävä johto



Johtojen piirtäminen tapahtuu kätevimmin hiiren avulla. Painamalla näppäimistöl-tä CTRL -W tai valitsemalla Home- tai Components-valintanauhalta Wire mode päästään "johdonpiirto"-tilaan. Hiiren kursori muuttuu tällöin kynäksi (näppäin-toimintoa käytettäessä hiiren kursorin ulkoasu päivittyy vasta hiirtä liikautettaes-sa). Suoran johdon piirtäminen tapahtuu siten, että hiiren vasenta painiketta napau-tetaan johdon alkupisteessä ja sen jälkeen hiiren oikeaa painiketta johdon loppu-pisteessä. Kulmapisteitä sisältävää johtoa piirrettäessä hiiren vasenta painiketta napautetaan sekä johdon alkupisteessä että myös kaikissa kulmapisteissä. Hiiren oikeaa painiketta napautetaan vasta johdon loppupisteessä.

Kuva 36. Johdon piirtäminen hiirellä

Johdonpiirtotilasta poistutaan painamalla toistamiseen CTRL -W tai valintanauhan Wire mode -painiketta. Johdonpiirtotila näkyy myös Wire mode -painikkeessa si-ten, että se on korostettuna johdonpiirtotilassa oltaessa.

Johdot kytketään komponentissa oleviin liittimiin. Erilliset johdot kytkeytyvät toi-siinsa vain johdon päätepisteen tai kulmapisteen kautta. Risteävät johdot eivät kyt-keydy toisiinsa ellei käytetä erillistä Signal Junction liitoskomponenttia, joka löy-tyy myös Components valikkonauhasta (Simple Components kohdasta) sekä piir-toalustan komponenttivalikosta nimellä Junction. Johtojen kytkeytymistä toisiinsa on havainnollistettu seuraavassa kuvassa.

Kuva 37. Johtojen kytkeytyminen toisiinsa



Johto (Wire) löytyy myös eri komponenttivalikoista. Nämä tuottavat lyhyen vaa-kasuoran viivan, joka saadaan tarvittaessa myös pystysuoraan edellä esitellyllä kierto-toiminnolla.

Yksiviivaesitys ja signaalivektorit

PSCADissä malli voidaan aina rakentaa niin, että sähköisessä piirissä jokainen vaihe on erillään ja kytkeytyy erillisillä johtimilla. Ohjelman versiosta 4.0 lähtien käytössä on ollut myös kompaktimpi esitystapa – yksiviivaesitys (Single line view), jossa kaikki 3 vaihetta kuvataan yhdellä viivalla. Sähköisille komponenteille voidaan valita esitystavaksi joko perinteinen tapa (3 phase view) tai yksiviivaesitys (single line). Seuraavassa kuvassa on esitetty esimerkit samasta simulointimallista molemmilla esitystavoilla.

0.1Is

#1 #2Vs PI

COUPLED

SECTION

Va

Vb

Vc

A

B

C

A

B

C230.0

#2#1

230.0

100.0 [MVA]A

B

C

A

B

C

SECTIONPI

COUPLEDA

B

C

0.1

Ia

Ib

Ic

Kuva 38. Simulointimalli yksiviivaesityksenä ja 3-vaiheisena esityksenä

Samassa simulointimallissa voidaan käyttää tarvittaessa molempia esitystapoja, mutta liitoskohdissa on käytettävä muunnoskomponenttia Breakout, joka löytyy niin Components valikkonauhasta (Simple Components kohdasta) kuin piirtoalus-tan komponenttivalikostakin. Breakout komponentissa pieni sininen neliö ilmaisee ensimmäisen vaiheen (A vaiheen).

0.1

#1 #2

Fa

ult

Kuva 39. Yksiviivaesityksen kytkeminen 3-vaiheiseen esitykseen Brea-kout komponentilla.

PSCADissä myös datasignaaleilla on käytössä vastaavanlainen ”yksiviivaesitys”. Käytännössä kyse on signaalien käsittelystä n-pituisena vektorina, joka voidaan esittää yhtenä viivana ja kytkeä vektoriesitystä hyödyntävän komponentin yhteen



liittimeen. Vektorin pituus riippuu komponentista, jolla vektori luodaan. Seuraa-vassa kuvassa on esitetty miten 3 signaalia ensin yhdistetään Data Merge kom-ponentilla ja sitten otetaan erikseen Data Tap komponenteilla (kullekin signaalille tarvitaan oma Data Tap komponentti). Data Merge komponentilla voidaan yhdis-tää enintään 12 signaalia. Esimerkiksi FFT komponentissa, jolla voidaan laskea mitatun signaalin yliaaltokomponentit, riippuu ulostulovektorin pituus siitä miten monta yliaaltoa halutaan laskea. PSCADissä yliaallot voidaan laskea jopa 255. yli-aaltoon saakka. FFT komponentista on esimerkki kuvassa 41, jossa Mag1 ulostu-lon 7-pituisesta vektorista erotetaan Data Tap komponentilla ensimmäinen signaa-li.

1 2 3 2 31

Signaalien yhdistäminen vektoriin

Signaalien erottaminen vektorista

Kuva 40. Signaalien yhdistäminen vektoriksi

X1

X2

X3

Ph1

Ph2

Ph3

Mag1 Mag2 Mag3

(7)

(7)

(7)

(7) (7) (7)

dc1 dc2 dc3

F F T

F = 50.0 [Hz]

Ua

Ub

Uc

1

Kuva 41. Yksittäisen signaalin erottaminen FFT-komponentin tuottamasta vektorista

Joskus on tarpeen jakaa pitkä vektori pienempiin osiin ja tämä on otettu PSCADis-sä huomioon Data Tap komponentin parametreissa (ks. seur. kuva) siten, että pa-rametrin Dimension avulla voidaan valita miten pitkä vektori erotetaan. Ensim-mäinen parametri Start at Index Number kertoo mikä on ensimmäinen erotettava vektorin elementti. Useimmiten kuitenkin tavoitteena on erottaa yksi signaali vek-torista jolloin Dimension on 1 (yksi) eli tuloksena on skalaarisuure (ei vektori).



Kuva 42. Data Tap komponentin parametrointi

Komponenttien tuhoaminen ja siirto

Joissain tilanteissa on tarpeen poistaa tai tuhota piirtoalustalle sijoitettuja kom-ponentteja. Toisinaan komponentteja ei haluta tuhota kokonaan vaan ne halutaan siirtää esimerkiksi johonkin sivumoduliin. Komponentin poistaminen kokonaan tapahtuu Delete-toiminnolla. Kun käytetään "leikkaa"- eli Cut-toimintoa, poistetun komponentin saa takaisin haluttuun paikkaan seuraavalla ”liitä”- eli Paste-toiminnolla. Lisäksi on käytettävissä ns. "peruuta" eli Undo-toiminto, joka kohdis-tuu aina viimeksi tehtyyn muokkaustoimintoon. Toiminto voidaan kuitenkin tois-taa useita kertoja, jolloin päästään haluttuun aiemmin vallinneeseen tilanteeseen. Mikäli vahingossa esim. peruuttaa toiminnon, jota ei ollutkaan tarkoitus perua voi sen tehdä uudestaan Redo-toiminnolla.

Edellä mainitut toiminnot löytyvät sekä piirtoalusta ponnahdusvalikosta (ks. kuva 24) että Home-valintanauhasta. Toiminnoille Cut, Copy ja Delete on painikkeet valintanauhan Clipboard osiossa ja toiminnot Undo ja Redo löytyvät painikkeet Editing kohdasta

Näille muokkaustoiminnoille on olemassa myös kätevät näppäinoikotiet. Valittuna oleva komponentti tai komponentit voidaan leikata (Cut-toiminto) kätevästi näp-päinyhdistelmällä CTRL +X tai tuhota (Delete-toiminto) DELETE näppäimellä. Mi-käli kohdetta ei ole valittu kohdistuu tuhoamistoiminto aina siihen komponenttiin, jonka päällä hiiren osoitin on näppäintoimintoa suoritettaessa. Liitä- eli Paste-



toiminto saadaan aikaan näppäintoiminnolla CTRL +V. Undo-toiminto saadaan ai-kaan näppäilemällä CTRL +Z ja Redo-toiminnon näppäinoikotie on CTRL +Y.

Komponenttien parametrointi

Kunkin komponenttimallin käyttäytyminen määräytyy sen parametrien avulla. Si-muloinnin onnistumisen kannalta on tärkeää, että mallien parametrit määritetään huolellisesti. Erityisesti on huomattava, että vaikka kaikilla malleilla on jotkin ole-tusparametrit, ne eivät yleensä sellaisenaan sovellu tarkasteltavaan simulointiin. Lisäksi on huomattava, että tässä kanadalaisperäisessä ohjelmassa taajuusoletus on aina 60 Hz, joka pitää esimerkiksi suomalaisia järjestelmiä simuloitaessa muuttaa aina 50 Hz:iin.

Komponentin parametreihin pääsee joko kaksoisnäpäyttämällä komponenttia tai valitsemalla komponentin ponnahdusvalikosta Edit Parameters. Komponentin parametrit määritetään lomakkeella, jossa on joko yksi tai useampia sivuja. Yksin-kertaisin parametrilomake on esimerkiksi vastuksella, jonka parametrina on vain resistanssi. Monimutkaisempi lomake on esimerkiksi muuntajalla, jonka parametrit on jaettu useammalle sivulle. Tarkasteltavaa sivua voidaan vaihtaa parametrilo-makkeen ylälaidassa olevasta alasvetolistasta. Alasvetolista avautuu painamalla sen oikeassa laidassa olevaa painiketta, jossa on alaspäin osoittava kolmio. Para-metrilomakkeen sivunvaihtoa on havainnollistettu seuraavalla kolmen kuvan sar-jalla.

Kuva 43. Parametrilomakkeen sivunvaihto: avataan ensin alasvetolista



Kuva 44. ... valitaan sieltä haluttu sivu (tässä Saturation)…

Kuva 45. ... ja esille tulee valittu sivu

Parametrilomakkeen sivua voi vaihtaa myös nuolinäppäimillä (ylös/alas), silloin kun sivuluettelon sisältävä alasvetolista on suljettuna mutta aktiivinen (sininen taustaltaan, ks. edellä oleva kuva).

Parametrilomakkeella olevat kentät ovat joko teksti-, numero- tai valintakenttiä. Tekstikenttään voi syöttää minkä tahansa tekstin (pituus yleensä rajattu). Numero-



kentässä näkyy lukuarvon jälkeen myös kyseessä oleva yksikkö hakasulkeisiin kir-joitettuna (esim. [pu] tai [MVA]). PSCAD ohjelma osaa ottaa huomioon käyttäjän syöttämän yksikön, mikäli ns. Unit System asetus on päällä simulointimallin ase-tuksissa (simulointimallin asetuksista kerrotaan myöhemmin kohdassa "Simulointiajon määrittely"). Yksikön on oltava jokin PSCAD tunnistamista yksi-köistä (taulukko näistä löytyy ohjelman Help-toiminnosta) se on kirjoitettava tar-kasti ohjeiden mukaisesta:

• numeron jälkeen tulee yksi välilyönti,

• yksikkö kirjoitetaan hakasulkeisiin. Esimerkki yksikön käytöstä on esitetty seuraavassa kuvassa. Siinä on muuntajan teholle annettu arvo 100 kVA, kun oletuksena muuntajamallissa tehon yksikkö on MVA. Yksiköitä onkin useimmiten mahdollista käyttää vain tähän tapaan eli etu-liitteitä (kilo-, mega-, jne.) muuttaen. Kun numerokentän tyhjentää kokonaan ja syöttää siihen haluamansa vain pelkän lukuarvon ilman yksikköä, tulkitaan yksi-kön olevan ko. parametrille määritelty oletusyksikkö. Oletusyksikkö ja tarkempaa tietoa mallin parametreista löytyy komponentin ponnahdusvalikon toiminnolla View Properties esiin saatavasta taulukosta (ks. kuva 47).

