پروژه برق نرم افزار

فصل اول:

آموزش مقدماتي سيمولاتور

مقدمه:

نرم افزار Power world Simulator and Viewer V9 محصول سال 2003 بوده و يك ابزار شبيه ساز حرفه اي سيستمهاي قدرت مي باشد. اين نرم افزار داراي سه نسخه شخصي، آموزشي و تجاري مي باشد كه نسخه شخصي آن بصورت رايگان بوده و حداكثر تا 12 شينه را مي توان با آن آناليز نمود.

نسخه هاي ديگر داراي قفل سخت افزاري بوده و حداكثر تا 60000 شينه را مي توان با آن تحليل نمود. اين شبيه ساز همچنان كه قابليت آناليز مسائل جدي مهندسي قدرت را در بردار به دليل خصوصيات ويژه آن در شبيه سازي سيستم قدرت به صورت گرافيكي انيميشني تشريح عملكرد سيستم هاي قدرت براحتي براي افراد غير متخصص بسيار ساده مي سازد.

در اين نرم افزار مدل كليه ادوات مورد نياز يك سيستم قدرت از جمله ژنراتور ، ترانسفورماتور، خطوط انتقال ac ، خطوط انتقال dc همراه با مبدلهاي hvdc ، شين، بريكر، بار، جبرانگر موازي (خازني و سلفي) و جبرانگر سري بصورت تك خطي و با جزئيات كامل موجود بوده و مي توان بصورت on-line از آنها استفاده نمود.

برخلاف ديگر بسته هاي آناليز پخش بار اين شبيه ساز به كاربر توانايي متصور ساختن سيستم را به وسيله دياگرام هاي تك خطي- انيميشني تمام رنگ با قابليت بزرگ و كوچك نمايي را ميدهد. اين نرم افزار از گرافيك و انيميشن بسيار بالايي برخوردار بوده و موجب افزايش درك كاربر از عملكرد سيستم قدرت و شناخت مسائل موجود و چگونگي اصلاح آنها مي شود.

با استفاده از بريكر مي توان كليه ادوات را بصورت on-line به سيستم وارد و يا از آن خارج نمود و حالت پايدار جديد در كوتاه ترين زمان ممكن مشخص مي شود. علاوه بر اين مدل شبيه سازي سيستمهاي قدرت را در ضمن اجراي آن مي توان تغيير داد و انتقال توليد جديد نيز امكان اضافه شدن به سيستم را دارند. شبيه ساز در مدل كردن سيستم قدرت بسيار دقيق و همراه با جزئيات فراوان از كاراكترها از جمله داشتن مؤلفه هاي همچون فاز شيفتر ترانسفورماتورها، جبرانگر موازي (خازني و سلفي) ، جبرانگر سري، منحني قابليت راكتيو ژنراتورها، منحني هزينه سوخت ژنراتورها، جداول بار و نمودار تبادل توان، خطوط چند مداره و كنترل ولتاژ شين عمل مي كند.

شبيه ساز پخش بار در سيستمهاي قدرت را به صورت واقعي در پخش انيميشني نمايش مي دهد و پيكانهاي رنگي موجود روي خطوط انتقال، بارها و ژنراتورها در زمان اجرائي شبيه سازي حركت شان متناسب با اندازه و جهت پخش بار در سيستمهاي قدرت مي باشد.

Pie Chart موجود در روي خطوط انتقال درصد پخش بار را در آن نشان داده و در صورتيكه توان عبوري از خط افزايش يابد به صورت انيميشني كاربر را از اضافه بار شدن خط مورد نظر آگاه مي كند. نقشه هاي حوزه بندي شده (Contour Maps) از سيستمهاي قدرت در اين شبيه ساز قابل ساخت اند اين حوزه ها با داشتن انيميشني بالا ديد وسيعي از چگونگي عملكرد ولتاژها، تلفات، حساسيتهاي پخش بار و برآورد كردن شين ها در سيستم قدرت و اينكه هر كدام در پخش بار چه نقشي دارند را به كاربر خواهد داد.

