معرفی نرم افزار PSS /E برای شبیه سازی سیستم قدرت

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: از نرم افزار PSS /E در زمینه‌های گوناگونی مانند شبیه سازی، آنالیز و بهینه سازی عملکرد سیستم قدرت می‌توان استفاده نمود.
از مزایای دیگر این نرم افزار، امکان استفاده از آن بر روی سیستمهای عامل گوناگون مانند ویندوز ۹۵ و NT، سان سولاریس، ۲.X ,HP ۹۰۰۰ HP-UX ۱۰ DEC ALPHA DIGITAL UNIX , ,IBM AIX DEC ALPHA OPEN VMS وجود دارد.

موارد زیر از جمله کاربرد‌های نرم افزار PSS /E بشمار می‌آیند:

• پخش بار
• پخش بار بهینه
• آنالیز اتصال کوتاه متقارن و نامتقارن
• شبیه سازی دینامیک سیستم قدرت (کوتاه مدت و دراز مدت)
• کاهش حجم شبکه
• آنالیز سیگنال کوچک
• تعیین هزینه
• آنالیز حدود انتقال قدرت

نرم افزار PSS /E مدلسازی تکنولوژیهای پیشرفته مانند FACTS یا کانورتر با کموتاسیون خازنی برای سیستمهای HVDC را نیز در بر می‌گیرد. این نرم افزار امکان استفاده از روشهای مختلف آنالیز را فراهم می‌آورد. برای مثال، امکان پخش بار dc برای آنالیز سریع سیستم وجود دارد. با استفاده از امکانات مدلسازی دینامیک PSS/E می‌توان مواردی همچون مدلهای دقیق گاورنر، استراتژیهای کنترلی استاندارد بویلر و مدلهای بسیار پیچیده HVDC را با توجه به شرایط خاص نصب، مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار داد.
ویژگی‌ها و توانایی‌ها

نرم افزار PSS/E از محیط کاربردی گرافیکی (GUI) پیشرفته‌ای بر خوردار است. در این GUI امکان ذخیره سازی ماکرو برای انجام روندهای محاسباتی و عملیاتی تکراری وجود دارد. همچنین امکان ورود و تصحیح داده‌ها برای دیاگرام تک خطی فراهم آمده است. همچنین کاربران می‌توانند مطابق نیاز خود برنامه نویسی کنند، فرایندهای محاسباتی را تغییر دهند یا بر تواناییهای مدلسازی بیفزایند.

 

زبان برنامه نویسی IPLAN امکانات زیر را برای کاربران فراهم می‌آورد:

اخذ نتایج PSS/E و تصحیح داده‌های ورودی
انجام حلقه تکرار و آزمون بر پایه بسط‌های ریاضی برآورد شده.
تهیه گزارشهای تخصصی بصورت جدول، فرم و نمودار
خواندن و نوشتن فایلهایی که توسط کاربران تعریف می‌شود.
امکان تعریف مدل و مدلسازی توسط کاربران

PSS/E نخستین نرم افزاری است که در سطح عمومی منتشر شده و در آن امکان تعریف مدلهای دینامیک توسط کاربر با مشخصات زیر وجود دارد:

• عدم محدودیت در پیچیدگی مدلسازی
• امکان تعریف مدلهایی با کارایی بسیار بالا برای محیطهای تولیدی
• روش ساده برای تعریف مدل
• توانایی مدلسازی حالت گذرا و دراز مدت

پخش بار بهینه (OPF)

با استفاده از قابلیت پخش بار بهینه، می‌توان هزینه عملکرد سیستم را کاهش داد. O. PF می‌تواند معادله پخش بار کامل را با حفظ کوپلاژ توان حقیقی و مجازی حل کند تا میزان هر یک از آن‌ها بدست آید. از OPF می‌توان برای تعریف و حل سریع پیچیده‌ترین مسائل بهینه سازی سیستم قدرت استفاده نمود. در نرم افزار PSS/ E. امکان بررسی سیستمهای بسیار پراکنده یا سیستمهای بسیار متراکم (با ۵۰۰۰۰۰ باس) وجود دارد. مزیت مهم دیگر OPF در انتخاب بهترین راه حل برای مساله است. در روشهای متداول پخش بار، مهندس باید راه حلهای گوناگون را بررسی کند تا به راه حل مناسبی دست یابد، در حالیکه ابزار O. PF مستقیماً شرایط کنترلی را تغییر می‌دهد تا به بهترین راه حل برسد، بطوریکه همه شرایط سیستم بطور همزمان ارضا شود و هزینه‌ها کمینه و عملکرد بهینه گردد. در ابزار O. PF مدلهای گوناگون پخش بار از پیش تعریف شده است.

این ابزار علاوه بر برخورداری از GUI ساده و یکپارچگی با PSS/E، از انعطاف پذیری بهمراه ویژگیهای زیر برخوردار است:

-گستره‌ای از شرایط و کنترل‌ها
-امکان اعمال چندین هدف و تعیین هزینه برای بیشتر شرایط و کنترل‌ها
-الگوریتم سریع و مقاوم
-امکان استفاده برای کاربردهای عملکرد همزمان شبکه
-برنامه ریزی توان راکتیو
-تجزیه وتحلیل افت ولتاژ
-بررسی توانایی انتقال توان

شبیه سازی دینامیک شبکه و شرایط وقوع خطا

در نرم افزار PSS/E امکانات مناسبی برای بررسی و شبیه سازی حالتهای گذرای شبکه وجود دارد. PSS/E نخستین نرم افزاری است که در آن کاربران می‌توانند مطالعات خود را از یک مساله حل شده پخش بار آغاز کنند. در نتیجه، با استفاده از همه بار گذاری‌ها و مقدار واقعی ولتاژ داخلی ژنراتور‌ها می‌توان به دقیقترین مقدار جریان خطا دست یافت. نرم افزار PSS/E می‌تواند محاسبات خود را در حالتهای زیر انجام دهد:

• نمایش خطاهای سه فاز و فاز به زمین روی دیاگرام تک خطی انتقال توان
• وقوع همزمان وقایع پیچیده در چندین باس و نقاط مختلف سیستم انتقال
• موارد زیر از مزایای دیگر این نرم افزار بشمار می‌آیند:
• نمایش همه ولتاژ‌ها و جریان‌ها
• کلید زنی مستقل قطب‌ها
• محاسبات مدار شکن
• امکان قطع و شروع مجدد شبیه سازی در زمان دلخواه
• امکان بررسی آثار هر نوع اغتشاش مانند وقوع خطا، قطع ژنراتور، راه اندازی موتور و حذف بار
• امکان محاسبه نسبت پاسخ و پاسخ گذرای مدار باز در سیستمهای تحریک
• امکان تخمین پارامتر‌های ماشین سنکرون و القایی

نرم افزار PSS/E از مدلهای زیر برای شبیه سازیهای خود برخوردار است:

مدلهای گوناگون و دقیق ژنراتور، سیستم تحریک، گاورنر و پایدار ساز
مدلهای پیچیده بار، توان راکتیو ایستا و مدلهای چند پایانه‌ای HVDC
مدلهای رله دیستانس، زیرفرکانسی و جریان زیاد
امکان بررسی اثر فرکانس بر مدل‌ها و پارامترهای شبکه
امکان تعریف مدل توسط کاربر برای هر نوع فرایند کنترلی (بدون افزایش زمان اجرای برنامه)

علاوه براین، امکان شبیه سازی دینامیک دراز مدت سیستم نیز در نرم افزار PSS/E وجود دارد. بدین ترتیب، امکان بررسی و تجزیه و تحلیل مواردی مانند تغییر فرکانس ناشی از پاسخ گذرای راه انداز یا تغییرات ولتاژ ناشی از عملکرد ادوات حفاظتی فراهم می‌آید. در چنین مواردی، شبیه سازی کاملاً مشابه سیستم واقعی انجام می‌گیرد.

موارد زیر نیز از تواناییهای نرم افزار PSS/E در این زمینه بشمار می‌روند:

• امکان بررسی اثر متغیرهای کنترلی بویلر
• امکان بررسی بیشترین حدود سیستم تحریک
• امکان مدلسازی در حالت عملکرد همزمان برای تپ و جابجایی فاز در ترانسفورماتور