Kuva 46. Yksikön kirjoittaminen numerokenttään.

Kuva 47. Komponentin parametrit sisältävä taulukko

Komponentin parametrilomakkeella oleva valintakenttä on käytännössä alasveto-lista, jossa käyttäjä tekee valinnan kahden tai useamman tekstimuodossa kerrotun vaihtoehdon välillä.



Kuva 48. Esimerkki parametrilomakkeesta, jossa on käytetty alasvetolis-taa.

Joissain komponenteissa on myös mahdollista syöttää numerokenttään ohjauspii-reissä määritellyn datasignaalin nimi. Tätä aihetta käsitellään tarkemmin ohjauspii-rejä käsittelevässä kohdassa myöhemmin.

Riippuen eri valintakenttien arvoista on osa parametrilomakkeen kentistä poissa käytöstä, jolloin ne esitetään harmaalla tekstillä eikä niitä pääse muuttamaan. Tä-mä tarkoittaa, että tehtyjen valintojen perusteella kyseiset parametrit ovat tarpeet-tomia eikä niitä oteta huomioon.

Parametrilomake on mahdollista saada myös pysyvästi näkyviin rastittamalla Ho-me-valintanauhan kohta Parameters. Tällöin lomakkeelle voidaan valita näkyviin halutun komponentin parametrit napauttamalla ko. komponenttia. Esimerkiksi seu-raavassa kuvassa on napautettu tahtikoneen kuvaketta mallissa, jolloin lomakkeelle on tullut esiin tahtikonemallin parametrit.

Kuva 49. Parametrilomakkeen asettaminen pysyvästi näkyville



Huomaa että parametrilomakkeen koko on muutettavissa ja joissain tapauksissa parametrien otsikot ovat niin pitkiä, että lomaketta kannattaa hieman suurentaa. Kun esillä olevassa parametrilomakkeessa on jonkin komponentin tiedot ja napau-tetaan jotain toista komponenttia, tulee lomakkeelle esiin kyseisen komponentin parametrit. Näin voidaan helposti selailla eri komponenttien parametreja sulkemat-ta välillä parametrilomaketta. Esillä oleva parametrilomake voidaan myös telakoi-da esim. pääikkunan oikeaan laitaan. Jatkuvasti esille asetettu parametrilomake voidaan sulkea lomakkeen sulkemispainikkeesta (punainen rasti lomakkeen otsik-korivillä) tai poistamalle rasti View-valintanauhan kohdasta Parameters.

Mittausten määrittely

Simuloinnin avulla halutaan tarkastella tiettyjen suureiden käyttäytymistä ja nämä suureet saadaan näkyviin määrittelemällä simulointimalliin ns. mittauksia. Mitat-tavien suureiden saaminen esiin simuloinneissa vaatii käytännössä kolme eri vai-hetta:

• Sijoitetaan virtapiiriin erillinen komponentti, jolla mittaus suoritetaan (esim. jännite- tai virtamittari) tai määritellään virtapiirin kuuluvassa komponentissa ns. sisäisiä mittauksia (käytettävissä tietyissä komponenteissa).

• Liitetään mittauksesta saatava signaali ulostulokanavaan (Output Channel).

• Lisätään piirtoalustalle komponentti, joka esittää mitattavan suureen graafisesti (tavallisesti käyränä) ja yhdistetään siihen haluttu ulostulokanava.

Lopputuloksena on siis se, että samalla piirtoalustalla voi olla sekä itse simuloitava piiri että kuvat, joihin simuloinnin tulokset tulevat.

Mittaussignaalien luonti

Jännitteiden ja virtojen mittaukset voidaan suorittaa yksinkertaisimmillaan suoraan tähän tarkoitetuilla komponenteilla, jotka on esitelty seuraavassa kuvassa. Nämä mittarit löytyvät kätevästi esim. Components valintanauhasta.

Kuva 50. Jännitteen ja virran mittaamiseen käytettävät komponentit

Virtamittari on kytkettävä aina osaksi virtapiiriä; se ei toimi jos sen laittaa johdon päälle. Virtamittarin sijoittamista piiriin on havainnollistettu kuvassa 51.



Kuva 51. Virtamittarin sijoittaminen piiriin

Jännitemittareita on kahta eri tyyppiä, joista toinen tekee mittauksen aina maapo-tentiaaliin nähden ja toinen mittaa kahden eri pisteen välisen potentiaalieron. Esi-merkiksi pääjännitteet vaiheiden väliltä voidaan mitata kuvan 52 esittämällä taval-la.

Kuva 52. Pääjännitteiden mittaaminen

Monipuoliset mittausmahdollisuudet tarjoaa monitoimimittari Multimeter (katso seur. kuva), jolle on oma painikkeensa Components-valintanauhassa. Tämä mitta-



ri sijoitetaan osaksi virtapiiriä aivan kuten virtamittari. Mitattaviksi suureiksi voi-daan virtojen ja jännitteiden lisäksi valita mm. pätö- ja loisteho.

Kuva 53. Monitoimimittari Multimeter

Kuten edellä mainittiin, tietyt komponentit tarjoavat mahdollisuuden sisäisiin mit-tauksiin. Tällöin mittaus määritellään siten, että kyseisen komponentin paramet-reissa annetaan halutulle ulostulosuureelle nimi. Seuraavassa kuvassa on esimer-kiksi määritelty muuntajan toision vaihevirroille nimet.

Kuva 54. Komponentin sisäisten mittausten määrittäminen; esimerkkinä muuntaja

Komponentista riippuen siitä voidaan mitata virtojen ja jännitteiden lisäksi muita-kin suureita. Esimerkiksi moottorimallista saadaan ulostulona mm. nopeus- ja säh-köinen vääntömomentti.

Mittauksen määritteleminen tarkoittaa käytännössä sitä, että simulointimalliin määritellään signaali, johon kyseinen mitattava suure liitetään. Signaali määritel-lään antamalla sille nimi. Virta- ja jännitemittarikomponenteilla onkin vain yksi parametri: Signal Name. Samoin signaali syntyy, kun johonkin komponenttiin määritellään sisäinen mittaus nimeämällä ulostulosuure. Nimettyä mittaussignaalia voidaan sitten käyttää edelleen paitsi mittausten esittämiseen tarkoitetuissa kom-ponenteissa myös esim. säätöpiireissä. Tilanteesta riippuen mittaussignaali voi olla myös vektori. Liitettäessä jännite- ja virtamittarit suoraan yksiviivaesityksenä laa-dittuun malliin ovat tuloksena saatavat mittaussignaalit 3-pituisia vektoreita siten, että vektorin ensimmäinen elementti sisältää A-vaiheen mittauksen, toinen ele-mentti B-vaiheen mittauksen jne.

Signaalit ulostulokanaviin

Toisena vaiheena mittauksen luonnissa on saadun signaalin liittäminen ulostulo-kanavaan. Tähän tarvitaan datasolmu (Data Label), joka liitetään ulostulokanavaan



(Output Channel). Nämä molemmat komponentit löytyvät Components valinta-nauhasta. Datasolmun ja ulostulokanavan väliin kannattaa sijoittaa lyhyt johto, ku-ten seuraavassa kuvassa on esitetty.

Kuva 55. Signaalin liittäminen ulostulokanavaan

Datasolmulla on vain yksi parametri: Data Signal Name. Tähän kohtaan kirjoite-taan halutun mittaussignaalin nimi. Nimen pitää olla täsmälleen sama kuin mikä määriteltiin virta- tai jännitemittarin Signal Name parametrille tai mitä käytettiin komponentin sisäisiä mittauksia määriteltäessä. Datasolmu toimii periaatteessa si-ten, että se luo piirtoalustalle näkyvän liityntäpisteen kyseiseen signaaliin. Tähän liityntäpisteeseen voidaan sitten kytkeä johtoja käyttäen paitsi ulostulokanava myös erilaisia datasignaaleja käsitteleviä komponentteja.

Ulostulokanavalla on useampi parametri, joilla vaikutetaan mm. kuvaajassa näky-viin otsikoihin ja asteikkoihin. Yksi tärkeimmistä parametreista on skaalauskerroin (Scale Factor), jota pitää käyttää, jos mittauskomponentin antama suure halutaan skaalata esim. kuvaajaa varten jollain vakiokertoimella. Ulostulokanavan paramet-rina oleva yksikkö (Unit) ei vaihda suureen yksikköä vaan se on vain teksti, joka tulee näkyviin mm. taulumittareissa. Koska esim. jännitteet mitataan PSCADissä aina kilovoltteina (ja virrat kiloampeereina) voi jossain tapauksessa olla tarpeen esittää jännitteet voltteina, jolloin ulostulokanavan parametrit pitää määritellä seu-raavassa kuvassa esitetyllä tavalla.

Kuva 56. Ulostulokanavan parametrit

Komponentti "Data label" Komponentti "Output Channel"



Kuvaajien luonti

Ulostulokanava tallentaa siihen tulevan signaalin, joka voidaan simuloinnin aikana esittää graafisesti esim. käyränä. Tätä varten malliin pitää ensin lisätä kehys (Graph Pane), joka löytyy Components-valintanauhalta. Kehys muodostaa alus-tan kuvaajille (Graph), jotka ovat käytännössä datan esittämiseen käytettäviä koordinaatistoja. Kuvaajan vaaka-akselilla on aina aika ja pystyakselilla kyseinen suure. Yhteen kuvaajan voidaan sijoittaa useita käyriä (Curve), joista kukin edus-taa yhtä mittaussignaalia.

Uusi kehys on pelkkä harmaa laatikko, jonka kokoa voi muuttaa vetämällä kah-voista (vihreistä neliöistä), jotka tulevat esiin kun komponenttia napauttaa hiirellä. Kehyksen sijoituspaikkaa voi muuttaa yksinkertaisesti hiirellä vetämällä. Kun ke-hyksessä on jo kuvaajia, kahvat tulevat esiin vain napauttamalla hiirellä kehyksen otsikkopalkkia (ks. seur. kuva) tai jotain sen kulmista. Kuvaajia sisältävän kehyk-sen paikan muuttaminen onnistuu vain kun hiirellä otetaan kiinni otsikkopalkista.