شبيه ساز همچنين قابليت محاسبه و انجام آناليز اقتصادي انتقال انرژي را بين نواحي كنترلي مختلف را با در نظر گرفتن منحني هزينه سوخت ژنراتورها دارد. محاسبه ضريب توزيع انتقال قدرت (PTDF) ، آناليز اتصال كوتاه و آناليز احتمال در سيستم قدرت كه ابزار بسيار مناسبي براي حل مسائل آني است، همچنين علاوه بر محاسبات انواع اتصالي در روي شين و خط انتقال، شبيه ساز توانايي شبيه سازي قابليت انتقال قابل دسترس (ATC) ، توان عبوري بهينه (OPF) ، ابزار پايداري ولتاژ (PVQV) را دارد.از جمله ديگر ويژگيهاي اين نرم افزار در شبيه سازي سيستم هاي قدرت به صورت واقعيتر تعيين تلفات است كه در محاسبات پخش بار اقتصادي پارامتري بسيار مهم محسوب مي شود و حتي مي توان از اين قابليت نرم افزار در وضع نمودن هزينه براي افزايش تلفات سيستم به صورت بالقوه استفاده نمود.

بالاخره شبيه ساز به كاربر قابليت دستيابي به ماتريس ادميتانس و پخش بار به روش نيوتن رافسون را داده و از آنها در ديگر ابزارهاي آناليز مي توان استفاده كرد.

لازم به توضيح است كه كتاب مرجع كامل نرم افزار Power World Simulator بزودي چاپ خواهد شد.

فصل دوم:

ابزارها و اپشن هاي سيمولاتور در حالت

Run Mode

منوي اصلي:

در روي CD نرم افزار، دو فايل جهت نصب موجود مي باشد يكي Simulator و ديگري Viewer است. Simulator براي ايجاد و تغيير در شبيه سازي و راه اندازي بوده و Viewer فقط جهت راه اندازي فايلهاي از قبل ايجاد شده مفيد مي باشد. شكل (1) منوي اصلي نرم افزار را نشان ميدهد.گزينه هاي Run Mode , Edit Mode در منوي اصلي را (شكل 1) مجدداً در شكل (2) مشاهده مي كنيد. گزينه Edit Mode در ايجاد حالت جديد و تغيير در سيستمهاي شبيه سازي شده بكار مي رود و گزينه Run Mode براي اجرا شبيه سازي انجام شده مورد استفاده قرار مي گيرد. گزينه Log ، پيامهاي خطا و اخطار شبيه سازي را نمايش مي دهد. براي فراخواني اين گزينه ها ميتوان به آساني روي آنها كليك نمود.

شكل (1) : منوي اصلي نرم افزار Power World

شكل (2) : منوي Program Palette

ادوات سيستم قدرت و ساير فيلدهاي مختلف در گزينه Insert از منوي اصلي موجود مي باشد كه برخي از آنها در منوي اصلي نيز موجود بوده و فقط در حالت Edit Mode مي توان از آن استفاده نمود. شكل (3) كليه ادوات سيستم قدرت را از قبيل شين، خط انتقال ، ترانسفورماتور، بار، ژنراتور، ناحيه ها، مناطق و ديگر فيلدهاي اطلاعاتي را نشان ميدهد.

شكل (3) : منوي Insert Palette

ايجاد يك شبيه سازي:

براي ايجاد يك حالت جديد گزينه File- New Case را از منوي اصلي انتخاب نموده و يا روي اين گزينه در منوي اصلي كليك مي نمائيم. در نرم افزار Power World از دياگرام تك خطي جهت آناليز سيستم قدرت سه فاز استفاده مي شود.

افزودن شين:

مهمترين مولفه مدل قدرت جهت شروع شبيه سازي، شين است و بعنوان انشعاب اتصال در سيستم قدرت بكار برده مي شود. شين را مي توان از گزينه Insert-Bus در منوي اصلي و يا با كليك روي اين عنصر در منوي اصلي انتخاب نمود. سپس موس را در مكان مورد نظر برده و كليك مي نمائيم كه منجر به باز شدن منوي صفحه مشخصات شين (Bus Option Dialog) مطابق شكل (4) خواهد شد.

شكل (4) : منوي صفحه مشخصات شين

در اين منو مي توان مشخصاتي نظير نام، اندازه، جهت، ناحيه، منطقه، ولتاژ نامي شين، تعيين بار و جبرانگري كه ميتواند به آن متصل شود را وارد نمود. بعد از ورود مشخصات فوق روي گزينه OK كليك نموده و منوي فوق بسته شده و شين در حالت تك خطي ظاهر خواهد شد. شماره هر شين منحصر بفرد بوده و براي شين هاي بعدي بطور اتوماتيك اضافه خواهد شد. در فيلد نام شين، اسم نبايد از هشت كاراكتر بيشتر باشد. در شبيه سازي ، يك شين از بين شين ها بايد بعنوان شين Slack انتخاب شود.

افزودن ژنراتور:

از منوي اصلي گزينه Insert –generator را انتخاب نموده و يا روي اين عنصر در منوي اصلي كليك نمائيد. سپس موس را نزديك شيني كه مي خواهيم ژنراتور را به آن متصل كنيم برده و كليك مي نمائيم كه موجب باز شدن منوي صفحه مشخصات ژنراتور (Generator Option Dialog) مطابق شكل (5) خواهد شد كه مي توان نام ، شماره، اندازه نمايش، جهت، ناحيه، محدوديتهاي Mvar , MW ، ولتاژ، نقطه كار و مدل هزينه سوخت را وارد نمود. پس از انتخاب گزينه OK ، ژنراتور به سيستم اضافه خواهد شد.

شكل (5) : منوي صفحه مشخصات ژنراتور

افزودن بار:

مراحل افزودن بار شبيه به ژنراتور است. از منوي اصلي گزينه Insert- Load را انتخاب نموده و يا روي اين عنصر در منوي اصلي كليك نمائيد. سپس موس را نزديك شيني كه مي خواهيم بار را به آن متصل كنيم برده و كليك نموده كه موجب باز شدن منوي صفحه مشخصات بار (option Power Load) مطابق شكل (6) خواهد شد كه مي توان انواع بارها را بصورت توان ثابت (Constant Power) ، جريان ثابت (Constant Current) و امپدانس ثابت (Impedance Constant) بر حسب MW , Mvar وارد نموده و گزينه ok را كليك و بار را به سيستم اضافه نمود.

اگر بار را در شين مربوطه وارد ننموده ايد مي توانيد روي شين، راست كليك نموده و گزينه Bus Option Dialog را انتخاب و مشخصات را وارد كنيد. لازم بتوضيح است كه ژنراتورها، بارها و خطوط انتقال داراي بريكر بوده و مي توان آنها را در حين شبيه سازي از سيستم خارج و يا به سيستم وارد نمود.

شكل (6) : منوي صفحه مشخصات بار

افزودن خط انتقال/ ترانسفورماتور:

خط انتقال و ترانسفورماتور بايد مابين دو شين موجود قرار گيرد. از منوي اصلي گزينه Insert-Transmission Line را انتخاب نموده و يا روي اين عنصر در منوي اصلي كليك نمائيد. موس را روي شين مبدا برده و كليك مي نمائيم و بعد خط انتقال را از مسير دلخواه عبور مي دهيم كه براي تغيير مسير بايد يك بار كليك نموده و سپس مسير را تغيير داد تا به شين مقصد رسيد و در آنجا دو بار كليك مي نمائيم كه منجر به باز شدن منوي صفحه مشخصات خط انتقال (Transmission Line Option) مطابق شكل (7) خواهد شد.