Kuva 57. Kehys aktivoituna niin että sen kokoa voidaan muuttaa

Näpäyttämällä hiiren oikealla painikkeella kehyksen otsikkopalkkia saadaan esiin kehyksen ponnahdusvalikko. Kehyksen ponnahdusvalikossa valinnalla Add Over-lay Graph luodaan kehykseen uusi kuvaaja (ks. seur. kuva). Valinnan teksti over-lay viittaa siihen, että kaikki kuvaajaan liitettävät signaalit tulevat samaan koor-dinaatistoon. Näiden kuvaajien avulla tarkoituksena esittää nimenomaan ajan funk-tiona muuttuvia signaaleja, joten kuvaajan vaaka-akselilla on aina aika (sekuntei-na). Pystyakselilla on sitten mitattu signaali (esim. jännite kilovoltteina). Kuvaajia voi lisätä useita samaan kehykseen. Tästä on se etu, että samassa kehyksessä ole-vien kuvaajien vaaka-akselit voidaan helposti rajata samalle aikavälille. Otsikko-palkissa lukee oletuksena Graphs, mutta tämä teksti on vapaasti muutettavista ke-hyksen ponnahdusvalikon toiminnolla Properties esiin tulevasta lomakkeesta Graph Frame Properties.

Otsikko-palkki



Kuva 58. Kuvaajan lisääminen kehykseen

Kuvaajia voidaan lisätä myös painamalla INSERT-näppäintä. Uusi kuvaaja tulee tällöin siihen kehykseen, jonka päällä hiiren osoitin on. Kehys täyttyy uusilla ku-vaajilla ylhäältä alaspäin ja mikäli kuvaajia lisää useita kerralla saattaa tulla eteen tilanne että kaikki kuvaajat eivät mahdu kehykseen. Ne jäävät tällöin osin tai ko-konaan piiloon. Piiloon jäävät kuvaajat saa näkyviin kehyksen oikeassa laidassa olevan hissin avulla tai mieluummin kasvattamalla kehyksen korkeutta riittävästi, jolloin ne ovat koko ajan näkyvissä.

Kuva 59. Kehys, johon on lisätty kaksi kuvaajaa



Tarvittaessa kehyksestä voidaan poistaa yksittäinen kuvaaja kyseisen kuvaajan ponnahdusvalikosta (Kuva 60) löytyvän valinnan Cut Graph avulla. Kuvaaja voi-daan poistaa myös DELETE -näppäintä painamalla. Tällöin toiminto kohdistuu ku-vaajaan, joka on ensin valittu hiirellä napauttamalla (tausta muuttuu kellertäväksi). Tämä näppäintoiminto ei ole peruttavissa, mutta leikattu (Cut) kuvaaja voidaan liittää takaisiin samaan tai toiseen kehykseen kehyksen ponnahdusvalikon toimin-nolla Paste Graph.

Kuva 60. Kuvaajan ponnahdusvalikko

Kehyksen poistaminen onnistuu kehyksen ponnahdusvalikon toiminnolla Cut Frame tai näppäintoiminnolla CTRL +X (leikkaa) tai DELETE (tuhoa).

Kehyksen ponnahdusvalikossa on myös valinta Add Stacked Polygraph (ks. seur. kuva), jolla kehykseen lisätään ns. pinottuja kuvaajia. Seuraavassa kuvassa on ha-vainnollistettu pinotun kuvaajan ja tavallisen kuvaajan eroa esittämällä sama kol-mivaiheinen virta molemmilla kuvaajatyypeillä. Ylempänä on tavallinen kuvaaja, jossa kaikkien vaiheiden virrat tulevat samaan kuvaajaan. Alempana on pinottu kuvaaja, jossa kustakin signaalista tehdään oma kuvaaja y-akselin suunnassa. Pi-nokuvaajan avulla käyrämuoto tulee näkyviin, mutta signaalin arvot eivät ole näh-tävissä, koska pystyakselilla ei ole asteikkoa. Pinottu kuvaaja soveltuu kuitenkin erityisen hyvin digitaalisten signaalien esittämiseen. Tätä on havainnollistettu ku-vassa 62, jossa mitatut virrat on esitetty ylempänä tavallisessa kuvaajassa ja suoja-



releiden laukaisu ja havahtumissignaalit pinotussa kuvaajassa digitaalisessa muo-dossa. Kuvassa on esitetty myös painikkeet jotka saadaan esiin näpäyttämällä sig-naalin nimeä hiirellä. Painikepalkissa viimeisenä (kirjaimen M alapuolella) on pai-nike, josta voidaan vaihtaa signaalin esitystapa digitaaliseksi.

Kuva 61. Pinotun kuvaajan luonti ja esimerkki pinotusta kuvaajasta

Kuva 62. Pinotun kuvaajan käyttö digitaalisten signaalien esittämiseen



Edellä esitellyn aikatason kuvaajan lisäksi PSCADissä on käytettävissä myös ns. XY-kuvaaja (XY Plot), jonka avulla voidaan tehdä kuvaajia, joissa vaaka-akselilla on joku muu suure kuin aika. XY-kuvaajassa voidaan esimerkiksi esittää oikosul-kumoottorin momenttikäyrä, jossa vaaka-akselilla on pyörimisnopeus ja pystyak-selilla vääntömomentti. Seuraavassa kuvassa on esitetty tyhjä XY-kuvaaja. Sen kokoa ja paikkaa piirtoalustalla voi muuttaa samalla tavoin kuin kehyksenkin ko-koa ja paikkaa. XY-kuvaajan otsikkopalkin vasemmassa laidassa on painike, jossa kuvaajan koordinaatisto voidaan vaihtaa polaarikoordinaatistoksi (Polar plot). Samalla painikkeella onnistuu myös palautus takaisin karteesiseen koordinaatis-toon.

Kuva 63. XY-kuvaaja

PSCADissä on lisäksi käytettävissä kolme erikoiskuvaajaa, joille ei ole painiketta Components valintanauhassa. Ne liittyvät aina tiettyyn yksittäiseen signaaliin tai vektoriin ja ne luodaan suoraan kyseisen ulostulokanavasta ponnahdusvalikosta. Tämä tekniikka kuvataan tarkemmin seuraavassa kappaleessa. Kyseiset erikoisku-vaajat ovat:

• pylväsdiagrammi (polymeter)

• osoitinkuvaaja (phasormeter)

• oskilloskooppi (oscilloscope).



Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan

Liittämällä tietty ulostulokanava johonkin kuvaajaan saadaan kyseinen suure nä-kymään kuvaajassa käyränä. Tämä liittäminen voidaan tehdä joko valikkoja käyt-täen tai hiiren käyttöön perustuvilla toiminnoilla. Valikoita käytettäessä tarvitaan kaksi toimenpidettä:

1. Luodaan viite kyseiseen ulostulokanavaan

2. Liitetään ulostulokanava kuvaajaan.

Viite ulostulokanavaa varten luodaan valitsemalla ulostulokanavan ponnahdusva-likosta Graphs/Meters/Controls -> Add as Curve. Tämän jälkeen napautetaan hiiren oikeanpuoleista näppäintä halutun kuvaajan päällä ja valitaan ponnahdusva-likosta Paste Curve. Tämä kaksivaiheinen toiminto on kuvattu seuraavissa kah-dessa kuvassa.

Kuva 64. Ulostulokanavan viitteen luonti



Kuva 65. Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan

Nopeampi ja suositeltavampi tapa ulostulokanavan liittämiseen kuvaajaan on kui-tenkin hiiren käyttöön perustuva toiminto, jossa ulostulokanava liitetään kuvaajaan yksinkertaisesti hiirellä vetämällä (ks. seur. kuva). Toimintoa käytettäessä CTRL -näppäin on oltava alas painettuna.

Kuva 66. Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan hiirellä vetämällä

Ctrl



Kun ulostulokanava on liitetty kuvaajaan, näkyy käyrän otsikko kuvaajan laidassa. Kun samaan kuvaajaan liitetään useampia kanavia, tulevat niiden otsikot kuvaajan ylälaitaan siinä järjestyksessä kuin ne on liitetty. Käyrän otsikko määritellään ulos-tulokanavan parametrina Title (ks. seur. kuva). Ulostulokanavan kohdassa Display title on icon kannattaa olla valittuna Yes, jolloin otsikkoteksti näkyy myös ulostu-lokanavan kuvakkeen alapuolella (vrt. seur. kuva). Lisäksi ulostulokanavan para-metreissa kannattaa määritellä yksikkö, joka tässä tapauksessa on "kV", kun mita-taan jännitettä. PSCAD:ssä kaikki jännitemittaukset tehdään aina kilovoltteina sa-moin kuin virtamittaukset kiloampeereina. Kuvaajan voi tarvittaessa skaalata, niin että se näyttää lukeman voltteina (V) laittamalla Scale Factor kohtaan 1000, jol-loin Unit kohtaan pitää laittaa "V".

Kuva 67. Käyrän otsikon määrittely (tässä "3 Phase Load Voltage")

Kuvaajan pystyakselin otsikoksi tulee ulostulokanavan (Output Channel) paramet-reissa määritelty yksikkö suluissa. Jos halutaan lisäksi näkyviin kyseisen suureen nimi, kuten "Voltage" edellä olevassa kuvassa, voidaan suureen nimi syöttää ku-vaajan parametrilomakkeelle (Kuva 68) kohtaan Title. Tämä parametrilomake avautuu tuplaklikkaamalla kuvaajaa tai valitsemalla kuvaajan ponnahdusvalikosta toiminto Properties.

Käyrän saamiseksi esiin on olemassa myös oikotie, jolla voidaan samalla luoda myös tarvittava kehys ja kuvaaja: ulostulokanavan ponnahdusvalikosta löytyy koh-ta Graphs/Meter/Controls -> Add Overlay Graph with Signal (ks. kuva 64 si-vulla 44). Tämä valinta tuottaa kehyksen, jossa on yksi kuvaaja ja siinä kyseinen käyrä. Kehys on heti valinnan jälkeen kiinni hiiren kursorissa ja se voidaan hiiren avulla siirtää haluttuun paikkaan ja pudottaa siihen hiirtä napauttamalla. Vastaa-vasti digitaalisen signaalin kuvaaja saadaan luotua yksittäisestä ulostulokanavasta valinnalla Input/Output Reference -> Add Poly Graph with Signal.



Kuva 68. Kuvaajan parametrit

PSCAD-ohjelmassa ulostulokanavaan on mahdollista tuoda yksittäisen signaalin sijasta myös useamman signaalin muodostama vektori. Tämä on kätevää esimer-kiksi käytettäessä ns. FFT-komponenttia, jonka ulostuloina on yliaaltopitoisen sig-naalin spektri. Tätä on havainnollistettu kuvassa 69. Vektorin esitystapaa voidaan muokata taulukkomuotoisesta valikosta, joka aukeaa näpäyttämällä kuvaajan ylä-puolella olevaa ulostulokanavan nimeä (tässä kuvassa ”Spektri”). Tällöin aukeaa kuvassa 70 esitetty määrittelytaulukko. Sarakkeessa Trace ovat käyrien värit ja mahdolliset tunnistemerkit. Sarakkeen V avulla voidaan valita piirrettävät vektorin alkiot. Merkintä x tarkoittaa, että ko. alkiota ei piirretä kuvaajaan. Tässä esimerkis-sä valittuna ovat valittuna vektorin alkiot 1, 3, 5 ja 7. Sarakkeen B avulla halutut käyrät saadaan lihavoitua. Tämä kuvaajan muotoilut sisältävä valikko on käytettä-vissä myös yksittäisen signaalin sisältävillä ulostulokanavilla. Huomaa, että vali-kossa ei ole muuta kuin otsikkorivi ennen kuin simulointiajo on onnistuneesti suo-ritettu.

Vektorimuotoisilla signaaleilla käyttökelpoinen on myös ulostulokanavan ponnah-dusvalikon kohta Graphs/Meter/Controls -> Add as Polymeter (ks. kuva 64 si-vulla 44). Tämä toiminto luo pylväsdiagrammin, joka kiinnittyy aluksi hiiren kur-soriin ja on sen avulla siirrettävissä haluttuun paikkaan. Saatu kehys voidaan nor-maalin kehyksen tavoin venyttää järkevän kokoiseksi (Kuva 72) ja siirtää sopivaan paikkaan.



IT1A

Muuntamon T1 vaiheen Avirran särö ja yliaallot

IT1AHMag

Ph

dc

(31)

(31)

F F T

F = 50 [Hz]

Spektri

Kuva 69. Vektorin esitys kuvaajassa

Kuva 70. Vektorin esitystavan muokkaukseen käytettävä määrittelytau-lukko



Kuva 71. Pylväsdiagrammi (Polymeter) heti valikkotoiminnon jälkeen

Kuva 72. Pylväsdiagrammi venytettynä sopiviin mittoihin

Pylväsdiagrammin pystyakseli on skaalattava ko. ulostulokanavan määrittelyissä. Niihin pääsee käsiksi myös valitsemalla pylväsdiagrammin otsikkopalkin ponnah-dusvalikosta toiminto Channel Settings. Ulostulokanavalle määritelty mittayksik-kö tulostuu pylväsdiagrammin vasempaan alanurkkaan. Pylväsdiagrammin esitys-tapaa voi muokata painikkeista, jotka tulevat esiin diagrammin oikeassa laidassa olevasta nuolenkärjestä hiirellä napauttamalla. Ylempi painike (Index Labels) tuo esiin vektorin alkioiden numerot näytettyä pylväiden alapuolella (Kuva 73). Yksit-täisen alkion tarkka arvo saadaan näpäyttämällä pylvästä, jolloin pylväsdiagram-min alapalkissa näkyy valitun pylvään numero kehystettynä ja sen jäljessä lukuar-vo. Alla olevassa kuvassa on tällä tavoin aktiiviseksi otettu alkio numero 5. Toinen painike (Scroll View) muuttaa palkiston sellaiseksi, että siinä on alhaalla vieritys-palkki ja kukin palkki on vakiolevyinen. Tällöin on mahdollista tarkastella hyvin-kin pitkää vektoria (Kuva 74).



Kuva 73. Pylväsdiagrammi, kun alkioiden numerot on tuotu esiin

Kuva 74. Pylväsdiagrammi muutettu vieritettäväksi

Signaalien tuomisessa XY-kuvaajaan lähdetään liikkeelle aivan samoin kuin taval-listen kuvaajienkin kohdalla eli luomalla viite kyseisen ulostulokanavan ponnah-dusvalikon avulla (Graphs/Meter/Controls -> Add as Curve). Viitettä liitettäes-sä käytetään sitten XY-kuvaajan ponnahdusvalikkoa (Kuva 75), jossa valitaan Paste Curve. Näin liitettävät signaalit menevät vuorotellen x- vai y-akselille. Mo-lemmille akseleille tulee liittää vähintään yksi signaali. XY-kuvaajaan voi myös piirtää useampia käyriä, jolloin kutakin käyrää kohti on liitettävä aina yksi signaali sekä x- että y-akselille. XY-kuvaajaan voi liittää signaalin myös hiirellä vetämällä (Ctrl-näppäin alas painettuna) kuten tavallisiin kuvaajiin. Tällöin signaalin sijoit-tuminen riippuu hiiren osoittimen sijainnista kun hiiren painike vapautetaan. Kun hiiren osoitin on x-akselin negatiivisella puolella, liitetään signaali x-akselille ja kun osoitin on x-akselin positiivisella puolella, liitetään signaali y-akselille. Kun signaalia vedetään hiirellä kuvaajan koordinaatiston alueella, osoitetaan kohteena oleva akseli myös kursorikuviolla joko tekstin X Coordinate tai Y Coordinate koh-dalla. Liittäminen toimii myös hiiren sijaitessa näiden tekstien päällä (hieman ylä-puolella).



Kuva 75. XY-kuvaajan ponnahdusvalikko

Paitsi käyrinä voidaan mittaukset esittää myös ns. taulumittareiden avulla. PSCAD-ohjelmassa taulumittarit sisältävät perinteistä mittaritaulua muistuttavan osoitinnäytön lisäksi myös numeronäytön. Taulumittareiden avulla ei tietenkään voi esittää hetkellisarvosuureita, vaan ne on muunnettava tehollisarvoiksi esim. RMS-komponentin avulla (löytyy esim. Master Library -valintanauhasta kohdas-ta Meters nimellä Single Phase RMS Meter). RMS-komponentin toiminta voidaan määritellä myös digitaaliseksi. Silloin on ilmoitettava suureen perustaajuus ja näy-tepisteiden määrä, esimerkki sopivista asetteluista on annettu seuraavassa kuvassa. Vastaava digitaalinen mittausmoodi on valittavissa myös eräissä muissa mittaus-komponenteissa. Käyttämällä digitaalista mittausmoodia voidaan useimmissa ta-pauksissa poistaa oletuksen olevan analogiselle mittausmoodille ominainen ulostu-losuureen lievä värähtely, joka johtuu käytettävästä laskenta-algoritmista.

Taulumittareita ei sijoiteta kehyksiin vaan ne sijoitetaan ohjauspaneeleihin (Cont-rol Panel), joihin tulevat myös simuloinnin ohjaukseen käytettävät komponentit. Niistä enemmän seuraavassa luvussa.



Kuva 76. Mitatun vaihtojännitteen muuttaminen tehollisarvoksi digitaalisen RMS-komponentin avulla

Simulointimallin toiminnan määrittely

Koska tavallisesti PSCAD ohjelmalla tehdyissä simuloinneissa on kyse nimen-omaan transientti-ilmiöiden simuloinnista, on simulointimalliin määriteltävä tar-kasteltava muutosilmiö. Käytännössä tämä tarkoittaa yhtä tai useampaa simuloita-valla ajanjaksolle määriteltyä tapahtumaa, joissa simulointimallissa tapahtuu säh-köisiin suureisiin vaikuttava muutos. Tyypillisesti muutoksessa voi olla kyse virta-piiriin tulevasta viasta (oikosulku) tai katkaisijan toiminnasta (virtapiiri avataan tai suljetaan). Ohjelmalla on myös mahdollista tarkastella esimerkiksi tapahtumaa, jossa sähkömoottorin kuormitus muuttuu askelmaisesti.

Simulointimallin toiminnan määrittely on mahdollista käyttäen automaattista ohja-usta tai käsiohjausta. Seuraavassa esitellään nämä molemmat tavat.

Automaattinen ohjaus

Automaattinen ohjaus toteutetaan toimilohkoilla, jotka antavat halutun syötteen sähköisessä piirissä oleville laitteilla. Yksinkertaisimmillaan ohjaus perustuu ajas-timeen, eli ohjaustoiminto tehdään tietyllä ajan hetkellä. Esimerkiksi erilaisten vi-kojen mallintamisessa käytettävien komponenttien ohjaukseen on käytettävissä oma ajastinkomponenttinsa Timed Fault Logic. Kuvassa 77 on esitetty, miten ajas-tinkomponentti voidaan kytkeä 3-vaiheisen vian komponentissa suoraan tarkoitus-ta varten olevaan sisäänmenoliittimeen. 1-vaiheisessa vikakomponentissa signaali



viedään datasolmuun (Data label), jolle annetaan sama nimi kuin kyseiselle vika-komponentille on määritelty sen parametreissa kohdassa Fault name (ks. kuvat 78 ja 79).

Kuva 77. Ajastimen kytkentä 3-vaiheiseen vikakomponenttiin (ylempi ku-va: 3-vaiheinen esitys, alempi kuva: yksiviivaesitys)

Kuva 78. Ajastimen kytkentä 1-vaiheiseen vikakomponenttiin

Kuva 79. Vikakomponentin parametrit (1-vaiheinen vika)

3-vaiheisen vian komponentissa on määriteltävä mitkä vaiheet ovat viassa (vian tyyppi). Tätä varten voidaan käyttää myös ulkoista signaalia, jonka liitin saadaan esiin asettamalla komponentin parametreissa kohtaan Fault Type Control arvo Ex-ternal. 3-vaiheisen vian keskeiset parametrisivut on esitetty seuraavassa kuvassa, jossa näkyy mm. vikatyypin asettelu ja vaihekohtaisten mittausten määrittely.



Kuva 80. 3-vaiheisen vian keskeiset parametrit

Vikakomponenttien kanssa käytettävällä Timed Fault Logic komponentilla eli ns. vika-ajastimella on vain kaksi parametria: ajankohta, jolloin vika tulee päälle (Time to Apply Fault) ja vian kesto (Duration of Fault).

Kuva 81. Vika-ajastimen parametrit

Virtapiirin avaaville ja sulkeville katkaisijoille on oma ajastinkomponentti nimel-tään Timed Breaker Logic, joka mahdollistaa enintään kahden peräkkäisen katkai-sijatoiminnon simuloinnin.

Kuva 82. Katkaisijan ohjaaminen ajastinkomponentilla



Katkaisijan ajastinkomponentti liitetään katkaisijaan viemällä signaali datasol-muun (eo. kuvassa BRK), jolla tulee olla sama nimi kuin mikä on määritelty kysei-sen katkaisijan nimeksi parametrilomakkeen sivulla Breaker main data kohdassa Breaker name (Kuva 83). Kyseinen katkaisijan nimi tulee näkyviin myös kuvaan katkaisijan yläpuolelle. Eo. kuvassa on esitetty esimerkkinä 3-vaiheinen katkaisi-ja, mutta sama periaate pätee myös 1-vaiheiselle katkaisijalle. 3-vaiheista katkaisi-jaa on mahdollista ohjata myös siten, että kutakin vaihetta ohjataan erikseen (ns. Single pole operation). Mikäli tämä toiminto on valittuna katkaisijan parametreis-sa, tulee ohjaussignaalit nimetä seuraavassa kuvassa harmaana näkyviin kohtiin (Breaker A name, jne.). Tällöin katkaisijan nimi ei tule näkyviin kuvaan.

Kuva 83. Katkaisijan nimeäminen parametrilomakkeella

3-vaiheisen katkaisijakomponentin ulkoasua voidaan muuttaa parametrilomakkeen sivulta Configuration löytyvillä valinnoilla (ks. kuva 84). Kohdasta Graphics Display voidaan valita joko perinteinen 3-vaiheinen esitystapa (3 phase view) tai 1-viivaesitys (Single line view). Kohdasta Graphics Display valittavana on Low Voltage Display tai High Voltage Display. Jälkimmäisessä vaihtoehdossa katkaisi-ja esitetään neliöillä, joiden väri (vihreä tai punainen) ilmaisee onko katkaisija auki vai kiinni. Katkaisijakomponenttiin voidaan valita sisäisiksi mittauksiksi vaihevir-rat, nollavirta, katkaisijan tilatieto, pätöteho, loisteho ja katkaisijan napojen yli oleva jännite. Pätö- ja loisteho saadaan näkymään myös lukuarvoina katkaisi-jasymbolin vieressä kun Configuration sivulla valitaan Yes kohdassa Display Po-wer Flow. 3-vaiheisen katkaisijakomponentin vaihtoehtoiset esitystavat on kerätty kuvaan 85.