در اين منو مقدار مقاومت، راكتانس و خازن بصورت پريونيت وارد مي شود. بعد از انتخاب گزينه OK‌، خط انتقال همراه با دو بريكر در ابتدا و انتها و Line Flow pie Chart (درصد توان عبوري از خط انتقال) در وسط خط انتقال اضافه خواهد شد. مراحل افزودن ترانسفورماتور نيز بصورت خط انتقال مي باشد و با انتخاب گزينه Insert- Transformer و يا با كليك روي اين عنصر در منوي اصلي ايجاد مي شود و بايد به ولتاژ شين ها همانند ولتاژ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور دقت نمود. منوي صفحه مشخصات ترانسفورماتور مطابق شكل (8) مي باشد.

شكل (7) : منوي صفحه مشخصات خط انتقال

شكل (8) : منوي صفحه مشخصات ترانسفورماتور

افزودن فيلدهاي اطلاعاتي به عناصر:

براي اضافه نمودن فيلدهاي اطلاعاتي جديد همانند دامنه ولتاژ شين، زاويه ولتاژ شين، مقدار تلفات خط انتقال، ميزان MW , Mvar خطوط انتقال و … به عناصر سيستم قدرت مي توان روي عنصر راست كليك نموده و گزينه Add New Fields Around را انتخاب نمود كه موجب باز شدن منوي افزودن فيلدهاي جديد مطابق شكل (9) خواهد شد. (شكل مربوط به خط انتقال مي باشد). با كليك روي Pos ها مي توان فيلد مورد نظر را براي افزودن به دياگرام تك خطي مطابق شكل (10) انتخاب نمود. انتخاب چند فيلد همزمان مجاز نيست و بايد جداگانه هر فيلد را انتخاب نمود.

شكل (9) : منوي افزودن فيلد به خط انتقال

شكل (10): منوي انتخاب فيلد مورد نظر

اجراي شبيه سازي:

ساده ترين سيستم قدرت همانند شكل (11) آماده اجراي شبيه سازي مي باشد. براي اين منظور گزينه Run Mode را از منوي اصلي انتخاب مي نمائيم و براي شروع شبيه سازي گزينه Simulation – Play را انتخاب مي كنيم. براي اجراهاي بعدي مي توان از منوي Run Mode Palette در منوي اصلي مطابق شكل (12) استفاده نمود كه در آن محاسبه گر خطا (FAULT) نيز موجود مي باشد.

شكل (12): منوي Run Mode Palette

شكل (11) : سيستم قدرت شبيه سازي شده

شبيه سازي سيستم مورد مطالعه: جبرانگر موازي (خازن و راكتور)

حالت مورد مطالعه يك سيستم قدرت پنج شنبه با دو ناحيه كنترلي است كه در مجموع باري به ظرفيت MW005, Mvar150 را تغذيه مي كند. اين سيستم داراي دو ژنراتور مي باشد و BUS1 بعنوان شين مبنا (Slack) در نظر گرفته شده است. در اين سيستم يك بانك خازني به BUS3 متصل شده و با استفاده از بريكر مي توان آنرا وارد مدار و يا خارج نمود.در ابتدا سيستم را بدون وارد كردن بانك خازني و با مشاهده توان عبوري از خطوط، توان خروجي ژنراتورها و دامنه ولتاژ شينها تحليل كرده و نتايج شبيه سازي را در شكل (11) مي بينيم. سپس بانك خازني را به سيستم اضافه كرده و تغييرات دامنه ولتاژ شينها و ساير داده ها را مشاهده مي كنيم.همچنين مي توان مقدار خازن را در ديالوگ Switched ShuntInformation و در قسمت Nominal Mvar تغيير داد. اگر در اين قسمت مقدار منفي وارد شود خازن به راكتور تبديل خواهد شد. نتايج اثر بانك خازني و راكتور را در شكلهاي (12) و (13) ميتوان مشاهده نمود. با وارد كردن بانك خازني دامنه ولتاژ شينها و توان راكتيو سيستم بهبود ميابد و با وارد كردن راكتور در سيستم دامنه ولتاژ شينها كاهش يافته و توان راكتيو عبوري از خطوط افزايش پيدا مي كند.

شكل (11) : نتايج شبيه سازي بدون اثر بانك خازني راكتور

شكل (12): نتايج شبيه سازي با وارد نمودن بانك خازني به ميزان 18 Mvar

شكل (13): نتايج شبيه سازي سيستم با وارد نمودن راكتور به ميزان 18 Mvar

فصل دوم:

ابزارها و اپشن هاي سيمولاتور در حالت

Run Mode

Run Mode دستورات لازم براي اصلاح و تنظيم نمودن حالت كه از Edit Mode متفاوت است را ارائه مي دهد. اين بخش شامل قسمتهاي زير است:

فلوهاي متفاوت (Difference Flows)

نمايش هاي منحني اقتصادي ژنراتور (Generator Economic Curve Displays)

فيلم ساز (Movie Maker)

آناليز خطا (Fault Analysis)

نقشه هاي برجسته (Contouring)

ضرايب توزيع (Distribution)

حساسيتها (Sensitivities)

Difference Flow

طرح فلوهاي متفاوت يك مكانيزم آسان براي مقايسه كردن دو حالت سيستم قدرت ارائه مي دهد. اين طرح ميتواند تفاوت در فلوهاي خط انتقال و ولتاژ شين نتيجه شده از يك احتمال يا يك تغيير در انتقال توان ميان دو حالت را نمايش ميدهد. استفاده از اين طرح بر تمام aspect محيط Simulator در همه دياگرامهاي تك خطي نمايشهاي اطلاعات حالت و ليستهاي پخش توان تاثير گذاشته و حالت عملكرد يكي از دو حالت مقايسه شده يا تفاوت ميان آنها را انعكاس خواهد داد. براي استفاده از طرح مذكور مراحل زير بايد انجام شوند:

- يك سيستم قدرت حل شده مربوط به يكي از نقاط عملكرد مورد نظر را Set up كنيد. اين نقطه عملكرد بعنوان Base Case تعريف خواهد شد.

- از منوي اصلي Options/ Tools, Difference Flows را انتخاب كنيد. Difference Flow را از منوي فرعي تك خطي در حالت Run Mode يا تكمه مذكور را روي ظرف Run Mode براي نمايش ديالوگ طرح كليك نمائيد شكل (1) نحوه دسترسي به اين قابليت را نشان ميدهد.

شكل (1) نحوه دسترسي به فلوهاي متفاوت

- در ديالوگ Difference Flowتكمه Set present Base Case را بفشريد. اين عمل نقطه عملكرد اخير را بعنوان Base Case ذخيره مي كند. Base Case نقطه عملكرد در مقابل مقايسه متفاوت فلوهاي كه ساخته ميباشد شكل (2) ديالوگ مذكور را نشان ميدهد.

شكل (2) ديالوگ فلوهاي متفاوت

- نقطه عملكرد براي آن تفاوت مقايسه فلوها كه انجام ميشود را تعريف كنيد. اين نقطه عملكرد جديد Present Case با Base Case به منظور تعيين نمودن فلوها مقايسه خواهد شد. Present Case همچنين بوسيله اصلاح كردن Base Case بعنوان باز كردن يك حالت جديد با استفاده از انتخاب File, Open Case از منوي اصلي ممكن است توسعه پيدا كند. حالت جديد كه كاربر باز مي كند بايد داراي numbering scheme شين مشابه همچون Base Case باشد.

- در ديالوگ طرح تفاوت فلوها از جعبه گروه Case Type to Display براي تغيير نمايش Base Case ، Present Case يا Difference Case استفاده كرده كه تفاوت ميان Case ، Present Case , Base Case محاسبه شده در ارتباط با نقطه عملكرد Base Case را نشان دهد. تنظيم Case Type to display حالت عملكرد Base Case ، Present Case يا Difference Case كه بوسيله تمام دياگرام هاي تك خطي و تمام نمايش هاي اطلاعات حالت نشان داده ميشود را كنترل مي كند.