Kuva 84. Katkaisijan parametrilomake

C

B

A

BRK

BRK

BRK

C

B

A

BRK

Kuva 85. 3-vaiheisen katkaisijakomponentin vaihtoehtoiset esitystavat

Katkaisijan ajastinkomponentin parametrilomakkeessa (ks. seur. kuva) voidaan va-lita toteutetaanko 1 vai 2 katkaisijatoimintoa (Number of Breaker Operations). Si-muloinnin alkutilanteessa katkaisija voi olla valinnan mukaan joko auki tai kiinni (Initial State). Lisäksi pitää määritellä toteutettavien katkaisijatoimintojen ajan-kohdat (Time of … Breaker Operation).

Kuva 86. Katkaisijan ajastinkomponentin parametrit



Simulointimallin toimintaa voidaan ohjata myös säätölohkojen avulla. Niiden avulla voidaan tuottaa eri komponenttien tarvitsemia ohjaussignaaleja. Tarvittavat säätö- tai ohjauspiirit toteutetaan johdottamalla yhteen tarvittavat säätölohkot. Alla olevassa kuvassa on esitetty yksinkertainen PI-säätö, joka tehty käyttäen summain-lohkoa ja PI-säädinkomponenttia. Siinä ohjearvo (Reference value) syötetään pii-riin käyttäen ns. liukusäädintä, josta enemmän seuraavassa kappaleessa. PI-säätimen vahvistuksen ja aikavakion asettelussa käytetään tässä esimerkissä myös liukusäädintä. Nämä kaksi datasignaalia viedään datasolmuihin Pgain ja Tconst. Tämä tieto välittyy PI-säädinkomponenttiin kun sen parametreihin määritellään kyseisiin kohtiin numeroarvojen sijasta datasolmujen nimet (ks. kuva 88).

Kuva 87. Esimerkki yksinkertaisesta PI-säädöstä

Kuva 88. PI-säädinkomponentin parametrit

Seuraavassa kuvassa on esitetty toisena esimerkkinä vähän laajempi esimerkkipii-ri, jossa on tasasuuntaaja ohjauspiireineen. Ohjauspiiri ottaa sisäänmenosuureinaan mittaukset Vd ja Id sekä suuntaajakomponentin ulostulon GM, joka viedään ohja-



uspiirille datasolmua Gamma käyttäen. Säätäjän ulostulossa käytetään myös samaa tekniikkaa AlfaOrder signaalin välittämisessä. Käyttämällä datasolmuja voidaan vähentää johtojen tarvetta ja ohjauspiirien mallit voivat sijaita etäämpänä primääri-laitteiden malleista.

Kuva 89. Esimerkki tasasuuntaajan säädöstä

Käsiohjaus

Käsiohjausta varten käytettävissä on ns. ohjauspaneeli (Control Panel), joka löy-tyy Components-valintanauhasta. Ohjauspaneeli on erikoiskomponentti, jota voi-daan käyttää alustana sekä taulumittareille että erilaisille simulointimallin ohjauk-sessa käytettäville komponenteille. Kuvassa 90 on esitetty esimerkki ohjauspanee-lista ja siihen liitetyistä ohjainkomponenteista. Ohjauspaneeliin voidaan liittää seu-raavia komponentteja:

• liukusäädin (Slider)

• kytkin (Switch)

• valitsin (Dial)

• painonappi (Push Button)

• taulumittari (Meter).

Näistä neljä ensinmainittua löytyvät mm. Components-valintanauhasta. Taulumit-tari (Meter) ei ole varsinaisesti komponentti vaan se syntyy automaattisesti liitettä-essä ulostulokanava ohjauspaneeliin.



Kuva 90. Esimerkki ohjauspaneelista ja siihen liitetyistä ohjainkomponen-teista

Ohjainpaneelissa olevat kuvakkeet muodostavat graafisen käyttöliittymän simu-lointimallin ajonaikaiseen käsiohjaukseen ja/tai ennen simulointiajoa tehtävään mallin parametrien muokkaukseen. Kytkeytyminen simulointimalliin perustuu aina ohjainkomponentteihin, jotka välittävät ohjainpaneelilla annettavat signaalit simu-lointimalliin. Eo. kuvassa datasolmun Slider avulla määriteltävä samanniminen signaali saa ohjauspaneeliin liitetyltä liukusäätimeltä annettavan arvon 0.5 kA. Vastaavasti signaali Switch saa kytkimeltä arvon ”1”. Valitsin on viidestä mahdol-lisesta asennosta asennossa ”1”, ja se määrää tässä tapauksessa signaalin Dial ar-voksi myös 1. Signaali Button saa arvon 1, kun ohjauspaneelin painonappia Push Button painetaan hiiren vasemmalla painikkeella. Heti kun hiiren painike vapaute-taan, palautuu signaalin arvo nollaan.

Ohjauspaneelin käyttö vaatii kolme vaihetta:

1. Luodaan ohjauspaneeli

2. Kytketään simulointimalliin tarvittavat ohjainkomponentit tai ulostulokanavat.

3. Liitetään ohjainkomponentit ja ulostulokanavat ohjauspaneeliin.

Ohjauspaneeli luodaan yksinkertaisimmin valitsemalla se Components-valintanauhasta. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää esim. piirtoalustan ponnahdusva-likon toimintoa Add Component => Control Panel. Tarvittavat ohjainkomponen-tit löytyvät samasta valikosta, esim. kytkin lisätään valitsemalla Add Component => Controls => Switch. Kaikki ohjainkomponentit löytyvät myös Components- valintanauhasta.

Ohjainkomponentin liittäminen ohjauspaneeliin tapahtuu samaan tapaan kuin ulos-tulokanavan liittäminen tiettyyn kuvaajaan. Kätevimmin ohjainkomponenttien ja



mittausten liittäminen ohjauspaneeliin tehdään hiirellä vetämällä (Kuva 91). Tätä toimintoa käytettäessä CTRL -näppäin on pidettävä alas painettuna. Vetäminen aloitetaan ohjainkomponentista (tai ulostulokanavasta) ja päätetään ohjauspanee-liin. Vetämisen voi päättää vain ohjauspaneelin otsikkopalkkiin. Tällöin liitettävän komponentin sijoittuminen määräytyy kohdasta, johon se vedetään. Tuleva sijoi-tuskohta näkyy myös vetämisen aikana nuolikuviona ohjauspaneelin otsikkopal-kissa.

Kuva 91. Ohjainkomponentin liittäminen ohjauspaneeliin hiirellä vetämällä

Mikäli halutaan käyttää ponnahdusvalikkoja ohjainkomponentin liittämiseen ohja-uspaneeliin, viedään hiiri ensin liitettävän ohjainkomponentin päälle ja avataan oh-jainkomponentin ponnahdusvalikko hiiren oikeanpuoleisella painikkeella. Sieltä valitaan Graphs/Meters/Controls => Add as Control. Kun liitetään ulostulo-kanava mittariksi ohjauspaneeliin pitää ulostulokanavan ponnahdusvalikosta valita Graphs/Meters/Controls -> Add as Meter. Tämän jälkeen valitaan ohjauspanee-lin ponnahdusvalikosta Paste (näppäintoiminto CTRL -V ei toimi tässä tilanteessa vaikka valikon tekstissä se on esitetty). Samaan ohjauspaneeliin voi liittää useita ohjainkomponentteja. Ensimmäisen ohjainkomponentin liittämisen jälkeen liittä-misessä käytettävä ponnahdusvalikko tulee esiin vain kun hiirellä osoitetaan ohja-uspaneelin otsikkopalkkia.

Seuraava kuva esittää esimerkkipiiriä, jossa katkaisijakomponentin ohjaus on to-teutettu ohjauspaneeliin tehdyllä kytkimellä BRK1. Katkaisijan ohjaussignaali on tässä nimeltään BRK1 ja sitä vastaava datasolmu on liitetty kytkinkomponenttiin. Tämän jälkeen kyseinen kytkinkomponentti on liitetty ohjauspaneeliin. Kuvassa on esitetty myös taulumittari, joka on esittää katkaisijan BRK1 vaiheen A virran IBRK1A tehollisarvoksi muunnettuna.

Ctrl



Kuva 92. Esimerkki ohjauspaneelin käytöstä simulointimallissa

Kytkinkomponentti on yleiskäyttöinen ohjainkomponentti, eivätkä sen parametrit ole oletusarvoiltaan sellaisia, että toiminta olisi täysin looginen käytettäessä sitä katkaisijan ohjaukseen siten kuin edellinen kuva esittää. Katkaisijaa kuvaava malli toimii siten, että sisäänmenosignaalin arvo 1 (yksi) tarkoittaa, että katkaisija on auki ja 0 (nolla) tarkoittaa, että katkaisija on kiinni. Katkaisijaohjauksessa kytkin-komponentin parametreissa kannattaakin tekstit vaihtaa kuvaavammiksi esimer-kiksi seuraavan kuvan esittämällä tavalla.

Kuva 93. Kytkinkomponentin parametrit muokattuna katkaisijan ohjauk-seen sopivaksi

Eo. kuvan esittämissä parametreissa otsikkona (Title) on BRK1 eli sama mikä oli esimerkin katkaisijan ohjaussignaalin nimi. Otsikko voidaan kyllä valita täysin va-paasti, mutta käytännössä kannattaa laittaa otsikoksi sama kuin katkaisijan ohjaus-signaalin nimi on, jolloin piiristä tulee helpommin tulkittava.

Vaikka ohjauspaneelia käyttäen voidaan simulointimallia ohjata ajon aikana, esi-merkiksi ohjaamalla katkaisijoita, on suositeltavaa, että käsiohjausta käytetään vain ajon alkutilanteen määrittelyyn. Tällöin voidaan kätevästi samalla simuloin-timallilla ajaa eri tilanteita erilaisilla parametreilla. Esimerkiksi simulointimallin



osien väliset kytkennät voidaan valita kutakin simulointiajoa varten käsin ohjatta-villa katkaisijoilla. Lisäksi esimerkiksi vian ajankohta voidaan antaa kätevästi liu-kusäätimellä ennen ajoa. On huomattava, että tällä tavoin simuloinneista tulee myös toistettavia, koska tulokseen ei vaikuta käsiohjausten epämääräinen ajoitus ajon aikana.

PSCAD tallentaa simulointimallin mukana kaikkien ohjainkomponenttien asennon simulointimallia tallennettaessa. Lisäksi ohjelmassa on mahdollista tallentaa erilai-sia ns. skenaarioita (Scenario), joissa ohjaimet ovat erilaisissa asennoissa. Tällä ta-voin pystytään tallentamaan kätevästi erilaisiin mallilla simuloitaviin tilanteisiin liittyvät asettelut. Skenaarioiden tallennukseen on oma osionsa Home-valintanauhassa (Kuva 94), jossa on myös alasvetolista aktiivisen skenaarion va-lintaan. Kaikilla simulointimalleilla on aina oletusskenaario nimeltään Base.

Kuva 94. Skenaarioiden tallentaminen ja valinta

Ohjelmaa suljettaessa ja Save Scenario toiminnolla kysytään aina vielä varmistus, mikäli ohjainkomponentteja on muutettu aktiivisen skenaarion mukaisista arvoista. Uuden skenaarion luontia varten saadaan Save as valinta esiin painamalla eo. ku-vassa Save Scenario painikkeen lopussa olevaa alaspäin osoittavaa pientä kolmio-ta.

Simulointi

Sitten kun simulointimalli on valmis ja kaikki tarvittavat mittaukset ja ohjaukset on määritelty, voidaan siirtyä varsinaiseen simulointivaiheeseen. Käytännössä en-simmäinen simulointiajo paljastaa lähes aina puutteita ja/tai virheitä mallissa, joten ennen "lopullista" simulointiajoa joudutaan yleensä tekemään jopa useitakin tes-tiajoja, joissa malli viritetään tarkoituksenmukaisella tavalla toimivaksi.

Simulointiajon määrittely

Suoritettavaan simulointiajoon liittyvät keskeisimmät parametrit löytyvät Project-valintanauhasta (ks. seur. kuva).

Kuva 95. Project-valintanauha



Laajemmin mallin ja simulointiajon ominaisuuksia pääsee muuttamaan ikkunasta, joka saadaan esiin siirtymällä työtilaan ja valitsemalla kyseisen simulointimallin nimestä avautuvasta ponnahdusvalikosta toiminto Project Settings. Tämä toimin-to löytyy myös piirtoalustan ponnahdusvalikosta. Esiin tuleva lomake sisältää usei-ta välilehdillä eroteltuja sivuja parametreja. Sivulta Runtime löytyy samat asetuk-set kuin Project valintanauhasta (ks. seur. kuva). Lisäksi Project valintanauhassa on omat painikkeet, jotka vievät suoraan tämän Project Settings ikkunan eri väli-lehdille.

Kuva 96. Simulointimallin ajoon liittyvät ominaisuudet määrittelevä lomake

Asetuksista tärkeimmät ovat ajoon liittyvät asetukset:

• simulointiajon pituus (Duration of run) sekunteina

• simuloinnin aika-askel (Solution time step), yksikkönä mikrosekunti

• tulostuksen aika-askel (Channel plot step), yksikkönä mikrosekunti

Simulointiajon pituus on oletuksena vain 0,5 sekuntia, mutta se voidaan vapaasti asettaa mihin tahansa arvoon. Ajoaikaa ei kuitenkaan kannata asettaa huomattavas-ti tutkittavan ilmiön kestoa pidemmäksi, koska tällöin myös simulointiajo kestää tarpeettomana kauan.



Simuloinnin aika-askel on oletuksena 50 µs, mikä riittää useimpiin tarpeisiin. Ylei-senä periaatteena on että aika-askeleen tulee olla vähintään 100 kertaa pienempi kuin pienimmän piirissä esiintyvän värähtelyilmiön jaksonpituus, jotta tulos olisi tarkka. Toisaalta useimmiten hyväksyttävään tarkkuuteen päästään vaikka kerroin olisi 22. Oletuksena olevalla 50 µs aika-askeleella voisi siten tarkastella taajuuksia noin 900 Hz saakka.

Tulostuksen aika-askel määrää miten tarkasti käyrät piirretään kuvaajiin ja toisaal-ta miten tarkasti tulokset tallennetaan mahdollisiin tulostiedostoihin. Tämän arvo kannattaa pitää niin suurena kuin se on mahdollista ilman että tuloksena esitettävät käyrät vääristyvät. Testausvaiheessa voi kokeilla simulointiajoa siten, että tulos-tuksen aika-askel on sama kuin laskennan aika-askel. Tämän jälkeen tulostuksen aika-askelta voi kokeilla suurentaa niin paljon kuin se on mahdollista ilman että tu-losteiden ulkonäkö muuttuu. Tallennettaessa simuloinnin tulokset tiedostoihin liian pieni tulostuksen aika-askel johtaa helposti myös varsin suuriin tiedostoihin, jotka syövät tarpeettoman paljon levytilaa.

Tulostuksen aika-askeleen näkee ja sitä voi muuttaa myös Home-valintanauhan kohdasta Plot step (myös kesken simulointiajon). Oletuksen kyseisessä kohdassa on alasvetolistan muodossa esitetty muutama käytetty arvo, mutta siihen voi myös kirjoittaa vapaasti halutun lukuarvon. Kirjoitettaessa laatikkoon uusi lukuarvo on lopuksi painettava ENTER-näppäintä. Tulostuksen aika-askeleen muuttaminen tällä tavoin kautta on kätevää esimerkiksi testausvaiheessa haettaessa sopivaa askelpi-tuutta. Lisäksi simulointiajon ylösajovaihetta voidaan nopeuttaa käyttämällä alussa hyvin pitkää askelta ja vaihtamalla askeleen pituus sopivaksi vasta kun lähestytään tarkasteltavan muutosilmiön ajankohtaa. Plot step kohtaan kirjoitettu aika-askel tu-lee voimaan sillä hetkellä kun painetaan ENTER-näppäintä. Mikäli ajo etenee no-peasti, se kannattaa keskeyttää tulostusaskeleen vaihtamisen ajaksi Home-valintanauhan Pause-painikkeella. Tulostuksen aika-askelta ei voi vaihtaa pie-nemmäksi kuin mitä simuloinnin aika-askel on.

Mikäli simuloinnin tulokset haluaa tallentaa ASCII-muodossa tulostiedostoihin, tulee Project Settings ikkunassa kohtaan Save channels to disk laittaa Yes (tai ras-tittaa Project valintanauhan vastaava kohta), jonka jälkeen kohtaan Output file voi määritellä tulostustiedoston nimen. Tulostustiedoston nimelle ei tule antaa mitään päätettä. Tulostiedostoihin tallentuvat kaikki mallissa olevat ulostulokanavat riip-pumatta siitä onko niitä viety kuvaajiin.

Erityisesti malleissa, jossa on pyöriviä koneita saattaa simulointimallin ylösajoon tarvittava aika ennen tutkittavaa muutosilmiötä olla suhteellisin suuri. Tätä varten PSCAD sisältää mahdollisuuden ottaa ns. tilannevedoksen (Snapshot) simuloinnis-ta. Tämä tarkoittaa sitä, että simulointimallin tila tietyllä hetkellä tallennetaan tie-dostoon. Seuraavalla kerralla simulointi voidaan aloittaa sitten tuosta aiemmin määritellystä tiedostosta. Tilannevedoksen käyttöä varten mallissa tarvitaan para-metria Timed snapshots. Kun sitten simulointiajon käynnistyksessä halutaan lähteä liikkeelle tallennetusta tilannevedoksesta, valitaan käynnistystavaksi (Startup met-hod) From snapshot file.



Multiple run kohdassa voidaan määritellä ns. moniajotoiminto, jossa ajo toistetaan esim. tietyn parametrin arvoa vaihdellen. Moniajo voidaan kuitenkin määritellä ja toteuttaa huomattavasti helpommin ja monipuolisemmin pääkirjastosta löytyvää Multiple Run komponenttia käyttäen.

MultipleRun

Ch. 1 V1

V2

Meas-Enab

.

.

.

Kuva 97. Multiple Run komponentti

Simulointiajon käynnistys, keskeytys ja pysäytys

Simulointiajo käynnistyy Home valintanauhan Run-painikkeella. Ajon käynnisty-essä esiin tulee ensin joksikin aikaa ilmoituksia simulointimallin kääntämiseen liit-tyen. Kun ajo on käynnissä, tulee myös pääosa Run-painikkeen oikealla puolella olevista painikkeista aktiivisiksi (ks. seur. kuva).

Kuva 98. Simulointiajoon liittyvät painikkeet

Simulointiajon aikana ohjelman ikkunan alalaidan tilarivillä kerrotaan, miten mon-ta prosenttia ajosta on laskettu ja simuloinnissa menossa oleva aika (sekunteina). Ajon aikana tilarivin lopussa (oikeassa alakulmassa) pyörivät myös animoidut hammasrattaat (Kuva 99). Ajo päättyy kun saavutetaan määritelty simuloitava aika (Duration of run) ja tällöin tilariville tulee teksti EMTDC run completed. Tarvitta-essa simuloinnin voi lopettaa tätä ennen Stop-painikkeella. Pause-painikkeella ajon voi keskeyttää tarvittaessa esim. tulosten lähempää tarkastelua tai ohjaustoi-menpiteitä varten. Ajo jatkuu kun Pause-painiketta painetaan toistamiseen. Kun ajo on keskeytettynä Pause-painikkeella tulee myös Step-painike aktiiviseksi. Täl-lä painikkeella ajoa suoritetaan yhdellä painalluksella aina tulostuksen aika-askeleen (PSCAD plot step) verran eteenpäin.

Kuva 99. Ohjelman alalaidan tilarivi simulointiajon aikana

Run

Stop

Pause

Step

Snapshot



Ajon aikana käytettävissä on myös Snapshot-painike, jolla voidaan käsivaraisesti ottaa ajosta tilannevedos vapaasti valittavana ajankohtana. Tämä on siis vaihtoeh-toinen tapa Project Settings-valikon kohteelle Timed snapshot(s). Take snapshot-painiketta käytettäessä tilannevedos talletetaan tiedostoon nimeltä runtime.snp.

Simulointimallin testaus

Tavallisesti simulointimallissa on virheitä, joiden vuoksi simulointiajo ei ensi yrit-tämällä käynnisty. Virheilmoitukset tulevat näkyviin viesti-ikkunaan (Build Mes-sages). Viesti-ikkunassa voi olla hyvinkin paljon erilaisia ilmoituksia, mutta vir-heilmoituksen tunnistaa punaisesta kuviosta viesti-ikkunan rivin alussa (Kuva 100). Virheilmoitus liittyy aina vakavaan virheeseen mallissa ja simulointiajo ei tällöin onnistu. Keltainen kuvio merkitsee varoitusta, jolloin malli on osin virheel-linen, mutta ajo voi kuitenkin tällöin onnistua. Lisäksi listalle tulee ilmoituksia liit-tyen simulointimallin kääntämiseen ja itse simulointimallin ajoon.

Kuva 100. Esimerkki virheilmoituksista

Virheilmoituksen sarake Instance sisältää linkin virheelliseen kohteeseen mallissa. Näpäyttämällä hiirellä linkkiä (sininen numerokoodi) näkyviin tulee se osa mallis-ta, missä virhe on ja seuraavassa kuvassa esitetyn näköinen punainen laatikko osoittaa virheellistä kohtaa. Virheilmoituksen sisältö riippuu kyseisestä virheestä.

Kuva 101. Virheellisen kohdan osoittava laatikko

Useimmat virheet ilmenevät jo siinä vaiheessa kun PSCAD kääntää simulointimal-lia fortran-koodiksi. Tämän vuoksi mallia ei ehkä kannata ensin yrittää suoraan ajaa Run-komennolla vaan riittää kun kääntää sen Build – komennolla, joka löy-



tyy Home-valintanauhasta. Tällöin ainakin mallin loogiset virheet tulevat esille virheilmoituksina.

Joissain tapauksissa on mahdollista, että jokin komponentti menee virheellisesti piirtoalusta ulkopuolelle. Tämän voi yleensä havaita vain esimerkiksi virheilmoi-tuksina, jotka viittaavat piirtoalueen ulkopuolelle. Tällöin virheellisen kohdan osoittava laatikko voi mennä jopa aivan kuvaruudun laidalle, kuten seuraavassa kuvassa on käynyt.

Kuva 102. Virheellisen kohdan osoitus kun se on piirtoalustan ulkopuolel-la

Piirtoalustan ulkopuolella olevaa komponenttia ei voi poistaa tai siirtää, joten tä-män tilanteen käsittelemiseksi on ihan oma toimintonsa. Valittaessa piirtoalustan ponnahdusvalikosta Move concealed objects onto canvas (Kuva 103) siirretään virheellisesti sijoitetut komponentit piirtoalustalle. Jos piirtoalustan ulkopuolisia komponentteja löytyy, tästä tulee oma ilmoituksensa (Kuva 104) ja lisäksi tiedot siirroista tulee viesti-ikkunaan.

Kuva 103. Piirtoalustan ponnahdusvalikon toiminto komponenttien siirtä-miseksi takaisin piirtoalustalle



Kuva 104. Ilmoitus piirtoalustan ulkopuolisten komponenttien siirrosta

Kuvaajien muokkaaminen

Simuloinnin tuloksena saatavat käyrät ovat ajon jälkeen näkyvillä simulointimal-liin määritellyissä kuvaajissa. Ajon dokumentoimiseksi voidaan simulointimalli tu-lostaa kirjoittimelle tai kuvaajat voidaan kopioida esim. Word-dokumenttiin. Tätä ennen kuvaajia voi tarvittaessa muokata niin, että niissä haettu ilmiö tulee sel-vemmin esille. Käytännössä tämä tarkoittaa yleensä kuvaajien vaaka- ja pystyakse-lien sovittamista sopivalle välille. Monipuoliset skaalaustoiminnot löytyvät pon-nahdusvalikosta, jonka muoto on erilainen riippuen siitä, osoitetaanko hiirellä ke-hyksen otsikkoa (Kuva 105) vai kuvaajaa (Kuva 106). Keskeisenä erona on, että kuvaajan ponnahdusvalikosta voi muutella kuvaajien keskinäistä järjestystä kehyk-sessä komennoilla Move Graph up / down / to Top / to Bottom.

Kuvaajissa on myös omat painikepalkit, jotka tulevat esiin napautettaessa hiirellä kuvaajan oikeassa yläkulmassa olevaa pientä nuolenkärkikuviota. Kuvaajan paini-kepalkki on esitetty kuvassa 107, johon on myös kirjattu vastaavat valikosta löyty-vät toiminnot.

Kuva 105. Kehyksen ponnahdusvalikko



Yleensä ensimmäiseksi pitää kuvaajien pystyakseli (y-akseli) skaalata älykkäästi kuvaajan tai kehyksen ponnahdusvalikosta löytyvällä toiminnolla Zoom => Y Ex-tents. Älykkäällä skaalauksella rajaus määritetään siten, että rajat osuvat sopiviin tasalukuihin. Erityisen kätevä on vastaava näppäintoiminto: kun kuvaaja on ensin valittu hiirellä näpäyttämällä, saadaan se skaalattua älykkäästi y-akselin suhteen painamalla Y-näppäintä.

Kuva 106. Kuvaajan ponnahdusvalikko

Kuva 107. Kuvaajan painipalkki ja painikkeita vastaavat valikkokomennot

Zoom In Zoom Out Zoom X Extents Zoom Y Extents Reset Extents Previous Next Show Crosshair Toggle Auto-Pan Show Markers



Uuden kuvaajan vaaka-akseli ulottuu oletusarvoisesti alkuhetkestä (nolla) yhteen sekuntiin saakka, mutta se voidaan zoomata halutulle aikavälille. Vaaka-akselin automaattinen palautustoiminto Zoom => X Limits palauttaa asteikon aina simu-lointiajon keston mukaiseksi (Duration of Run). Mikäli ajo on keskeytetty ennen ajoajan päättymistä, vaaka-akseli kannattaa skaalata simuloidulle aikavälille toi-minnolla Zoom => X Extents.

Tavallisesti tarkastellaan tietylle aikavälille rajoittuvaa ilmiötä. Kuvaaja saadaan helposti zoomattua suurin piirtein halutulle aikavälille hiiren avulla: hiirellä vede-tään kuvaajan päällä vaakasuunnassa haluttu väli pitämällä samalla CTRL -näppäin pohjassa. Painettaessa hiiren näppäin alas näkyviin tulee rajattavan alueen toista reunaa osoittava pystyviiva. Hiirtä vedettäessä toinen pystyviiva seuraa hiirtä ja kun hiiren painike vapautetaan, kuvaaja piirtyy uudelleen pystyviivojen rajaamalle alueelle zoomattuna. Tätä on havainnollistettu seuraavassa kuvassa.

Kuva 108. Kuvaajan vaaka-akselin zoomaus hiiren avulla

Ctrl



Vaaka-akselin saa zoomattua kiinnostavalle aikavälillä myös käyttäen aika-akselin alapuolella olevaa vierityspalkkia. Tällä tavoin voidaan myös tarkentaa hiirellä tehtyä karkeampaa rajausta. Kun esimerkiksi halutaan rajata edellisessä kuvassa esitetty kuvaaja tarkemmin vikatransientin kohdalle, muutetaan vierityspalkissa olevan harmaan palkin kokoa tarttumalla sitä vuorollaan kumpaakin reunaan. Reu-nalla hiiren osoitin muuttuu vaakasuuntaiseksi kaksipäiseksi nuoleksi, joka osoit-taa että palkin reunaa voidaan siirtää hiirellä vetämällä. Seuraavassa kuvassa ol-laan muuttamassa zoomatun alueen vasenta laitaa.

Kuva 109. Kuvaajan vaaka-akselin rajauksen muuttaminen vierityspalkis-ta

Rajauksen jälkeen kuvaajasta tulee seuraavassa kuvassa esitetyn kaltainen. Mikäli vaaka-akseli halutaan rajata siten, että rajaus osuu sopivasti ruudukkoon, kannattaa valita aika-akselia tuplaklikkaamalla esiin tulevasta lomakkeesta kohta Snap Aper-ture to the Grid, kuten kuvassa 111 on esitetty. Tällöin allaoleva kuvaaja saadaan kuvassa 112 esitettyyn muotoon.

Osoita hiirellä harmaan palkin reunaa ja vedä reuna hiirellä sopivaan kohtaan



Kuva 110. Kuvaaja zoomattuna vierityspalkin avulla

Kuva 111. Vaaka-akselin rajauksen lukitseminen ruudukkoon



Kuva 112. Kuvaaja rajattuna vaaka-akselin ruudukon lukitus päällä

Aika-akselin alla olevaa vierityspalkkia voidaan käyttää myös kuvaajien liu’uttamiseen ajan suhteen. Kun harmaaseen palkkiin tarttuu hiirellä muualle kuin reunoille muuttuu hiiriosoitin käden näköiseksi ja kuvaajassa näkyvää aikaväliä voidaan siirtää aika-akselilla.

Kuvaajien zoomaamiseen on käytettävissä myös ns. suorakaidezoomaus (Box zoom). Tämä toimii niin, että valitaan ensin hiiren vasemmalla painikkeella zoo-mattavan alueen ylänurkka ja vedetään sitten hiirellä haluttu alue kuvaajasta. Tu-loksena oleva rajaus näkyy hiirellä vedettäessä laatikkona ja kuvaaja piirtyy uusilla rajauksilla kun hiiren painike vapautetaan.

Kuten edellä jo todettiin saa hiirellä vetämällä tehtävän zoomauksen kohdistumaan pelkästään vaaka-akseliin kun samalla pidetään CTRL -näppäin alas painettuna. Zoomauksen voi tehdä samalla tavalla myös pelkästään pystyakselin suuntaan pi-tämällä SHIFT -näppäin alas painettuna.

Tehdyt zoomaukset tallentuvat muistiin ja niihin voi palata myöhemmin Zoom => Previous ja Zoom => Next valinnoilla.

Kuvaajien ominaisuuksia voi tarkastella markkereiden (Markers) avulla. Käytössä ovat ns. X-markkeri ja O-markkeri. Markkerit ovat aika-akselilla sijaitsevia osoit-tima, joiden avulla saadaan näkyviin mm. kuvaajassa olevan signaalin arvo mark-kerien kohdalla. Jos kuvaajassa useampia käyriä, markkerit näyttävät arvot vain valittuna olevalta käyrältä - valitun käyrän nimi näkyy alleviivattuna ja valintaa voi vaihtaa hiirellä napauttamalla tai painamalla välilyöntinäppäintä (SPACE BAR). Mikäli kuvaajassa esitetty signaali on vektorimuotoinen, tarkasteltava käyrä vali-taan vektorin nimestä avautuvasta taulukosta (sarake A. ks. kuva 70 sivulla 48). Markkerit saadaan näkyviin kun kuvaajan ponnahdusvalikosta valitaan Preferen-ces => Show Markers. Markkerit voidaan aktivoida myös näppäimistöltä paina-malla M -näppäintä, kun hiiren osoitin on kyseisen kuvaajan päällä.



Kuva 113. Markkerien aktivointi

Aika-akselilla näkyviä markkereita voi liikuttaa hiirellä vetämällä haluttuun koh-taan. Markkeri saadaan haluttuun kohtaan myös napauttamalla ensin hiirellä aika-akselia ja painamalla sitten X- tai O-näppäintä. Markkeri tulee tällöin hiiren osoit-tamaan kohtaan aika-akselilla. Kuvassa 114 on markkerien avulla määritetty virran transientissa esiintyvän värähtelyn taajuus. Kehyksen oikeassa alakulmassa ovat markkerien paikat aika-akselilla ja alimpana taajuus (lukuarvo, jonka edessä f ). Kuvaajan oikealla puolella ovat virran hetkellisarvot markkerien kohdalla. Min tarkoittaa signaalin pienintä hetkellisarvoa markkerien välisellä alueella ja Max vastaavasti suurinta hetkellisarvoa.

Kuva 114. Markkerien hyödyntäminen signaalin tarkastelussa

Oletuksena markkereita käytettäessä kuvaajan oikeaan alakulmaan tulee markkeri-en välinen ero (aika sekunteina). Edellä olevassa kuvassa esitetty taajuus saadaan esiin kun valitaan aika-akselilta hiiren oikealla painikkeella esiin tulevasta pon-



nahdusvalikosta Toggle Frequency/Delta. Tätä varten on käytettävissä myös näp-päintoiminto F, joka edellyttää että aika-akselia on ensin näpäytetty hiirellä.

Kuva 115. Markkerien välisen aikaeron tai taajuuden valinta näyttöön

Kuvaajissa on myös ns. hiusristikkotoiminto, jolla voidaan tutkia tarkemmin halut-tua käyrää. Toiminnon ollessa päällä hiiren osoitin muuttuu ristiksi ja hiusristikko tulee esiin aina kun hiiren vasenta näppäintä painetaan kuvaajan päällä. Hiiren si-jainti määrää ristikon pystyviivan paikan aika-akselilla ja vaakaviiva määräytyy tarkasteltavan käyrän arvosta ko. pisteessä. Sijainti näkyy myös ristikon vieressä lukuarvoina. Hiusristikkotoiminto on erikseen kytkettävä pois jos kuvaajalle halu-taan tehdä esim. suorakaidezoomaus.

Hiusristikkotoiminto kytketään päälle ja pois joko kuvaajan ponnahdusvalikosta valinnalla Preferences -> Show Cross Hair tai painamalla C-näppäintä halutun kuvaajan ollessa valittuna. Käytettäessä hiusristikkoa kuvaajassa, jossa on useita käyriä, hiusristikko seuraa aina valittuna olevaa käyrää. Valittuna oleva käyrä voi-daan vaihtaa joko näpäyttämällä hiirellä käyrän otsikkoa tai painamalla välilyön-tinäppäintä (SPACE BAR). Vektorimuotoisissa signaaleissa valinta tehdään signaa-lin otsikosta avautuvasta taulukosta (sarake A).

Tulostus kirjoittimelle

Simulointimalli ja siinä olevat kuvaajat voidaan tulostaa paperille valitsemalla piir-toalustan ponnahdusvalikosta Print Page. Valinta Print Preview Page antaa mahdollisuuden esikatsella sivua ennen tulostusta.

PSCAD painikkeesta avautuvassa valikossa on kohdassa File laajemmat tulostuk-sen valintamahdollisuudet mm. Print All ja Print Preview All . Näiden avulla laa-



jan monisivuisen (sivumoduleja sisältävän) mallin kaikki sivut saadaan tulostettua tai esikatseltua kerralla.

Tulosten tallennus tiedostoon

Simuloinnin tulokset on mahdollista tallentaa myös tiedostoihin myöhempää käsit-telyä varten. Tällöin simulointiajon määrittelyissä (Project Settings) on ennen ajoa laitettava Save channels to disk kohtaan valinnaksi Yes. Lisäksi kohtaan Output file tulee määritellä sopiva tulostiedostojen nimi (ilman päätettä).

Simulointiajon aluksi PSCAD luo hakemiston xxxx.gf42 missä xxxx on simuloin-timallille tallennettaessa annettu nimi. Loppuosa (tässä gf42) riippuu käytettävästä fortran-kääntäjästä. Hakemistoon tallennetaan simulointimallin perusteella tehdyt fortran-tiedostot sekä niistä käännetty simulointiajossa käytettävä ajettava ohjel-matiedosto (xxxx.exe). Tähän samaan hakemistoon tallentuvat myös tulostiedos-tot. Tallennettavien ulostulokanavien tiedot ovat tiedostossa yyyy.inf , missä yyyy on tulostiedostolle (Output file) määritelty nimi. Simuloinnin tuloksena syntyvä data tallentuu tiedostoon yyyy.out (mikäli simulointimallissa on enintään 10 ulos-tulostulokanavaa) tai tiedostoihin yyyyN.out (kun ulostulokanavia on yli 10), mis-sä N on tiedoston järjestysnumero. Out-tiedostojen määrä riippuu siis tallennetta-vien ulostulokanavien määrästä. Yhteen out-tiedostoon tallennetaan aina 10-kanavaa siten että tiedostoon, jonka järjestysnumero on 1, tallennetaan inf-tiedostossa määritellyistä kanavista kymmenen ensimmäistä, tiedostoon numero 2 seuraavat kymmenen jne. Tulostiedostot ovat ascii-muotoisia ja niistä voidaan piirtää kuvaajia sopivilla työkaluilla. Linkkejä PSCAD yhteensopiviin piirtotyöka-luihin on tämän oppaan viimeisessä kappaleessa.

Simulointien dokumentointi

Sekä simulointimallin että simulointitulosten dokumentointiin on käytettävissä useita eri tapoja. Simulointimalli, jossa tulokset on esitetty kuvaajissa, voidaan edellä mainitulla tavalla tulostaa suoraan paperille. Mikäli tavoitteena on laatia si-muloinneista raportti käyttäen esimerkiksi Word-tekstinkäsittelyohjelmaa, voidaan PSCAD:ssä olevat kuvat viedä Windowsin leikepöydän kautta Word-dokumenttiin.

Kuvien vienti tapahtuu joko metafile-muodossa tai bitmap-muodossa. Näistä meta-file-muoto suositeltavampi, koska bitmap-muodossa olevat kuvat johtavat useim-miten isompiin tiedostokokoihin.

Simulointimallista pitää aina ensin valita mitkä osat halutaan viedä toiseen sovel-lukseen. Mikäli halutaan viedä kaikki mitä piirtoalustalla on, voidaan käyttää Ho-me-valintanauhan toiminta Select All, joka löytyy Select painikkeen lopussa ole-vaa pientä kolmiota näpäyttämällä (Kuva 116). Sama toiminto saadaan myös ai-kaan näppäinkomennolla CTRL + A. Kun useampi komponentti on valittuna (vilk-kuvat harmaana) saadaan ne vietyä leikepöydälle valitsemalla Copy as Meta-File ponnahdusvalikosta, joka tulee esiin kun hiiren oikeaa painiketta näpäyttää minkä



tahansa valitun komponentin päällä (Kuva 117). Vienti bitmap-muodossa saadaan aikaan valinnalla Copy as Bitmap.

Kuva 116. Kaikkien piirtoalustan osien valinta

Kuva 117. Kuvan kopiointi leikepöydälle kun useampi kohde valittuna

Yksittäisen komponentin ponnahdusvalikossa on kohdat Copy as Meta-File ja Copy as Bitmap, joilla voidaan kyseinen komponentti kopioida leikepöydälle ha-lutussa muodossa. Myös ohjauspaneelin ja kuvaajia sisältävän kehyksen otsikko-palkeista löytyvät valinnat ko. kohteiden viemiseksi leikepöydälle sekä metafile et-tä bitmap-muodossa.



Kuva 118. Ohjauspaneelin kopiointi leikepöydälle

Kuva 119. Kehyksen kopiointi leikepöydälle

Leikepöydälle kopioitu kuva saadaan kohdesovellukseen (esim. Word) valitsemal-la kohdesovelluksessa Paste (tai Liitä kieliversiosta riippuen). Käytännössä kuvan kokoa voidaan joutua muuttamaan tämän jälkeen paremmin kohdesovellukseen sopivaksi.

Mistä lisää tietoa?

PSCAD on varsin laaja ohjelmisto ja tässä oppaassa on keskitytty lähinnä perus-asioihin ja ohjelman käyttöliittymän toimintoihin. Esimerkiksi eri komponentti-



mallien ominaisuuksiin ei tässä oppaassa ole juurikaan perehdytty. Helpotusta tie-donjanoon antaa ohjelman avustetoiminto, joka käynnistyy painamalla F1-näppäintä tai valitsemalla PSCAD painikkeen valikosta Help (ks. seur. kuva). Siel-tä löytyvät valinnat, joilla pääsee suoraan tiettyjä aiheita käsitteleville ohjesivuille. Help toiminnolle on myös oma painikkeensa ohjelman ikkunan oikean yläkulman lähellä.

Kuva 120. PSCAD painikkeen valikon Help-kohta avattuna.

Avusteisiin pääsee päävalikon lisäksi myös mm. eri komponenttien ponnahdusva-likosta ja parametrilomakkeiden Help-painikkeella. Tällöin avustetoiminto näyttää suoraan esim. kyseiseen komponenttimalliin tai parametrilomakkeeseen liittyvän ohjesivun.



Kuva 121. Esimerkki Project Settings ohjesivusta

Edellä olevassa kuvassa näkyy myös aina vasempaan laitaan tuleva puurakentei-nen sisällysluettelo, josta voi siirtyä suoraan ohjeen eri aiheisiin. Sisällysluettelon juuritasolla ovat pääotsikot Getting Started, PSCAD Manual, EMTDC Manual, EMTDC Tools Library ja Master Library Models. PSCAD manuaalin puolella kä-sitellään graafista käyttöliittymää koskevat asiat ja EMTDC manuaalin puolella käsitellään sitten varsinaiseen simulointiohjelmaan liittyviä asioista. Kaikki kom-ponenttimalleja koskevat ohjeet on koottu osioon Master Library Models. EMTDC Tools Library sisältää yksityiskohtaista tietoa mm. eri komponenttimallien käyttä-mistä aliohjelmista.

Ohjelmassa on käytössä myös ns. FlyBy-avusteet. Kun hiiri on tietyn komponentin päällä, tulee esiin keltainen laatikko sisältäen komponentin nimen ja mahdollisesti jotain lisäinformaatiota. FlyBy-avusteita on määritelty joskus erikseen myös kom-ponenttien liittimille; viemällä hiiren osoitin komponentissa olevan liittimen päälle saadaan lisätietoja liittimestä. Näin voidaan kätevästi selvittää esimerkiksi mikä signaali johonkin liittimeen tulee kytkeä (Kuva 122).



Kuva 122. FlyBy-avuste tasasuuntaajamallin liittimelle AO

PSCAD:n mukana tulee lisäksi joukko esimerkkitiedostoja, joiden avulla voi tutus-tua ohjelmiston ominaisuuksiin. Esimerkkitiedostoihin pääsee kätevästi PSCAD painikkeen Load kohdan valinnalla Examples (Kuva 123). Esimerkkitiedostot on jaoteltu aihepiireittäin eri hakemistoihin.

Kuva 123. Esimerkkitiedostojen avaaminen.



Linkit

Seuraavassa on esitetty PSCAD ohjelmaan liittyviä hyödyllisiä linkkejä:

http://www.uwasa.fi/~kauhanie/pscad.htm

Sivu, jolta tämä opas on ladattavissa. Muista tarkistaa aika ajoin onko tästä op-paasta tullut päivitettyä versiota!

http://www.pscad.com

PSCAD-ohjelman kotisivu, josta ladattavissa ilmaiseksi ohjelman aiempi ver-sio (4.2.1), joka toimii ns. Student tilassa ilman lisenssiä.

http://bb.pscad.com

PSCAD-keskustelufoorumi, jossa ohjelman kehittäjät ja muut käyttäjät vastaa-vat ohjelmaan ja sen käyttöön liittyviin kysymyksiin.

http://www.pqsoft.com/top/

Sivusto, jolta on ladattavissa Elektrotek Conceptin ilmainen TOP ohjelma, jol-la PSCADin tulostiedostoista voi piirtää erilaisia kuvaajia. Ohjelma sisältää monipuoliset työkalut myös tulosdatan jatkojalostukseen, mm. yliaaltospektrin määritys.

http://www.zsystems.ca/

Sivusto, josta ladattavissa demoversio Z-Systemsin Livewire piirto-ohjelmasta. Livewire, jonka grafiikkaa on sovellettu myös PSCADin käyttöliittymässä, on työkalu, jolla PSCADin tulostiedostoista voi piirtää erilaisia kuvaajia. Sama demoversio (Livewire Lite) on ladattavissa myös PSCAD-ohjelman kotisivulta.

Documents

PSCAD – simulointiohjelma - lipas.uwasa.filipas.uwasa.fi/~kauhanie/PSCADV4_opus41.pdf · Alkusanat Tämä opas on tarkoitettu erityisesti uusille PSCAD-simulointiohjelman käyttäjille