متناوباً رديف نزديك با تكمه Difference Flow را براي ايجاد يك ليست از كدام حالت نمايش Base Case ، Present Case يا Difference Case را كليك نمائيد. حالت انتخاب شده بصورت درصدي با چك كردن نمايان ميشود. زمان نمايش دادن Difference Case بيشتر كليدها روي تك خطي ها و نمايش اطلاعات حالت تفاوت ميان درصد مقدار و مقدار Base Case آنرا نشان ميدهند.

براي نمونه در صفحه Generator Records ورودي 0.0 در فيلد MW مشخص ميكند كه خروجي توان اكتيو ژنراتور تغيير نكرده است. ورودي 10.0 در فيلد مذكور نمايان مي سازد كه درصد خروجي توان اكتيو ژنراتور 10 مگاوات بزرگتر از مقدار آن در Base Case ميباشد. در هر زمان ضمن شبيه سازي حالت حاضر را ميتوان بعنوان در نظر گرفت بوسيله كليد كردن تكمه Set Present as Base Case در Difference Flows Dialog .دياگرامهاي تك خطي و نمايش هاي اطلاعات حالت نمي توانند ساختار متفاوت در حالت را به خوبي آشكار سازند. از جمله افزودن يا جابجا نمودن يك ابزار براي تعيين اين تفاوتها از منوي اصلي Options/ Tools, Present Case Difference from Base Case را انتخاب كنيد صفحه منتجه تمام ابزارهاي كه اضافه شده اند از حالت اخير در ارتباط با Base Case را ليست مي كند.

Economic Curves

چهار منحني مشخصات هزينه هاي كارائي و منتجه مربوط با عملكرد يك ژنراتور را توصيف مي كند. اين چهار منحني هزينه سوخت (fuel cost) ، نسبت گرما (heat - rate) ،ورودي خروجي (input- output) و هزينه افزايشي (incremental cost) را ترسيم مي كنند.

براي نمايش يك پلات ويژه ژنراتور راست كليك روي ژنراتور در حالت Run Mode و انتخاب پلات مورد نظر از منوي فرعي منتجه با راست كليك روي پلات نمايش داده شده منوي فرعي مربوطه باز شود كه كاربر مي تواند پلات را پرينت، ذخيره كردن در يك فايل يا براي استفاده در ساير برنامه به Clip board كپي نمائيد.

منوي فرعي ژنراتور در حالتRun Mode همچنين دسترسي به پنجمين منحني پلات Area Gen IC curves را ممكن ميسازد. اين پلات منحني هاي هزينه افزايش و نقاط عملكرد براي تمام ژنراتورها در يك ناحيه يكسان بعنوان ژنراتور كه روي آن كليك شده است را نمايش مي دهد شكل (3) نحوه دسترسي به اين منحني ها را نشان ميدهد.

شكل (3) نحوه دسترسي به منحنيهاي اقتصادي

Fule Cost Curve

منحني هزينه سوخت، هزينه سوخت استفاده شده در هر ساعت بوسيله واحد ژنراتور بعنوان يك تابع از خروجي مگاوات واحد را مشخص مي كند . اين يك تابع بصورت يكنواخت مقعر افزايشي است.

Heart – Rate Curve

منحني نسبت گرما انرژي لازم هر MWH (مگاوات ساعت) خروجي الكتريكان توليد شده براي ژنراتور بعنوان يك تابع از خروجي مگا وات ژنراتور ترسيم مي كند. بنابراين منحني نسبت گرما كارائي يك واحد را خارج از حدود عملكرد نمايان مي سازد بطور كلي واحدها كمترين كارائي را در نقاط ماكزيمم و وينيمم از قابليت خروجي MW خود دارند و بيشترين كارائي را در حوالي متوسط حدود عملكرد خود دارند.

محور عمودي بر حسب Mbtu/ MWH و محور افقي بر حسب MW ترسيم شده است. كاربر ممكن است نسبت گرما براي توليد ژنراتور را در X مگاوات تمام توان را آشكار مي

نظرات شما عزیزان: