PSCAD simulointiohjelma...

Transkriptio

1 Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen, Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen PSCAD simulointiohjelma Käytön perusteet Versio 3.0

2 Alkusanat Tämä opas on tarkoitettu erityisesti uusille PSCAD-simulointiohjelman käyttäjille ja se soveltuu sekä itseopiskeluun että erilaisten kurssien oppimateriaaliksi. Tavoitteena 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 käytettäviin työtapoihin. Oletuksena on että, että lukijalla on kokemusta Windowspohjaisten 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 erityisesti vaihtovirtapiirien perusteet. Ohjelman tehokas käyttö edellyttää kuitenkin kaikkien sähkövoimajärjestelmissä käytettävien laitteiden tuntemista. Tämä on kolmas versio erityisesti PSCAD versiota 4 varten tehdystä oppaasta ja erona edelliseen versioon verrattuna ovat lähinnä PSCAD:in uusimman päivityksen version 4.2 sisältämät uudet ominaisuudet. Tämä opas perustuu aiemmin PSCAD versiolle 3 tehtyyn oppaaseen. Uuden ohjelmaversion myötä PSCADohjelman käyttöliittymä on kuitenkin merkittävästi muuttunut, minkä vuoksi vain osa versiolle 3 tehdyn oppaan aineistosta oli käyttökelpoista. Myös oppaan nimeä on hieman muutettu tässä yhteydessä, sillä ohjelman nimestä on jätetty pois simulointikoneen nimi, EMTDC, mikä on ollut myös tämän ohjelmistotoimittajan käytäntönä uusimmassa ohjelmistoon liittyvässä materiaalissa. Koska ohjelmisto ja siihen liittyvä lähdemateriaali on poikkeuksetta englanninkielistä, olemme tämän teoksen myötä joutuneet määrittelemään suomenkielisiä vastineita useillekin termeille. Kommentteja käännösten toimivuudesta ja etenkin parannusehdotuksia otammekin mielellämme vastaan kaikilta lukijoilta. Vaasassa Tekijät

3 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, 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.

4 Sisällysluettelo Johdanto...1 Käyttöliittymä ja sen osat...1 Päävalikko...3 Painikepalkit...3 Tilarivi...4 Työtila...4 Tulosteikkuna...5 Editori...6 Simulointimallin kokoaminen...10 Alkutoimet...10 Simulointimallin kokoaminen...14 Komponenttien valinta...14 Komponenttien kopiointi...15 Komponenttivalikko ja komponenttipalkit...15 Kirjastovalikko...18 Komponenttien paikan ja asennon muuttaminen...19 Johtojen piirtäminen...21 Yksiviivaesitys ja signaalivektorit...23 Komponenttien tuhoaminen...26 Toimintojen peruminen...26 Komponenttien parametrointi...26 Mittausten määrittely...30 Mittaussignaalien luonti...31 Signaalit ulostulokanaviin...33 Kuvaajien luonti...34 Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan...38 Simulointimallin toiminnan määrittely...46 Automaattinen ohjaus...46 Käsiohjaus...51 Simulointi...56 Simulointiajon määrittely...56 Simulointiajon käynnistys, keskeytys ja pysäytys...58

5 Simulointimallin testaus...59 Kuvaajien muokkaaminen...60 Tulostus kirjoittimelle...68 Tulosten tallennus tiedostoon...68 Simulointien dokumentointi...69 Mistä lisää tietoa?...70 Linkit...73

6 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 tavallisesti mm. erilaisia sähkökoneita kuvaavia malleja sekä mittaus- ja säätöpiirejä kuvaavia 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 menetelmässä järjestelmän tilasuureita sitovat differentiaaliyhtälöt ratkaistaan numeerista 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 jopa pikosekunteja. Oletusarvo on 50 mikrosekuntia, mikä on sopiva arvo useimmissa tapauksissa. Käyttöliittymä ja sen osat Kun PSCAD on käynnistetty, tulee kuvaruudulle suurin piirtein seuraavassa kuvassa esitetyn kaltainen ikkuna. 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 käyttöliittymästä kun sen elementit on muutettu kelluviksi ikkunoiksi. Ohjelman käyttämä uusimman Windows standardin mukainen ikkunointitekniikka mahdollistaa käyttöliittymän vapaan muokkauksen omien mieltymysten ja kulloisenkin tarpeen mukaiseksi. Käyttöliittymän elementtien käsittelyä ei tässä oppaassa käsitellä sen tarkemmin, koska toimintojen oletetaan olevan käyttäjälle jo tuttuja muista Windows sovelluksista. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

7 Kuva 1. Ohjelman käyttöliittymä. Kuva 2. Ohjelman käyttöliittymä käytettäessä kelluvia ikkunoita. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

8 Päävalikko Käyttöliittymä sisältää normaalin Windows-sovelluksen tapaan päävalikon, josta eri toiminnot voidaan valita. Päävalikko Kuva 3. Päävalikko Päävalikon kohdasta File löytyvät tiedostojen avaamiseen ja tallettamiseen sekä tulostamiseen käytettävät toiminnot. Kohdasta Edit löytyy normaalien editointitoimintojen lisäksi ohjelman asetusten muuttamiseen käytettävä toiminto Workspace Settings. Käyttöliittymän eri osat voidaan valita näkyviin tai piilotettavaksi kohdasta View. Simuloinnissa käytettävät toiminnot löytyvät päävalikon kohdasta Build. Valikon kohdasta Window löytyvät ikkunoiden hallintaan tarvittavat komennot ja ohjelman käyttöohjeisiin pääsee käsiksi kohdasta Help. PSCAD-ohjelmassa tietyn toiminnon aikaansaamiseksi on olemassa monta tapaa. Mikäli tietty toiminto löytyy myös päävalikosta se mainitaan kyseistä toimintoa käsittelevässä kohdassa. Päävalikossa tehtävä valinta esitetään tekstissä valikon avainsanoja käyttäen siten, että niiden väliin sijoitetaan nuoli. Esim. File -> Print Page tarkoittaa, että päävalikon kohdasta File valitaan kohta Print Page. Painikepalkit PSCAD ohjelman käyttöliittymässä on useita painikepalkkeja, joista normaalisti heti päävalikon alapuolella sijaitsevat Main Toolbar, josta löytyvät ohjelma perustoiminnot, sekä Runtime bar, joka sisältää simulointiajoissa tarvittavat toiminnot. Kuva 4. Painikepalkki Main Toolbar Kuva 5. Painikepalkki Runtime Bar Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

9 Painikepalkit ovat siirrettäviä ja ne voidaan piilottaa ja saada takaisin näkyviin päävalikon kohdasta View löytyvillä valinnoilla. Tilarivi Ohjelman pääikkunan alalaitaan sijoittuvan tilarivin saa näkyviin tai piiloon päävalikon toiminnolla View -> Status Bar. Tilarivillä esitetään ohjelman kulloiseenkin toimintoon liittyvä lyhyt viesti. Simuloinnin aikana näkyy teksti, joka kertoo simuloinnin etenemisestä (simuloitu aika). Lisäksi tällöin näkyy rivin oikeassa laidassa animoitu hammasrataskuva. Kuva 6. Tilarivi Työtila Nimitystä työtila (Workspace) käytetään ikkunasta, joka esittää muistiin ladatut tiedostot ja niiden sisällön ns. hakemistopuuna. Hakemistopuu muodostuu haaroista, jotka voidaan piilottaa tai avata näpäyttämällä tekstirivin alussa olevaa pientä neliötä hiiren vasemmalla näppäimellä. Mikäli neliön sisässä on miinus-merkki, näpäytys hiirellä sulkee haaran. Vastaavasti näpäytettäessä hiirellä neliötä, jonka sisällä on plus-merkki avaa haaran. Tämä haara voidaan avata. Tämä haara voidaan sulkea. Kuva 7. Työtila Työtila jakautuu välilehtien avulla neljään eri sivuun. Päällimmäisenä on sivu Projects, jossa olevassa puussa on esitetty kaikki ladattuna olevat tiedostot ja niiden sisältämät määrittelyt (Definitions). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

10 Kuva 8. Työtilan sivuja erottavat välilehdet Ohjelman käynnistyessä työtilaan ladataan aina automaattisesti pääkirjasto (Master Library). Myös muut kirjastot ja simulointimallit, jotka ovat olleet ladattuina työtilaan, kun ohjelma on suljettu, saadaan latautumaan automaattisesti ohjelmaa seuraavan kerran käynnistettäessä valitsemalla päävalikosta Edit -> Workspace Settings ja ruksaamalla sieltä kohta Reload projects at startup. Työtilassa kirjaston ja simulointimallin nimi näkyy ilman ko. tiedoston tunnistetta, joka kirjastoilla on psl ja simulointimalleilla psc. Tiedoston nimen perässä on suluissa erikseen selkokielinen kuvaus, mikäli kyseiselle tiedostolle sellainen on määritelty. Työtilaan ladatut tiedostot näkyvät Projects-sivulla hakemistopuun juuritasolla ja sisältö näkyy sitten jaoteltuna puun haaroihin. Ellei haaroja ole avattu, ovat työtilassa näkyvillä ainoastaan ladatut tiedostot. Tiedostonimen edessä oleva kuvake kertoo tiedoston tyypin ja simulointimallien osalta myös onko kyseinen malli aktiivinen. Ohjelman tietyt toiminnot kohdistuvat vain aktiivisen olevaan simulointimalliin. Kirjasto Simulointimalli (ei aktiivinen) Simulointimalli (aktiivinen) Kuva 9. Työtilan tiedostojen kuvakkeet ja niiden merkitys. Työtilan Runtime-sivulla on esitetty aktiivisena olevan projektin signaalit ja mittaukset sekä kuvaajat. TLines/Cables-sivulla on viittaukset kaikkiin mallissa oleviin siirtojohto-teorian mukaisesti mallinnettuihin avojohtoihin ja kaapeleihin. Filessivulta löytyvät kaikki aktiivisena olevaan projektiin liittyvät tiedostot. Työtila on oletusarvoisesti pääikkunan vasemmassa laidassa, mutta se voidaan sijoittaa vapaasti haluttuun kohtaan tai tarvittaessa piilottaa kokonaan. Tulosteikkuna Tulosteikkunaan (Output) tulevat ohjelman eri toimintojen aiheuttamat viestit. Tulosteikkuna koostuu kolmesta eri välilehdestä, joissa kaikissa on tekstimuotoisia tietoja esitettynä hakemistopuussa. Välilehdellä Build on esitettynä ladattuihin tiedostoihin ja simulointimallien kääntämiseen liittyviä viestejä. Välilehdellä Runtime esitetään simulointiajoon liittyvät viestit. Ohjelman etsintätoiminnon (Find) tulokset tulevat välilehdelle Search. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

11 Kuva 10. Tuloste-ikkuna. Tulosteikkuna on oletusarvoisesti pääikkunan alalaidassa mutta se voidaan sijoittaa vapaasti haluttuun kohtaan tai tarvittaessa piilottaa kokonaan. Editori Keskeisin osa ohjelman käyttöliittymää on editori (Design Editor), jonka kautta tapahtuu simulointimallin kokoaminen. Samaa editoria käytetään myös määriteltäessä simulointimallin osia, ns. komponentteja (tai komponenttimalleja). Editorissa on kuusi eri näkymää, joista tärkein on piirikaavio (Circuit). Eri näkymät valitaan ikkunan alalaidassa olevien välilehtien avulla. Välilehtien kautta pääsee myös esimerkiksi katsomaan mallista käännettyä fortran-koodia (välilehti Fortran). Kuva 11. Editori. Tietyn simulointimallin tai kirjaston sisältävä Editori avataan tuplaklikkaamalla kyseisen tiedoston nimeä työtilan Projects-sivulla. Vaihtoehtoisesti editori saadaan auki näpäyttämällä kyseisen tiedoston nimen päällä hiiren oikeanpuoleista näppäintä, jolloin esiin tulee ns. ponnahdusvalikko (ks. seur. kuva). Valitsemalla tästä valikosta Open avautuu kyseinen simulointimalli tai kirjasto editori-ikkunaan. Editoreita voi olla avoinna useita ja niiden järjestystä voi muokata mm. päävalikon kohdasta Windows löytyvillä valinnoilla. Sitä kautta saa myös siirrettyä päällimmäiseksi (näkyviin) haluamansa simulointimallin editorin. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

12 PSCAD ohjelmassa käytetään useassa toiminnossa hiiren oikeanpuoleisella näppäimellä avautuvaa ponnahdusvalikkoa. Ponnahdusvalikon sisältö riippuu hiiriosoittimen sijainnista näppäintä painettaessa. Tässä oppaassa kohdat, joissa on kyse nimenomaan hiiren oikeanpuoleisella näppäimellä avautuvasta ponnahdusvalikosta, on merkitty marginaalissa olevalla hiiren kuvakkeella. Kuva 12. Editorin avaaminen työtilan ponnahdusvalikosta. Editori-ikkunassa näkyy piirikaavioista tavallisesti vain osa. Ulkopuolelle jäävät osat saa näkyviin normaaliin Windows käyttöliittymän tapaan ikkunan reunoilla olevien vierityspalkkien avulla. Piirikaaviota voidaan myös vierittää vetämällä sitä hiiren avulla. Tämä toiminto saadaan käyttöön näpäyttämällä hiirellä työkalupalkin painiketta Pan. Hiiren kursori muuttuu tällöin käden kuvaksi. Toiminnosta poistutaan painamalla toistamiseen Pan painiketta. 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. Työkalupalkin ja myös muiden painikepalkkien painikkeisiin viitataan tässä oppaassa painikkeiden englanninkielisillä nimillä, jotka tulevat näkyviin, jos hiiren kursorin antaa olla painikkeen päällä pienen hetken. Oikean painikkeen löytämisen helpottamiseksi kyseisen painikkeen kuva esitetään myös tekstin vasemmassa marginaalissa painikkeen nimen kohdalla. Näkyvissä olevan piirikaavion skaalausta voi muuttaa työkalurivillä olevien Zoom In ja Zoom Out -painikkeiden avulla. Samat toiminnot saadaan aikaan myös nu- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

13 meronäppäimistön PLUS-ja MIINUS-näppäimillä. Tällöin toimintoon tulee suurennettaessa keskitys-ominaisuus, jossa suurennetun piirikaavion keskikohta määräytyy suurin piirtein hiiren sijainnin perusteella. PSCADissä useiden toimintojen aikaansaamiseksi on olemassa myös näppäinoikotie. Tekstin ne kohdat, joissa on esitelty johonkin toimintoon liittyvä näppäinoikotie, on merkitty marginaalissa olevalla näppäimistön kuvakkeella. Työkalupalkissa on myös Zoom In/Out alasvetolista, josta piirikaavion skaalauksen voi valita väliltä %. Normaali skaalaus PSCADissä on 150 %, jolloin kaikki tekstit ovat vielä selkeästi luettavissa. Myös pääkirjaston sisältö esitetään editorin piirikaaviossa kuten simulointimallitkin. Seuraavassa kuvassa on kuva pääkirjaston skaalattuna niin, että se näkyy kokonaisuudessaan. Pääkirjastossa olevat komponentit on jaoteltu yhteensä 18 eri ryhmään, joita kutakin edustaa oma nimetty laatikko. Kuva 13. Pääkirjasto skaalattuna niin, että se näkyy kokonaan. Esimerkkinä komponentteja sisältävästä ryhmästä on kuvassa 14 esitetty passiiviset komponentit sisältävä ryhmä Passive Elements. Laatikon sisällä olevat komponentit ovat suoraan kopioitavissa luotavaan simulointimalliin. Laatikossa on kuitenkin vain lajitelma useimmin tarvittavia komponentteja. Lisää ryhmään kuuluvia Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

14 komponentteja löytyy ns. sivumodulista, joka avautuu kun laatikon alaosan harmaata laatikkoa kaksoisnäpäytetään hiirellä. SIVUMODULI PSCAD:n simulointimallit ja myös komponenttimallikirjastot voidaan tehdä modulaarisiksi. Tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi osa simulointimallista voidaan piilottaa moduliin, joka näkyy ylemmän tason piirikaaviossa vain halutunlaisena kuvakkeena. Nämä komponenttimallit ovat kopioitavissa simulointimalliin. Kaksoisnäpäyttämällä tästä avautuu sivumoduli, josta löytyvät kaikki ryhmään kuuluvat komponenttimallit. Kuva 14. Esimerkki pääkirjastossa oleva komponenttien ryhmä. Sivumodulista pääsee takaisin BACKSPACE-näppäimellä tai valitsemalla piirtoalustan tyhjästä kohdasta esiin tulevasta ponnahdusvalikosta Up one module. Tälle toiminnolle löytyy myös oma painikkeensa painikepalkista. PIIRTOALUSTA Tyhjää valkoista pohjaa tai paperia, jolle editorin piirikaavio piirretään, kutsutaan tässä oppaassa piirtoalustaksi. Piirtoalustalla on oma ponnahdusvalikkonsa, jonka saa esille näpäyttämällä hiiren oikeanpuoleisella näppäimellä piirtoalusta tyhjää kohtaa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

15 Kuva 15. Siirtyminen sivumodulista takaisin ylemmän tason sivulle/piirikaavioon piirtoalustan ponnahdusvalikon avulla. Simulointimallin kokoaminen Alkutoimet Uuden simulointimallin luominen voidaan aloittaa kolmella eri tavalla: Valitaan valikosta File -> New -> Case Painetaan työkalurivin painiketta New Näppäintoiminnolla CTRL + N Tämä toiminto luo työtilaan uuden simulointimallin nimeltä noname eli "nimetön". Uusi simulointimalli kannattaa tallentaa ensimmäisen kerran jo työn alkuvaiheessa, jolloin sille voi antaa kenties kuvaavamman nimen. Tämän jälkeen mallin voi tallentaa aika ajoin kätevästi vain painamalla työkalurivin painiketta Save active project. Huomaa että tällöin tallennus kohdistuu vain aktiivisena olevaan simulointimalliin. Simulointimalli aktivoidaan valitsemalla Set as Active työtilassa olevasta mallin nimestä avautuvasta ponnahdusvalikosta. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

16 Kuva 16. Simulointimallin asettaminen aktiiviseksi. Tallentamalla työ aika ajoin vältetään tilanne, jossa ohjelman jostain syystä kaatuessa tehty työ menetetään kokonaan. Ohjelma voidaan määrittää myös tallentamaan aktiivinen työ määräajoin asetuksista löytyvällä valinnalla Automatically save project every minutes (Edit -> Workspace Settings). Simulointimallin voi tallentaa myös mallin nimestä avautuvan valikon komennoilla Save tai Save as (ks. kuva 16). Myös ohjelman päävalikosta löytyvät komennot File -> Save Active Project ja File -> Save Project As simulointimallin tallennukseen. Aktiivinen projekti tallentuu myös näppäinkomennolla CTRL + S. Ennen kuin simulointimallia aletaan kasata, kannattaa tarkistaa piirtoalustan koko. Piirtoalustan kokoasetuksiin pääsee käsiksi napauttamalla kaavion tyhjää kohtaa hiiren oikealla näppäimellä, jolloin esiin tulevasta ponnahdusvalikosta (ks. seur. kuva) valitaan Page Setup. Tällä valinnalla saadaan esiin kuvassa 18 esitetty lomake, jossa kohdassa Paper Size valitaan piirtoalustan paperikoko. Kohdassa Orientation voidaan vaihtaa alusta suunta (pysty/vaaka). Valinnalla Show Margins saadaan piirto-alustalle merkinnät, jotka kuvaavat seuraavaksi pienempää paperikokoa. Tämä on kätevä toiminto yritettäessä järjestellä iso simulointimalli niin, että se mahtuu pienemmälle piirtoalustalle. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

17 Kuva 17. Piirtoalustan ponnahdusvalikko Kuva 18. Piirtoalustan sivuasetukset Käytännössä valittavissa oleva paperikoko vaikuttaa myös siihen, miten simulointimalli tulostuu paperille. Mikäli piirtoalustan koko on suurempi kuin kirjoittimen paperikoko, simulointimallia pienennetään tulostuksessa automaattisesti niin paljon, että se mahtuu paperille. Käytännössä esimerkiksi A3 kokoiselle piirtoalustalle tehty simulointimalli on vielä kohtuullisen hyvin luettavissa tulostettaessa se A4-paperille. Tulostuksessa käytetään aina automaattisesti paperin suuntana (vaa- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

18 ka tai pysty) piirtoalustalle asetettua suuntaa (Orientation). Tulostuksessa käytettävä paperikoko vaihdetaan kirjoittimen asetuksista, jonne pääsee päävalikon toiminnolla File -> Print Setup. Piirtoalustan ulkonäköön vaikuttavia yleisiä asetuksia pääsee muuttamaan edellisen sivun kuvassa 17 esitetyn valikon toiminnolla Module Settings. Tällöin tulee esiin seuraavassa kuvassa esitetty lomake. Kuva 19. Sivumodulin asetukset Show connection grid valinta tuo esiin komponenttien sijoittelun perustana olevan ruudukon kohdistuspisteet (eivät näy tulosteissa). Valinnalla Show signal location saadaan esiin mm. piirikaaviossa olevien signaalien tyypin kertovat symbolit. Show virtual control wires tuo esiin katkoviivat, jotka kuvaavat signaalien nimien avulla yhdistyvät datasignaalit piirikaaviossa. Show sequence numbers on circuit shematic näyttää järjestysnumerot, joiden mukaisesti simulointimallin komponentit sijoittuvat mallista muodostettavaan fortran-kieliseen tiedostoon. PSCAD määrää tämän järjestyksen automaattisesti, jos valittuna on Assign execution sequence numbers automatically (tämä on oletusarvoisesti valittuna). Näistä valinnoista ensimmäinen on käyttökelpoinen aloittelijallekin simulointimallia rakennettaessa. Muut valinnat soveltuvat lähinnä kokeneille käyttäjille ja niistä on saatavissa lisätietoa PSCAD-ohjelman manuaalista. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

19 Simulointimallin kokoaminen Simulointimalli kootaan käyttäen kirjastossa olevia komponentteja, jotka sijoitellaan mallinnettavan järjestelmän määräämällä tavalla piirtoalustalle. Käytännössä simulointimalliin sijoitettavat komponentit joko kopioidaan kirjastosta simulointimalliin tai sitten ne valitaan erilaisista valikoista tai painikkeista. Komponentit kytketään toisiinsa johdoilla (wire). Sähköteknisessä mielessä kyse ei ole varsinaisesti johtimista (joilla olisi jokin impedanssi) vaan nämä johdot määräävät komponenttien liittimien väliset suorat kytkeytymiset. Johtoja käytetään simulointimallissa myös datasignaalien välittämiseen erilaisissa mittaus- ja ohjauspiireissä. Tämän vuoksi on tärkeää pitää koko ajan mielessä onko kyse virtapiirin kytkennöistä vai datasignaaleista, koska näitä mallin eri osia ei voi liittää toisiinsa johdoilla. Komponenttien valinta Komponenttien käsittelyssä tietyt toiminnot kohdistuvat vain valittuun komponenttiin tai valittuihin komponentteihin. Yksittäinen komponentti valitaan yksinkertaisesti napauttamalla sitä hiirellä. Valittu komponentti muuttuu harmaaksi ja alkaa vilkkua. Valinta voidaan perua napauttamalla jotain toista komponenttia (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. Kaikki valitut komponentit muuttuvat harmaiksi ja alkavat vilkkua. Yksittäisen komponentin valinta voidaan perua napauttamalla kyseistä komponenttia uudelleen CTRL-näppäin alas painettuna. Useampi vierekkäin sijaitsevia komponentteja voi valita myös hiirellä vetämällä (liikuttamalla hiirtä vasen näppäin alas painettuna). Tällöin valinta kohdistuu vedettäessä näkyviin tulevan laatikon sisällä sijaitseviin komponentteihin. Jos kaikki halutut komponentit eivät tule tällä tavoin valituksi tai valinnasta halutaan poistaa yksittäisiä komponentteja, voidaan halutut komponentit lisätä tai poistaa hiirellä näpäyttämällä ja pitämällä samalla CTRL-näppäin on alas painettuna. Kuva 20. Useampien komponenttien valinta hiirellä vetämällä Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

20 Komponenttien kopiointi Komponentin kopioimiseksi kirjastosta piirtoalustalle tarvitaan aina kaksi toimenpidettä: kopioi (Copy) ja liitä (Paste). Tyypillisesti simulointimallia koottaessa on auki kaksi editori-ikkunaa toinen on pääkirjaston ikkuna ja toinen on työn alla oleva uusi simulointimalli. Komponenttien kopioinnissa Copy toiminto tehdään siten tavallisesti pääkirjaston ikkunassa ja Paste toiminto kohteena olevan simulointimallin ikkunassa. Nämä kaksi ikkunaa saa kätevästi vuorotellen esiin käyttämällä päävalikon kohtaa Window. Molemmat ikkunat pitää olla tietysti avattuna (ks. sivu 7). Ikkunat saa vuorotellen esiin myös kaksoisnäpäyttämällä vuorotellen kyseisten tiedostojen nimiä työtilan Projects-sivulla. Ohjelman käyttöliittymä tarjoaa useita eri tapoja toteuttaa kopioi ja liitä toiminnot: Päävalikon toiminnoilla Edit->Copy ja Edit->Paste. kopioitava komponentti on ensin valittava liitetty komponentti tulee lähelle piirtoalustan näkyvissä olevan osan vasenta yläkulmaa, josta se on siirrettävä haluttuun paikkaan Näppäilemällä CTRL+C (Copy) ja CTRL+V (Paste). kopioitava komponentti on ensin valittava liitä-toiminnossa komponentti tulee siihen kohtaan, missä hiiren osoitin sijaitsee piirtoalustalla Käyttämällä ponnahdusvalikon toimintoja Copy ja Paste. hiiren oikeaa painiketta on painettava kopioitavan komponentin päällä liitettäessä komponentti piirtoalustalle on hiiren oikeaa painiketta painettava piirtoalusta tyhjässä kohdassa (vain tällöin Paste on käytettävissä) liitä-toiminnossa komponentti tulee siihen kohtaan piirtoalustalla, missä hiiren osoitin sijaitsi ponnahdusvalikkoa avattaessa Näppäilemällä C (Copy) ja V (Paste). painetaan C-näppäintä kun hiiren osoitin sijaitsee kopioitavan komponentin päällä (komponentin ei tarvitse olla valittu, eli näpäytystä hiirellä ei tarvita) painettaessa V-näppäintä tulee komponentti piirtoalustan siihen kohtaan missä hiiren osoitin sijaitsee - tämä vaihtoehto on käytettävissä vain mikäli päävalikon toiminnolla Edit -> Workspace settings avautuvalta lomakkeelta Views-välilehdeltä on rastitettu kohta Enable cut/copy/paste without Ctrl key Komponenttivalikko ja komponenttipalkit Osa useimmin käytettävistä komponenteista on sijoitettu sekä piirtoalustan ponnahdusvalikkoon että ns. komponenttipalkkien painikkeisiin. Painettaessa hiiren oikeaa näppäintä piirtoalustan tyhjässä kohdassa tulee esiin ponnahdusvalikko; kohdasta Add Component saadaan esiin ns. komponenttivalikko. Komponenttipalkit sijaitsevat tavallisesti kuvaruudun oikeassa laidassa. Seuraavassa kuvassa on Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

21 esitetty komponenttivalikko avattuna sekä ikkunan oikeassa laidassa olevat komponenttipalkit. 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. Komponenttipalkissa olevissa painikkeissa on pienet komponenttia esittävät kuvakkeet. Tarvittaessa komponentin nimen saa esiin jättämällä hiiren osoittimen hetkeksi painikkeen päälle, jonka jälkeen nimi tulee näkyviin pienessä keltaisessa lapussa (ks. kuva 22). Kun tarvittavan komponentin painiketta on näpäytetty kerran ja hiiri viedään piirtoalustalle, on kyseinen komponentti tarttunut kiinni hiiren kursoriin. Hiiren avulla komponentti voidaan viedä haluttuun paikkaan, jonne se pudotetaan hiirtä näpäyttämällä. KOMPONENTTIVALIKKO Piirtoalustan ponnahdusvalikkoon sisältyvästä alivalikosta, joka sisältää useimmin tarvittavat komponenttimallit käytetään nimitystä komponenttivalikko. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

22 KOMPONENTTIPALKIT Painikepalkeista, joista voidaan valita simulointimallin rakentamisessa käytettäviä komponentteja, käytetään nimitystä komponenttipalkit. PSCADissä on kaksi komponenttipalkkia: Electrical Palette sisältää sähköisiä komponentteja ja Control Palette sisältää erilaisia datasignaalien kanssa käytettäviä komponentteja. Kuva 21. Komponenttivalikko ja komponenttipalkit Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

23 Kuva 22. Komponentin nimen näyttö komponenttipalkissa Kirjastovalikko Simulointimalliin sijoitettavien komponenttien hakemiseksi kirjastosta on olemassa myös piirtoalustaan sijoitettu erillinen valikkotoiminto. Tämän ns. kirjastovalikon saa esiin painamalla hiiren oikeaa näppäintä piirtoalustan tyhjässä kohdassa ja pitämällä samanaikaisesti CTRL-näppäin alas painettuna. Kirjastovalikko sisältää kaikki käytettävissä olevat komponentit. Kuva 23. Kirjastovalikko avattuna kohdasta Transformers. KIRJASTOVALIKKO Piirtoalustan toisesta ponnahdusvalikosta, joka sisältää kaikki pääkirjastossa ja mahdollisissa muissa ladattuina olevissa kirjastoissa määritellyt komponenttimallit käytetään nimitystä kirjastovalikko. Huomaa, että tämän valikon esiin saamiseksi pitää CTRL-näppäin olla alaspainettuna. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

24 Kirjastovalikko on hierarkkinen siten, että ensimmäisellä tasolla ovat kirjastot. E.o. kuvassa näkyvissä on vain pääkirjasto (Master Library), mutta sen alle tulevat näkyviin tulevat myös käyttäjän itse tekemät kirjastot, kunhan ne on ladattu työtilaan. Toisella tasolla on komponenttien ryhmät ja kolmannelta tasolta löytyvät sitten kuhunkin ryhmään kuuluvat komponentit. Myös kirjastovalikkoa käytettäessä valittu komponentti tarttuu kiinni hiiren kursoriin, jolloin se voidaan kätevästi hiirtä käyttäen viedä ja pudottaa haluttuun paikkaan. 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 oikealle (Rotate Right) komponentti kiertyy 90 myötäpäivään Kierto vasemmalle (Rotate Left) komponentti kiertyy 90 vastapäivään 180-asteen kierto (Rotate 180) - komponentti kiertyy 180 Peilaus (Mirror) komponentti peilautuu pystyakselinsa suhteen Kääntö (Flip) komponentti peilautuu vaaka-akselinsa suhteen Seuraavalla sivulla olevassa kuvassa on havainnollistettu näitä toimintoja epätahtikoneen mallin avulla. Huomaa, että samaan lopputulokseen voi päästä tekemällä erilaisia toimintosarjoja. Neljälle näistä komponentin asennon muuttamiseen käytettävistä perustoiminnoista on myös näppäinoikotiet: R (Rotate Right), L (Rotate Left), M (Mirror) ja F (Flip). Toiminto kohdistuu tällöin valittuna olevaan komponenttiin. Kerralla voi pyöritellä myös useammasta komponentista koostuvaa ryhmää, kunhan kohteena olevat komponentit on ensin valittu (ks. kohta Komponenttien valinta sivulla 14) Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

25 W S T 1 0 Rotate right A B C 1 0 A B C Rotate left W S T W S T 1 0 A B C Rotate 180 C B A 0 1 T S W A W Mirror B C 1 0 S T Flip T S 0 1 C B W A Kuva 24. Komponentin asennon muuttaminen Samat muokkaustoiminnot löytyvät myös komponentin omasta ponnahdusvalikosta (ks. seur. kuva). Lisäksi mukana on 180º kierto (Rotate 180) sekä toiminnot, jolla päällekkäin olevien komponenttien järjestystä voidaan muuttaa (Bring to Front ja Send to Back). Käytännössä mallin osia ei ole järkevää sijoittaa päällekkäin, mutta nämä toiminnot lienevät käyttökelpoisia lähinnä tuloksia esittelevien kuvaajakomponenttien järjestelyssä. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

26 Kuva 25. Komponentin asennon muuttamiseen käytettävät toiminnot komponentin ponnahdusvalikossa KOMPONENTIN PONNAHDUSVALIKKO Komponentin ponnahdusvalikko tulee esiin kun hiiren oikeanpuoleista painiketta näpäytetään hiiren osoittimen ollessa kyseisen komponentin päällä. Komponentin ponnahdusvalikosta valittavat toiminnot kohdistuvat nimenomaan kyseiseen komponenttiin. Kolmas tapa komponentin pyörittelyyn löytyy nämä toiminnot sisältävästä painikepalkista (Rotation Bar). Oletuksena tämä painikepalkki ei ole näkyvissä, mutta se saadaan esiin valitsemalla päävalikosta View -> Rotation Bar. Kuva 26. Painikepalkki komponentin kiertoa varten Johtojen piirtäminen Komponentit kytketään toisiinsa johdoilla, joiden käsittely poikkeaa osittain varsinaisten komponenttien käsittelystä. Piirtoalusta ponnahdusvalikkoon sisältyvässä komponenttivalikossa johto (Wire) on ensimmäisenä samoin kuin Electrical Pa- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

27 lette komponenttipalkissa. Nämä valinnat tuottavat lyhyen vaakasuoran viivan, joka saadaan tarvittaessa myös pystysuoraan edellä esitellyllä kierto-toiminnolla. Normaalisti johto näkyy viivana, mutta kun johto valitaan hiirellä napauttaen, se muuttuu katkoviivaksi. Lisäksi johdon alkupisteeseen tulee sininen pieni ympyrä ja loppupäähän vihreä neliö, joista hiirellä vetämällä voidaan johdon pituutta muuttaa pidentää tai lyhentää. Kuva 27. Johdon valinta hiirellä Uutena piirteenä PSCAD ohjelman versiossa 4.1 tulivat käyttöön kulmapisteitä sisältävät johdot. Kun tällainen johto on valittuna, näkyvät kaikki kulmapisteet myös vihreinä neliöinä. Tällöin myös kulmapisteiden sijaintia voi muuttaa hiirellä vetämällä. Komponentin pyöritystoiminnot pätevät myös johdolle ja tällöin johto pyörähtää alkupisteensä (sininen ympyrä) ympäri. Kuva 28. Kulmapisteitä sisältävä johto Johtojen piirtäminen tapahtuu kätevimmin hiiren avulla. Painamalla näppäimistöltä CTRL-W tai valitsemalla työkalupalkista Wire mode päästään "johdonpiirto"- tilaan. Hiiren kursori muuttuu tällöin kynäksi. Suoran johdon piirtäminen tapahtuu siten, että hiiren vasenta painiketta napautetaan johdon alkupisteessä ja sen jälkeen hiiren oikeaa painiketta johdon loppupisteessä. Kulmapisteitä sisältävää johtoa piirrettäessä hiiren vasenta painiketta napautetaan sekä johdon alkupisteessä että myös kaikissa kulmapisteissä. Hiiren oikeaa painiketta napautetaan vasta johdon loppupisteessä. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

28 Kuva 29. Johdon piirtäminen hiirellä Johdonpiirtotilasta poistutaan painamalla toistamiseen CTRL-W tai painikepalkin Wire mode -painiketta. Johdonpiirtotila näkyy myös tässä painikkeessa siten, että se näyttää olevan alas painettuna johdonpiirtotilassa oltaessa. Johdot kytketään komponentissa oleviin liittimiin. Erilliset johdot kytkeytyvät toisiinsa vain johdon päätepisteen tai kulmapisteen kautta. Risteävät johdot eivät kytkeydy toisiinsa ellei käytetä erillistä Signal Junction liitoskomponenttia, joka löytyy komponenttipalkista nimellä Pin (palkista Electrical Palette) sekä piirtoalustan komponenttivalikosta nimellä Junction. Johtojen kytkeytymistä toisiinsa on havainnollistettu seuraavassa kuvassa. Kuva 30. Johtojen kytkeytyminen toisiinsa 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 yksiviivaesi- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

29 tys. Seuraavassa kuvassa on esitetty esimerkit samasta simulointimallista molemmilla esitystavoilla. 0.1 Is Vs #1 #2 COUPLED PI SECTION A 0.1 B C Ia Ib Ic Va Vb Vc A B C [MVA] #1 # A B C A B C COUPLED PI SECTION A B C Kuva 31. Simulointimalli yksiviivaesityksenä ja 3-vaiheisena esityksenä Samassa simulointimallissa voidaan käyttää tarvittaessa molempia esitystapoja, mutta liitoskohdissa on käytettävä vaiheet erottavaa komponenttia Breakout, joka löytyy niin komponenttipaletista Elecrical Palette kuin komponenttivalikostakin. Breakout komponentissa pieni sininen neliö ilmaisee ensimmäisen vaiheen (A vaiheen). 0.1 #1 #2 Fault Kuva 32. Yksiviivaesityksen kytkeminen 3-vaiheiseen esitykseen Breakout 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. Seuraavassa kuvassa on esitetty miten 3 signaalia ensin yhdistetään Data Merge komponentilla ja sitten otetaan erikseen Data Tap komponenteilla (kullekin signaalille tarvitaan oma Data Tap komponentti). Data Merge komponentilla voidaan yhdistää enintään 12 signaalia. Esimerkiksi FFT komponentissa, jolla voidaan laskea mitatun signaalin yliaaltokomponentit, riippuu ulostulovektorin pituus siitä miten monta yliaaltoa halutaan laskea. Uudessa PSCAD versiossa 4.2 voidaan yliaallot laskea jopa 255. yliaaltoon saakka. FFT komponentista on esimerkki kuvassa 34, jossa Mag1 ulostulon 7-pituisesta vektorista erotetaan Data Tap komponentilla ensimmäinen signaali. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

30 Signaalien yhdistäminen vektoriin Signaalien erottaminen vektorista Kuva 33. Signaalien yhdistäminen vektoriksi 1 X1 Ua X2 Ub X3 Uc Mag1 Mag2 Mag3 (7) (7) (7) Ph1 (7) F F T Ph2 (7) Ph3 F = 50.0 [Hz] (7) dc1 dc2 dc3 Kuva 34. Yksittäisen signaalin erottaminen FFT-komponentin tuottamasta vektorista. Erityisesti FFT komponentin pitkät ulostulovektorit ovat tuoneet mukanaan tarpeen jakaa pitkä vektori pienempiin osiin. Tämä on otettu PSCAD versiossa 4.2 huomioon Data Tap komponentin parametreissa (ks. seur. kuva) siten, että parametrin Dimension avulla voidaan valita miten pitkä vektori erotetaan. Ensimmäinen parametri Start at Index Number kertoo mikä on ensimmäinen erotettava vektorin elementti. Kuva 35. Data Tap komponentin parametrointi Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

31 Komponenttien tuhoaminen Joissain tilanteissa on tarpeen myös tuhota piirtoalustalle sijoitettuja komponentteja. Kohteena oleva komponentti tuhotaan painamalla joko CTRL+X tai X. Jälkimmäinen vaihtoehto on käytettävissä vain mikäli päävalikon toiminnolla Edit -> Workspace settings avautuvalta lomakkeelta Views-välilehdeltä on rastitettu kohta Enable cut/copy/paste without Ctrl key. Mikäli halutaan tuhota isompi osa mallista, on kohteena olevat komponentit valittava kohdassa "Komponenttien valinta" (sivu 14) esitetyllä tavalla. Mikäli kohdetta ei ole valittu kohdistuu tuhoamistoiminto aina siihen komponenttiin, jonka päällä hiiren osoitin on näppäintoimintoa suoritettaessa. Käytännössä kyseessä on "leikkaa"- eli Cut-toiminto joten poistetun komponentin saa takaisin seuraavalla liitä - eli Paste-toiminnolla. Vaihtoehtoinen tapa on käyttää komponentin ponnahdusvalikkoa ja valita sieltä Cut. Toiminnolle löytyy myös oma Cut-painikkeensa ohjelman työkalupalkista ja päävalikossa on tietenkin myös toiminto Edit->Cut. Viimeksi leikattu komponentti tai ryhmänä leikatut komponentit voidaan liittää takaisin Paste-toiminnolla (esim. näppäintoiminnolla CTRL-V). Tämä on kätevä tapa esimerkiksi haluttaessa siirtää osia mallista esimerkiksi sivumoduleihin. Toimintojen peruminen Simulointimallia koottaessa voidaan kaikki toiminnot perua Undo-komennolla. Perumiseen on käytettävissä kolme tapaa: Valitaan päävalikosta Edit -> Undo Painetaan CTRL-Z Valitaan piirtoalustan ponnahdusvalikosta Undo Peruminen kohdistuu aina viimeksi tehtyyn toimintoon. Peruminen voidaan kuitenkin toistaa useita kertoja, jolloin päästään haluttuun aiemmin vallinneeseen tilanteeseen. Mikäli vahingossa peruu toiminnon, jota ei ollutkaan tarkoitus perua voi sen tehdä uudestaan Redo-toiminnolla, joka löytyy sekä piirtoalustan ponnahdusvalikosta, että päävalikosta. Redo-toiminnon näppäinoikotie on CTRL-Y. Komponenttien parametrointi Kunkin komponenttimallin käyttäytyminen määräytyy sen parametrien avulla. Simuloinnin onnistumisen kannalta on tärkeää, että mallien parametrit määritetään huolellisesti. Erityisesti on huomattava, että vaikka kaikilla malleilla on jotkin oletusparametrit, 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. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

32 Komponentin parametreihin pääsee joko kaksoisnäpäyttämällä komponenttia tai valitsemalla komponentin ponnahdusvalikosta Edit Parameters. Komponentin parametrit määritetään lomakkeella, jossa on joko yksi tai useampia sivuja. Yksinkertaisin parametrilomake on esimerkiksi vastuksella, jonka parametrina on vain resistanssi. Monimutkaisempi lomake on esimerkiksi muuntajalla, jonka parametrit on jaettu useammalle sivulle. Useampisivuisen parametroinnin merkkinä oletussivun ylälaidassa on alasvetolista, josta tarkasteltavaa sivua voidaan vaihtaa. Alasvetolista avautuu painamalla sen oikeassa laidassa olevaa painiketta, jossa on alaspäin osoittava nuolenkärki. Parametrilomakkeen sivunvaihtoa on havainnollistettu seuraavalla kolmen kuvan sarjalla. Kuva 36. Parametrilomakkeen sivunvaihto: avataan ensin alasvetolista Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

33 Kuva valitaan sieltä haluttu sivu (tässä Saturation) Kuva ja esille tulee valittu sivu. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

34 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). Numerokentässä näkyy lukuarvon jälkeen usein myös kyseessä oleva yksikkö hakasulkeisiin kirjoitettuna (esim. [p.u.] tai [MVA]). Aiemmissa PSCAD versioissa yksikkö on tarkoitettu vain informaatioksi käyttäjälle, mutta uudessa versiossa 4.2 ohjelma ottaa huomioon käyttäjän syöttämän yksikön. Yksikön on oltava käypä ja se on kirjoitettava tarkasti 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 etuliitteitä (kilo-, mega-, jne.) muuttaen. Kun numerokentän tyhjentää kokonaan ja syöttää siihen haluamansa luvun ilman yksikköä, tulkitaan yksikön olevan mallin ko. parametrille määritelty oletusyksikkö. Oletusyksikkö ja tarkempaa tietoa mallin parametreista löytyy komponentin ponnahdusvalikon toiminnolla View Properties esiin saatavasta taulukosta (ks. kuva 40). Kuva 39. Yksikön kirjoittaminen numerokenttään. Kuva 40. Komponentin parametrit sisältävä taulukko Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

35 Komponentin parametrilomakkeella oleva valintakenttä on käytännössä alasvetolista, jossa käyttäjä tekee valinnan kahden tai useamman tekstimuodossa kerrotun vaihtoehdon välillä. Joissain tapauksissa valintakenttä on esitetty ns. radiopainikkeiden avulla, jolloin valittavissa olevat vaihtoehdot ovat suoraan näkyvissä ja kulloinkin valittuna olevan vaihtoehdon näkee tekstiä edeltävän napin väristä. Kuva 41. Esimerkki parametrilomakkeesta, jossa on käytetty alasvetolistaa ja ns. radiopainikkeita. Joissain komponenteissa on myös mahdollista syöttää numerokenttään ohjauspiireissä määritellyn datasignaalin nimi. Tätä aihetta käsitellään tarkemmin ohjauspiirejä käsittelevässä kohdassa myöhemmin. Riippuen eri valintakenttien arvoista on osa parametrilomakkeen kentistä poissa käytöstä, jolloin ne esitetään harmaalla pohjalla eikä niitä pääse muuttamaan. Tämä tarkoittaa, että tehtyjen valintojen perusteella kyseiset parametrit ovat tarpeettomia eikä niitä oteta huomioon. Mittausten määrittely Simuloinnin avulla halutaan tarkastella tiettyjen suureiden käyttäytymistä ja nämä suureet saadaan näkyviin määrittelemällä simulointimalliin ns. mittauksia. Mitattavien suureiden saaminen esiin simuloinneissa vaatii käytännössä kolme eri vaihetta: Sijoitetaan ensiöpiiriin komponentti, jolla mittaus suoritetaan (esim. jännite- tai virtamittari). Liitetään mittauksesta saatava signaali ulostulokanavaan (Output Channel). Lisätään piirtoalustalle komponentti, joka esittää mitattavan suureen graafisesti (tavallisesti käyränä) ja yhdistetään siihen haluttu ulostulokanava. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

36 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 piirtoalustan komponenttivalikosta kohdasta Meters ja niille on omat painikkeensa myös komponenttipalkissa Electrical Palette. Kuva 42. 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 43. Kuva 43. Virtamittarin sijoittaminen piiriin Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

37 Jännitemittareita on kahta eri tyyppiä, joista toinen tekee mittauksen aina maapotentiaaliin nähden ja toinen mittaa kahden eri pisteen välisen potentiaalieron. Esimerkiksi pääjännitteet vaiheiden väliltä voidaan mitata kuvan 44 esittämällä tavalla. Kuva 44. Pääjännitteiden mittaaminen PSCADin versioon 4.2 on tullut uutena komponenttina monitoimimittari Multimeter (katso seur. kuva), jolle on myös on oma painikkeensa komponenttipalkissa Electrical Palette. Tämä mittari sijoitetaan osaksi virtapiiriä aivan kuten virtamittari. Mitattaviksi suureiksi voidaan virtojen ja jännitteiden lisäksi valita mm. pätöja loisteho. Kuva 45. Monitoimimittari Multimeter. Erillisten mittauskomponenttien lisäksi tietyt komponentit tarjoavat mahdollisuuden ns. sisäisiin mittauksiin. Tällöin mittaus määritellään siten, että kyseisen komponentin parametreissa annetaan halutulle ulostulosuureelle nimi. Seuraavassa kuvassa on esimerkiksi määritelty muuntajan toision vaihevirroille nimet. Kuva 46. Komponentin sisäisten mittausten määrittäminen; esimerkkinä muuntaja Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

38 Komponentista riippuen siitä voidaan mitata virtojen ja jännitteiden lisäksi muitakin suureita. Esimerkiksi moottorimallista saadaan ulostulona mm. nopeus- ja sähköinen vääntömomentti. Mittauksen määritteleminen tarkoittaa käytännössä sitä, että simulointimalliin määritellään signaali, johon kyseinen mitattava suure liitetään. Signaali määritellään antamalla sille nimi. Virta- ja jännitemittarikomponenteilla onkin vain yksi parametri: Signal Name. Samoin signaali syntyy, kun johonkin komponenttiin määritellään ns. sisäinen mittaus nimeämällä ulostulosuure. Nimettyä mittaussignaalia voidaan sitten käyttää edelleen paitsi mittausten esittämiseen tarkoitetuissa komponenteissa myös esim. säätöpiireissä. Tilanteesta riippuen mittaussignaali voi olla myös vektori. Liitettäessä jännite- ja virtamittarit suoraan yksiviivaesityksenä laadittuun malliin ovat tuloksena saatavat mittaussignaalit 3-pituisia vektoreita siten, että vektorin ensimmäinen elementti sisältää A-vaiheen mittauksen, toinen elementti B-vaiheen mittauksen jne. Signaalit ulostulokanaviin Toisena vaiheena mittauksen luonnissa on saadun signaalin liittäminen ulostulokanavaan. Tähän tarvitaan datasolmu (Data label), joka liitetään ulostulokanavaan (Output Channel). Nämä molemmat komponentit löytyvät sekä piirtoalustan komponenttivalikosta (nimellä Channel) että komponenttipalkista Control Palette. Datasolmun ja ulostulokanavan väliin kannattaa sijoittaa lyhyt johto, kuten seuraavassa kuvassa on esitetty. Kuva 47. Signaalin liittäminen ulostulokanavaan Datasolmulla on vain yksi parametri: Data Signal Name. Tähän kohtaan kirjoitetaan 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 siten, 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 näkyviin otsikoihin ja asteikkoihin. Yksi tärkeimmistä parametreista on skaalauskerroin (Scale Factor), jota pitää käyttää, jos suureen yksikkö halutaan toiseksi kuin mitä mittauskomponentti käyttää. Parametrina oleva yksikkö (Unit) ei vaihda suureen yksikköä vaan se on vain teksti, joka tulee näkyviin mm. taulumittareissa. Koska esim. jännitteet mitataan aina kilovoltteina (ja virrat kiloampeereina) voi jossain tapauksessa olla tarpeen esittää jännitteet voltteina, jolloin ulostulokanavan parametrit pitää määritellä seuraavassa kuvassa esitetyllä tavalla. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

39 Kuva 48. Ulostulokanavan parametrit Kuvaajien luonti Ulostulokanava tallentaa siihen tulevan signaalin, joka voidaan simuloinnin aikana esittää graafisesti esim. käyränä. Tätä varten malliin pitää ensin lisätä kehys (Graph Frame), joka löytyy sekä piirtoalustan komponenttivalikosta, että komponenttipalkista Control Palette. Kehys muodostaa alustan kuvaajille (Graph), jotka ovat käytännössä datan esittämiseen käytettäviä koordinaatistoja. Kuvaajan vaakaakselilla on aina aika ja pystyakselilla kyseinen suure. Yhteen kuvaajan voidaan sijoittaa useita käyriä (Curve), joista kukin edustaa yhtä mittaussignaalia. Uusi kehys on pelkkä harmaa laatikko, jonka kokoa voi muuttaa vetämällä kahvoista (vihreistä neliöistä), jotka tulevat esiin kun komponenttia napauttaa hiirellä. Kehyksen sijoituspaikkaa voi muuttaa yksinkertaisesti hiirellä vetämällä. Kun kehyksessä on jo kuvaajia, kahvat tulevat esiin vain napauttamalla hiirellä kehyksen otsikkopalkkia (ks. seur. kuva) tai jotain sen kulmista. Kuvaajia sisältävän kehyksen paikan muuttaminen onnistuu vain kun hiirellä otetaan kiinni otsikkopalkista. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

40 Otsikkopalkki Kuva 49. Kehys aktivoituna niin että sen kokoa voidaan muuttaa Kehyksen ponnahdusvalikossa valinnalla Add Overlay Graph luodaan kehykseen uusi kuvaaja. Valinnan teksti overlay viittaa siihen, että kaikki kuvaajaan liitettävät signaalit tulevat samaan koordinaatistoon. Näiden kuvaajien avulla tarkoituksena esittää nimenomaan ajan funktiona muuttuvia signaaleja, joten kuvaajan vaakaakselilla on aina aika (sekunteina). Pystyakselilla on sitten mitattu signaali (esim. jännite kilovoltteina). Kuvaajia voi lisätä useita samaan kehykseen. Tästä on se etu, että samassa kehyksessä olevien kuvaajien vaaka-akselit voidaan helposti rajata samalle aikavälille. Kun kehyksessä on jo kuvaajia, saa kehyksen ponnahdusvalikon esiin vain kehyksen otsikkopalkista. Otsikkopalkissa lukee oletuksena Graphs, mutta tämä teksti on vapaasti muutettavista kehyksen ponnahdusvalikon toiminnolla Graph Frame Properties esiin tulevasta lomakkeesta. Kuva 50. Kuvaajan lisääminen kehykseen Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

41 Kuvaajia voidaan lisätä myös painamalla INSERT-näppäintä. Uusi kuvaaja tulee tällöin siihen kehykseen, jonka päällä hiiren osoitin on. Kehys täyttyy uusilla kuvaajilla ylhäältä alaspäin ja mikäli kuvaajia lisää useita kerralla saattaa tulla eteen tilanne että kaikki kuvaajat eivät mahdu kehykseen. Ne jäävät tällöin osin tai kokonaan piiloon ja ne saa näkyviin kun kehyksen korkeutta kasvattaa riittävästi. Kuva 51. Kehys, johon on lisätty kaksi analogista kuvaajaa Tarvittaessa kehyksestä voidaan poistaa yksittäinen kuvaaja kyseisen kuvaaja ponnahdusvalikosta löytyvän valinnan Cut Graph avulla. Kuvaaja voidaan poistaa myös DELETE-näppäintä painamalla. Tällöin toiminto kohdistuu kuvaajaan, 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 toiminnolla Paste Graph. Kehyksen poistaminen onnistuu kehyksen ponnahdusvalikon toiminnolla Cut Frame tai esimerkiksi näppäintoiminnolla CTRL+X. Kehyksen ponnahdusvalikossa on myös valinta Add Stacked Polygraph (ks. seur. kuva), jolla kehykseen lisätään ns. pinottuja kuvaajia. Seuraavassa kuvassa on havainnollistettu pinotun kuvaajan ja tavallisen kuvaajan eroa esittämällä sama kolmivaiheinen 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. Pinokuvaajan avulla käyrämuoto tulee näkyviin, mutta signaalin arvot eivät ole nähtävissä, koska pystyakselilla ei ole asteikkoa. Pinottu kuvaaja soveltuu kuitenkin erityisen hyvin digitaalisten signaalien esittämiseen. Tätä on havainnollistettu kuvassa 53, jossa mitatut virrat on esitetty ylempänä tavallisessa kuvaajassa ja suojareleiden laukaisu ja havahtumissignaalit pinotussa kuvaajassa digitaalisessa muodossa. Kuvassa on esitetty myös painikkeet jotka saadaan esiin näpäyttämällä signaalin nimeä hiirellä. Painikepalkissa viimeisenä (kirjaimen M alapuolella) on painike, josta voidaan vaihtaa signaalin esitystapa digitaaliseksi. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

42 Kuva 52. Pinotun kuvaajan luonti ja esimerkki pinotusta kuvaajasta Kuva 53. Pinotun kuvaajan käyttö digitaalisten signaalien esittämiseen PSCADin 4 versiossa uutuutena on ns. XY-kuvaaja (XY Plot), jonka avulla voidaan tehdä kuvaajia, joissa vaaka-akselilla on joku muu suure kuin aika. XYkuvaajassa voidaan esimerkiksi esittää oikosulkumoottorin momenttikäyrä, jossa vaaka-akselilla on pyörimisnopeus ja pystyakselilla vääntömomentti. Seuraavassa kuvassa on esitetty tyhjä XY-kuvaaja. Sen kokoa ja paikkaa piirtoalustalla voi muuttaa samalla tavoin kuin kehyksenkin kokoa ja paikkaa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

43 Kuva 54. XY-kuvaaja Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan Liittämällä tietty ulostulokanava johonkin kuvaajaan saadaan kyseinen suure näkymään kuvaajassa käyränä. Tämä liittäminen voidaan tehdä joko valikkoja käyttäen (perinteinen tapa) tai PSCAD versiossa 4.1 käyttöön tulleilla hiiren käyttöön perustuvilla toiminnoilla. Perinteinen tapa vaatii kaksi toimenpidettä: 1. Luodaan viite (Reference) kyseiseen kanavaan 2. Liitetään käyrä kuvaajaan. Viite käyrää varten luodaan valitsemalla ulostulokanavan ponnahdusvalikosta Input/Output Reference -> Add as Curve. Tämän jälkeen napautetaan hiiren oikeanpuoleista näppäintä halutun kuvaajan päällä ja valitaan ponnahdusvalikosta Paste Curve. Tämä kaksivaiheinen toiminto on kuvattu seuraavissa kahdessa kuvassa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

44 Kuva 55. Ulostulokanavan viitteen luonti Kuva 56. Käyrän liittäminen kuvaajaan Nopeampi ja suositeltavampi tapa ulostulokanavan liittämiseen kuvaajaan on kuitenkin hiiren käyttöön perustuva toiminto, jossa ulostulokanava liitetään kuvaajaan yksinkertaisesti hiirellä vetämällä (ks. seur. kuva). Toimintoa käytettäessä CTRLnäppäin on oltava alas painettuna. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

45 Ctrl Kuva 57. Käyrän liittäminen kuvaajaan hiirellä vetämällä Kun käyrä on liitetty kuvaajaan, näkyy käyrän otsikko kuvaajan yläpuolella. Kun samaan kuvaajaan liitetään useampia käyriä, tulevat niiden otsikot kuvaajan yläpuolelle siinä järjestyksessä kuin ne on liitetty. Käyrän otsikko määritellään ulostulokanavan parametrina Title (ks. seur. kuva). Ulostulokanavan kohdassa Display title on icon kannattaa olla valittuna Yes, jolloin otsikkoteksti näkyy myös ulostulokanavan kuvakkeen alapuolella (vrt. seur. kuva). Kuva 58. Käyrän otsikon määrittely (tässä "Voltage Ea") Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

46 Toinen hiiren käyttöön perustuva tapa käyrien liittämiseen perustuu työtilan Runtime välilehden käyttöön. Tämä tapa on kätevä silloin kun simulointimallin kuvaajat sijaitsevat eri sivumodulissa kuin itse mittaukset. Toiminnossa valitaan ensin kuvan 59 mukaisesti työtilan Runtime välilehti esiin ja avataan mallin puurakenteesta halutun sivumodulin Recorders haara, joka sisältää tähän sivumoduliin määritellyt ulostulokanavat. Tässä tapauksessa esillä ovat pääsivun (Main) ulostulokanavat. Luodaan sitten malliin kehys ja siihen kuvaaja. Tämän jälkeen työtilan Runtime välilehdellä osoitetaan kuvaajaan liitettävää puurakenteen haarana olevaa ulostulokanavan nimeä ja vedetään se hiiren vasen näppäin alaspainettuna kuvaajan päälle. Kun hiiren näppäin vapautetaan, käyrä tulee esille kuvaajassa, mikäli simulointiajo on suoritettu. Muussa tapauksessa kuvaajan ylälaitaan tulee tässä vaiheessa vain ulostulokanavan otsikko. Huomaa erityisesti, että tätä menetelmää käytettäessä CTRL-näppäin ei saa olla alas painettuna kuten edellisellä sivulla esitetyssä menetelmässä. Kuva 59. Käyrän luonti kuvaajaan Runtime alueesta hiirellä vetämällä Käyrän saamiseksi esiin on olemassa myös oikotie, jolla voidaan samalla luoda myös tarvittava kehys ja kuvaaja: ulostulokanavan ponnahdusvalikosta löytyy kohta Input/Output Reference -> Add Overlay Graph with Signal (ks. kuva 55). Tämä valinta tuottaa kehyksen, jossa on yksi kuvaaja ja siinä kyseinen käyrä. Vastaavasti digitaalisen signaalin kuvaaja saadaan esiin valinnalla Input/Output Reference -> Add Poly Graph with Signal. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

47 PSCAD-ohjelman versiossa 4.1 käyttöön tuli mahdollisuus tuoda yksittäisten signaalien lisäksi myös useamman signaalin muodostama vektori ulostulokanavaan. Tämä on kätevää esimerkiksi käytettäessä ns. FFT-komponenttia, jonka ulostuloina on yliaaltopitoisen signaalin spektri. Tätä on havainnollistettu kuvassa 60. Vektorin esitystapaa voidaan muokata taulukkomuotoisesta valikosta, joka aukeaa näpäyttämällä kuvaajan yläpuolella olevaa käyrän nimeä (tässä kuvassa Spektri ). Tällöin aukeaa kuvassa 61 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 esimerkissä valittuna ovat valittuna vektorin alkiot 1, 3, 5 ja 7. Sarakkeen B avulla halutut käyrät saadaan lihavoitua. Muuntamon T1 vaiheen A virran särö ja yliaallot Spektri IT1A F F T Mag (31) Ph (31) IT1AH F = 50 [Hz] dc Kuva 60. Vektorin esitys kuvaajassa Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

48 Kuva 61. Vektorin esitystavan muokkaukseen käytettävä määrittelytaulukko Vektorimuotoisilla signaaleilla käyttökelpoinen on myös ulostulokanavan ponnahdusvalikon kohta Input/Output Reference -> Add as Polymeter (ks. kuva 55 sivulla 39). Tämä toiminto luo pylväsdiagrammin, joka tulee ensin ulostulokanavan päälle pienessä koossa, mutta joka voidaan sitten normaalin kehyksen tavoin venyttää järkevän kokoiseksi (kuva 63) ja siirtää sopivaan paikkaan. Kuva 62. Pylväsdiagrammi (Polymeter) heti valikkotoiminnon jälkeen. Kuva 63. Pylväsdiagrammi venytettynä sopiviin mittoihin. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

49 Pylväsdiagrammin pystyakseli on skaalattava ko. ulostulokanavan määrittelyissä. Niihin pääsee käsiksi myös valitsemalla pylväsdiagrammin otsikkopalkin ponnahdusvalikosta toiminto Channel Settings. Ulostulokanavalle määritelty mittayksikkö tulostuu pylväsdiagrammin vasempaan alanurkkaan. Pylväsdiagrammin pystyakselille ei valitettavasti vielä saa määriteltyä asteikkoviivoja. Pylväsdiagrammin esitystapaa 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 64). Yksittäisen alkion tarkka arvo saadaan näpäyttämällä pylvästä, jolloin sen numero näkyy kehystettynä ja lukuarvo näkyy pylväsdiagrammin alapalkissa. Alla olevassa kuvassa on tällä tavoin aktiiviseksi otettu alkio numero 5. Toinen painike (Scroll View) muuttaa palkiston sellaiseksi, että siinä on alhaalla vierityspalkki ja kukin palkki on vakiolevyinen. Tällöin on mahdollista tarkastella hyvinkin pitkää vektoria. Kuva 64. Pylväsdiagrammi, kun alkioiden numerot on tuotu esiin. Kuva 65. Pylväsdiagrammi muutettu vieritettäväksi. Signaalien tuomisessa XY-kuvaajaan lähdetään liikkeelle aivan samoin kuin tavallisten kuvaajienkin kohdalla eli luomalla viite kyseisen ulostulokanavan ponnahdusvalikon avulla (Input/Output Reference -> Add as Curve). Viitettä liitettäessä käytetään sitten XY-kuvaajan ponnahdusvalikkoa, jossa voidaan valita liitetäänkö signaali x- vai y-akselille. Molemmille akseleille tulee liittää vähintään yksi signaali. XY-kuvaajaan voi myös piirtää useampia käyriä, jolloin kutakin käyrää Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

50 kohti on liitettävä aina yksi signaali sekä x- että y-akselille. XY-kuvaajaan signaalin voi liittää myös hiirellä vetämällä kuten tavallisiin kuvaajiin. Tällöin Ctrlnäppäin tulee olla alas painettuna ja signaalin sijoittuminen 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 nuolikuviolla joko tekstin X Coordinate tai Y Coordinate kohdalla. Kuva 66. 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. RMS-komponentin toiminta voidaan määritellä myös digitaaliseksi. Silloin on ilmoitettava suureen perustaajuus ja näytepisteiden määrä. Vastaava digitaalinen mittausmoodi on valittavissa myös eräissä muissa mittauskomponenteissa. Käyttämällä digitaalista mittausmoodia voidaan useimmissa tapauksissa poistaa oletuksen olevan analogiselle mittausmoodille ominainen ulostulosuureen lievä värähtely, joka johtuu käytettävästä laskenta-algoritmista. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

51 Kuva 67. Mitatun vaihtojännitteen muuttaminen tehollisarvoksi digitaalisen RMS-komponentin avulla. Mittareita ei sijoiteta kehyksiin vaan ne sijoitetaan ohjauspaneeleihin (Control Panel), joihin tulevat myös simuloinnin ohjaukseen käytettävät komponentit. Niistä enemmän seuraavassa luvussa. Simulointimallin toiminnan määrittely Koska tavallisesti PSCAD ohjelmalla tehdyissä simuloinneissa on kyse nimenomaan transientti-ilmiöiden simuloinnista, on simulointimalliin määriteltävä tarkasteltava muutosilmiö. Käytännössä tämä tarkoittaa yhtä tai useampaa simuloitavalla ajanjaksolle määriteltyä tapahtumaa, joissa simulointimallissa tapahtuu sähköisiin suureisiin vaikuttava muutos. Tyypillisesti muutoksessa voi olla kyse virtapiiriin 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 ohjausta tai käsiohjausta. Seuraavassa esitellään nämä molemmat tavat. Automaattinen ohjaus Automaattinen ohjaus toteutetaan toimilohkoilla, jotka antavat halutun syötteen sähköisessä piirissä oleville laitteilla. Yksinkertaisimmillaan ohjaus perustuu ajastimeen, eli ohjaustoiminto tehdään tietyllä ajan hetkellä. Esimerkiksi erilaisten vikojen mallintamisessa käytettävien komponenttien ohjaukseen on käytettävissä oma ajastinkomponenttinsa Timed Fault Logic. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

52 Kuva 68. Ajastimen kytkentä 3-vaiheiseen vikakomponenttiin Kuva 69. Ajastimen kytkentä 1-vaiheiseen vikakomponenttiin Kuten edellä olevista kuvista näkyy, ajastinkomponentti voidaan kytkeä 3- vaiheisen vian komponentissa suoraan tarkoitusta varten olevaan sisäänmenoliitäntään. 1-vaiheisessa vikakomponentissa signaali viedään datasolmuun (Data label), jolle annetaan sama nimi kuin kyseiselle vikakomponentille on määritelty sen parametreissa kohdassa Fault name. Kuva 70. Vikakomponentin parametrit (1-vaiheinen vika) Vikakomponenttien kanssa käytettävällä ns. vika-ajastimella on vain kaksi parametria: ajankohta, jolloin vika tulee päälle (Time to Apply Fault) ja vian kesto (Duration of Fault). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

53 Kuva 71. Vika-ajastimen parametrit Virtapiirin avaaville ja sulkeville katkaisijoille on oma ajastinkomponentti nimeltään Timed Breaker Logic, joka mahdollistaa enintään kahden peräkkäisen katkaisijatoiminnon simuloinnin. Kuva 72. Katkaisijan ohjaaminen ajastinkomponentilla Katkaisijan ajastinkomponentti liitetään katkaisijaan viemällä signaali datasolmuun (eo. kuvassa BRK), jolla tulee olla sama nimi kuin mikä on määritelty kyseisen katkaisijan parametrilomakkeen sivulla Breaker main data kohdassa Breaker name. Kyseinen katkaisijan nimi näkyy myös katkaisijan piirroskuvassa. Eo. kuvassa on esitetty esimerkkinä 3-vaiheinen katkaisija, mutta sama periaate pätee myös 1-vaiheiselle katkaisijalle. 3-vaiheisen katkaisijakomponentin ulkoasua voidaan muuttaa parametrilomakkeen sivulta Configuration löytyvillä valinnoilla (ks. kuva 73). Ensimmäisestä Graphics Display kohdasta voidaan valita joko perinteinen 3-vaiheinen esitystapa (3 phase view) tai 1-viivaesitys (Single line view). Toisessa Graphics Display kohdassa valittavana on Low Voltage Display tai High Voltage Display. Jälkimmäisessä Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

54 vaihtoehdossa katkaisija esitetään neliöillä, joiden väri (vihreä tai punainen) ilmaisee onko katkaisija auki vai kiinni. Katkaisijakomponenttiin voidaan valita sisäisiksi mittauksiksi vaihevirrat, nollavirta, pätöteho P ja loisteho Q. Pätö- ja loisteho saadaan näkymään myös lukuarvoina katkaisijasymbolin vieressä kun Configuration sivulla valitaan Yes kohdassa Display Power Flow. 3-vaiheisen katkaisijakomponentin vaihtoehtoiset esitystavat on kerätty kuvaan 74. Kuva 73. Katkaisijan parametrilomake BRK A BRK A BRK B C B C BRK Kuva vaiheisen katkaisijakomponentin vaihtoehtoiset esitystavat Katkaisijan ajastinkomponentin parametrilomakkeessa (seur. kuva) voidaan valita toteutetaanko 1 vai 2 katkaisijatoimintoa (# of Breaker Operations). Simuloinnin alkutilanteessa katkaisija voi olla valinnan mukaan joko auki tai kiinni (Initial State). Lisäksi pitää määritellä toteutettavien katkaisijatoimintojen ajankohdat (Time of Breaker Operation). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

55 Kuva 75. 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 summainlohkoa ja PI-säädinkomponenttia. Siinä ohjearvo (Reference value) syötetään piiriin käyttäen ns. liukusäädintä, josta enemmän seuraavassa kappaleessa. PIsäätimen 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 77). Kuva 76. Esimerkki yksinkertaisesta PI-säädöstä Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

56 Kuva 77. PI-säädinkomponentin parametrit Seuraavassa kuvassa on esitetty toisena esimerkkinä vähän laajempi esimerkkipiiri, jossa on tasasuuntaaja ohjauspiireineen. Ohjauspiiri ottaa sisäänmenosuureinaan mittaukset Vd ja Id sekä suuntaajakomponentin ulostulon GM, joka viedään ohjauspiirille datasolmua Gamma käyttäen. Säätäjän ulostulossa käytetään myös samaa tekniikkaa AlfaOrder signaalin välittämisessä. Käyttämällä datasolmuja voidaan vähentää johtojen tarvetta ja ohjauspiirien mallit voivat sijaita etäämpänä primäärilaitteiden malleista. Kuva 78. Esimerkki tasasuuntaajan säädöstä Käsiohjaus Käsiohjausta varten käytettävissä on ns. ohjauspaneeli (Control Panel). Ohjauspaneeli on erikoiskomponentti, jota voidaan käyttää alustana sekä taulumittareille et- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

57 tä erilaisille simulointimallin ohjauksessa käytettäville komponenteille. Kuvassa 79 on esitetty esimerkki ohjauspaneelista ja siihen liitetyistä ohjainkomponenteista. Ohjauspaneeliin voidaan liittää seuraavia komponentteja: liukusäädin (Slider) kytkin (Switch) valitsin (Dial) painonappi (Push Button) mittari (Meter). Sekä ohjauspaneeli (Control Panel) että edellä mainitut ohjainkomponentit (mittaria lukuun ottamatta) löytyvät pääkirjastosta, komponenttivalikosta ja Control Palette komponenttipalkista. Kuva 79. Esimerkki ohjauspaneelista ja siihen liitetyistä ohjainkomponenteista. Ohjainpaneelissa olevat kuvakkeet muodostavat graafisen käyttöliittymän simulointimallin ajonaikaiseen käsiohjaukseen ja/tai ennen simulointiajoa tehtävään mallin parametrien muokkaukseen. Kytkeytyminen simulointimalliin perustuu aina ohjainkomponentteihin, jotka välittävät ohjainpaneelilla annettavat signaalit simulointimalliin. 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 mahdollisesta asennosta asennossa 1, ja se määrää tässä tapauksessa signaalin Dial arvoksi myös 1. Signaali Button saa arvon 1, kun ohjauspaneelin painonappia Push Button painetaan hiiren vasemmalla painikkeella. Heti kun hiiren painike vapautetaan, palautuu signaalin arvo nollaan. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

58 Kuten edellä jo todettiinkin, ohjainkomponenttien lisäksi ohjauspaneeliin voidaan sijoittaa mittari, joka liittyy simulointimalliin ulostulokanavien avulla, kuten kuvaajiin sijoitettavat käyrätkin. 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 komponenttipaletista (Control Palette). Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää piirtoalustan ponnahdusvalikon toimintoa Add Component -> Control Panel. Tarvittavat ohjainkomponentit löytyvät samasta valikosta, esim. kytkin lisätään valitsemalla Add Component -> Controls -> Switch. Kaikki ohjainkomponentit löytyvät myös komponenttipaletista. Ohjainkomponentin liittäminen ohjauspaneeliin tapahtuu samaan tapaan kuin ulostulokanavan liittäminen tiettyyn kuvaajaan. Ensin viedään hiiri liitettävän ohjainkomponentin päälle. Avataan ohjainkomponentin ponnahdusvalikko ja valitaan sieltä Input/Output Reference -> Add as Control. Kun liitetään ulostulokanava mittariksi ohjauspaneeliin pitää ulostulokanavan ponnahdusvalikosta valita Input/Output Reference -> Add as Meter. Tämän jälkeen valitaan ohjauspaneelin 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 liittämisessä käytettävä ponnahdusvalikko tulee esiin vain kun hiirellä osoitetaan ohjauspaneelin otsikkopalkkia. PSCADin versiosta 4.1 lähtien myös ohjainkomponenttien ja mittausten liittäminen ohjauspaneeliin on ollut mahdollista kätevästi hiirellä vetämällä. Tätä toimintoa käytettäessä CTRL-näppäin on pidettävä alas painettuna. Vetäminen aloitetaan ohjainkomponentista (tai ulostulokanavasta) ja päätetään ohjauspaneeliin. Mikäli ohjauspaneeli on tyhjä, vetäminen voidaan lopettaa minne tahansa ohjauspaneelissa. Jos ohjauspaneelissa on jo sinne liitettyjä ohjaimia tai mittauksia, vetämisen voi päättää vain ohjauspaneelin otsikkopalkkiin. Tällöin liitettävän komponentin sijoittuminen määräytyy kohdasta, johon se vedetään. Tuleva sijoituskohta näkyy myös vetämisen aikana nuolikuviona ohjauspaneelin otsikkopalkissa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

59 Ctrl Kuva 80. Ohjainkomponentin liittäminen ohjauspaneeliin hiirellä vetämällä Toinen uusi tapa ohjainkomponenttien liittämiseen ohjauspaneeleihin perustuu työtilan Runtime välilehteen ja on käytännössä vastaava kuin aiemmin kuvassa 59 (sivulla 41) ulostulokanavien osalta esitelty menettely. Runtime välilehdeltä pitää vain valita tällöin puun Controls haara, jossa on esitetty kyseisen sivumodulin ohjainkomponenttien nimet. Myös tässä menetelmässä liittäminen ohjauspaneeliin käy kätevästi hiirellä vetämällä (CRTL-näppäin ei saa olla alas painettuna). Seuraava kuva esittää esimerkkipiiriä, jossa katkaisijakomponentin ohjaus on toteutettu 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. Kuva 81. Esimerkki ohjauspaneelin käytöstä simulointimallissa Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

60 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 kytkinkomponentin parametreja kannattaa muuttaa siten että ne ovat seuraavassa kuvassa esitetyn kaltaiset. Parametreja pääsee muokkaamaan valitsemalla joko kytkinkomponentin ponnahdusvalikosta kohdasta Properties, tuplaklikkaamalla kytkinkomponenttia tai ohjauspaneelissa olevan kytkinkuvakkeen ponnahdusvalikon kohdasta Channel Settings. Kuva 82. Kytkinkomponentin parametrit muokattuna katkaisijan ohjaukseen sopivaksi Eo. kuvan esittämissä parametreissa otsikkona (Title) on BRK1 eli sama mikä oli esimerkin katkaisijan ohjaussignaalin nimi. Otsikko voidaan kyllä valita täysin vapaasti, mutta käytännössä kannattaa laittaa otsikoksi sama kuin katkaisijan ohjaussignaalin nimi on, jolloin piiristä tulee helpommin tulkittava. Vaikka ohjauspaneelia käyttäen voidaan simulointimallia ohjata ajon aikana, esimerkiksi ohjaamalla katkaisijoita, on suositeltavaa, että käsiohjausta käytetään vain ajon alkutilanteen määrittelyyn. Tällöin voidaan kätevästi samalla simulointimallilla ajaa eri tilanteita erilaisilla parametreilla. Esimerkiksi simulointimallin osien väliset kytkennät voidaan valita kutakin simulointiajoa varten käsin ohjattavilla katkaisijoilla. Lisäksi esimerkiksi vian ajankohta voidaan antaa kätevästi liukusäätimellä ennen ajoa. On huomattava, että tällä tavoin simuloinneista tulee myös toistettavia, koska tulokseen ei vaikuta käsiohjausten epämääräinen ajoitus ajon aikana. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

61 Simulointi Sitten kun simulointimalli on valmis ja kaikki tarvittavat mittaukset ja ohjaukset on määritelty, voidaan siirtyä varsinaiseen simulointivaiheeseen. Käytännössä ensimmäinen simulointiajo paljastaa lähes aina puutteita ja/tai virheitä mallissa, joten ennen "lopullista" simulointiajoa joudutaan yleensä tekemään jopa useitakin testiajoja, joissa malli viritetään tarkoituksenmukaisella tavalla toimivaksi. Simulointiajon määrittely Suoritettavaan simulointiajoon liittyvät keskeisimmät parametrit löytyvät mallin ominaisuudet määrittelevästä ikkunasta. Se saadaan esiin siirtymällä työtilaan ja valitsemalla kyseisen simulointimallin nimestä avautuvasta ponnahdusvalikosta toiminto Project Settings. Tämä toiminto löytyy myös piirtoalustan ponnahdusvalikosta. Esiin tuleva lomake sisältää useita välilehdillä eroteltuja sivuja parametreja, mutta useimmin tarvittavat löytyvät oletuksen ensin näkyviin tulevalta sivulta Runtime, joka on esitetty seuraavassa kuvassa. Kuva 83. Simulointimallin ajoon liittyvät ominaisuudet määrittelevä lomake Asetuksista tärkeimmät ovat ajoon liittyvät asetukset, jotka ovat kohdassa Time Settings. Tarvittavia parametreja on kolme: Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

62 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 huomattavasti tutkittavan ilmiön kestoa pidemmäksi, koska tällöin myös simulointiajo kestää tarpeettomana kauan. Simuloinnin aika-askel on oletuksena 50 µs, mikä riittää useimpiin tarpeisiin. Yleisenä 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 toisaalta 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 tulostuksen aika-askel on sama kuin laskennan aika-askel. Tämän jälkeen tulostuksen aika-askelta voi kokeilla suurentaa niin paljon kuin se on mahdollista ilman että tulosteiden 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 Runtime Bar painikepalkissa olevasta laatikosta Plot step in microsecond (myös kesken simulointiajon). Muutos kohdistuu aina aktiivisena olevaan simulointimalliin. Kirjoitettaessa laatikkoon uusi lukuarvo on lopuksi painettava ENTER-näppäintä. Vaihtoehtoisesti tulostusaskel voidaan valita alasvetolistalta. Tulostuksen aika-askeleen muuttaminen painikepalkin kautta on kätevää esimerkiksi testausvaiheessa haettaessa sopivaa askelpituutta. Lisäksi simulointiajon ylösajovaihetta voidaan nopeuttaa käyttämällä alussa hyvin pitkää askelta ja vaihtamalla askeleen pituus sopivaksi vasta kun lähestytään tarkasteltavan muutosilmiön ajankohtaa. Työkaluriville kirjoitettu aika-askel tulee voimaan sillä hetkellä kun painetaan ENTER-näppäintä. Mikäli ajo etenee nopeasti, se kannattaa keskeyttää tulostusaskeleen vaihtamisen ajaksi työkalurivin Pause-painikkeella. Tulostuksen aika-askelta ei voi vaihtaa pienemmäksi kuin laskennan aika-askel. Mikäli simuloinnin tulokset haluaa tallentaa ASCII-muodossa tulostiedostoihin, tulee kohtaan Save channels to disk laittaa Yes, jonka jälkeen kohtaan Output file voi määritellä tulostustiedoston nimen. Tulostustiedoston nimelle ei tule antaa mitään päätettä. Tulostiedostoihin tallentuvat kaikki mallissa olevat ulostulokanavat riippumatta siitä onko niitä viety kuvaajiin. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

63 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) simuloinnista. Tämä tarkoittaa sitä, että simulointimallin tila tietyllä hetkellä tallennetaan tiedostoon. Seuraavalla kerralla simulointi voidaan aloittaa sitten tuosta aiemmin määritellystä tiedostosta. Tilannevedoksen käyttöä varten mallissa tarvitaan parametria Timed snapshot(s). Kun sitten simulointiajon käynnistyksessä halutaan lähteä liikkeelle tallennetusta tilannevedoksesta, valitaan käynnistystavaksi (Startup method) Snaphot from 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. Ch. 1 Meas-Enab.. V1. V2 Multiple Run Kuva 84. Multiple Run komponentti Simulointiajon käynnistys, keskeytys ja pysäytys Simulointiajo käynnistyy Runtime Bar painikepalkin Run-painikkeella. Ajon käynnistyessä esiin tulee ensin joksikin aikaa ilmoituksia simulointimallin kääntämiseen liittyen. Kun ajo on käynnissä, tulee myös pääosa Run-painikkeen oikealla puolella olevista painikkeista aktiivisiksi (ks. seur. kuva). Ajon aikana näytön oikeassa alakulmassa pyörivät animoidut hammasrattaat. Run Stop Pause Step Snapshot Simulointiajon aikana näkyvä animoitu kuvake Kuva 85. Simulointiajoon liittyvät painikkeet Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

64 Simulointiajon aikana ohjelman ikkunan alalaidan tilarivillä kerrotaan, miten monta prosenttia ajosta on laskettu ja simuloinnissa menossa oleva aika (sekunteina). Ajo päättyy kun saavutetaan määritelty simuloitava aika (Duration of run). Tarvittaessa simuloinnin voi lopettaa tätä ennen Stop-painikkeella. Pause-painikkeella ajon voi keskeyttää tarvittaessa esim. tulosten lähempää tarkastelua tai ohjaustoimenpiteitä varten. Ajo jatkuu kun Pause-painiketta painetaan toistamiseen. Kun ajo on keskeytettynä Pause-painikkeella tulee myös Step-painike aktiiviseksi. Tällä painikkeella ajoa suoritetaan yhdellä painalluksella aina tulostuksen aikaaskeleen (PSCAD plot step) verran eteenpäin. Ajon aikana käytettävissä on myös Snapshot-painike, jolla voidaan käsivaraisesti ottaa ajosta tilannevedos vapaasti valittavana ajankohtana. Tämä on siis vaihtoehtoinen tapa Project Settings-valikon kohteelle Timed snapshot(s). Take snapshotpainiketta käytettäessä tilannevedos talletetaan tiedostoon nimeltä runtime.snp. Kaikki simulointiajoon liittyvät toiminnot löytyvät myös päävalikon kohdasta Build. Simulointimallin testaus Tavallisesti simulointimallissa on virheitä, joiden vuoksi simulointiajo ei ensi yrittämällä käynnisty. Virheilmoitukset tulevat näkyviin tulosteikkunan Build-sivulle. Punainen lippu merkitsee vakavaa virhettä, jonka vuoksi simulointiajo ei onnistu. Keltainen lippu merkitsee varoitusta, jolloin malli on osin virheellinen, mutta ajo voi kuitenkin tällöin onnistua. Virheilmoitukset on esitetty puumaisena rakenteena, jota seurattaessa saadaan selville toiminto, jossa virhe on havaittu, ja se mallin osa, jossa virhe on. Viimeisenä haarana on varsinainen virheilmoitus, jota tuplaklikkaamalla voidaan virhe paikallistaa. Kuva 86. Esimerkki virheilmoituksesta Tuplaklikattaessa virheilmoitusta (esim. eo. kuvassa harmaalla pohjalla olevaa ilmoitusta), näkyviin tulee se osa mallista, missä virhe on ja seuraavassa kuvassa esitetyn näköinen punainen laatikko osoittaa virheellistä kohtaa. Vikailmoitus vaihtelee tilanteesta riippuen. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

65 Kuva 87. Virheellisen kohdan osoittava laatikko Useimmat virheet ilmenevät jo siinä vaiheessa kun PSCAD kääntää simulointimallia fortran-koodiksi. Tämän vuoksi mallia ei ehkä kannata ensin yrittää suoraan ajaa Run-komennolla vaan riittää kun kääntää sen Compile All komennolla, jolloin mahdolliset virheet tulevat esille. Kuvaajien muokkaaminen Simuloinnin tuloksena saatavat käyrät ovat ajon jälkeen näkyvillä simulointimalliin määritellyissä kuvaajissa. Ajon dokumentoimiseksi voidaan simulointimalli tulostaa kirjoittimelle. Tätä ennen voi kuvaajia tarvittaessa muokata niin, että niissä haettu ilmiö tulee selvemmin esille. Käytännössä tämä tarkoittaa yleensä kuvaajien vaaka- ja pystyakselien sovittamista sopivalle välille. Monipuoliset skaalaustoiminnot löytyvät ponnahdusvalikosta, jonka muoto on erilainen riippuen siitä, osoitetaanko hiirellä kuvaajaa vai kehyksen otsikkoa. Kuvaajan ponnahdusvalikosta voi muutella kuvaajien keskinäistä järjestystä kehyksessä komennoilla Move Graph... Tämä saattaa olla tarpeen, mikäli halutaan aika-akseli määrätyn kuvaajan alle, sillä kehyksessä on vain yksi aika-akseli kehyksen alareunassa. I> Uutena piirteenä PSCAD:in versiossa 4.1 tulivat käyttöön kuvaajien painikepalkit, jotka tulevat esiin napautettaessa hiirellä kuvaajan oikeassa yläkulmassa olevaa pientä nuolenkärkikuviota. Painikepalkki on esitetty kuvassa 90, johon on myös kirjattu vastaavat valikosta löytyvät toiminnot. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

66 Kuva 88. Kehyksen ponnahdusvalikko Kuva 89. Kuvaajan ponnahdusvalikko Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

67 Zoom In Zoom Out X Extents Y Extents Reset All Extents Previous Next Show Crosshair Toggle Auto-Pan Show Markers Kuva 90. Kuvaajan painipalkki ja painikkeita vastaavat valikkokomennot Yleensä ensimmäiseksi pitää kuvaajien pystyakseli (y-akseli) skaalata älykkäästi kuvaajan tai kehyksen ponnahdusvalikosta löytyvällä toiminnolla Zoom -> Y Extents. 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. Kuvaajan vaaka-akseli määräytyy oletusarvoisesti simulointiajon keston perusteella, mutta se voidaan myös zoomata halutulle aikavälille. Vaaka-akselin automaattinen palautustoiminto Zoom -> X Limits palauttaa asteikon aina simulointiajon keston mukaiseksi (Duration of Run). Mikäli ajo on keskeytetty ennen ajoajan päättymistä, vaaka-akseli kannattaa skaalata simuloidulle aikavälille toiminnolla Zoom -> X Extents. Tavallisesti tarkastellaan tietylle aikavälille rajoittuvaa ilmiötä. Kuvaaja saadaan helposti zoomattua suurin piirtein halutulle aikavälille hiiren avulla: hiirellä vedetään 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. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

68 Ctrl Kuva 91. Kuvaajan vaaka-akselin zoomaus hiiren avulla 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. Reunalla hiiren osoitin muuttuu vaakasuuntaiseksi kaksipäiseksi nuoleksi, joka osoittaa että palkin reunaa voidaan siirtää hiirellä vetämällä. Seuraavassa kuvassa ollaan muuttamassa zoomatun alueen oikeaa laitaa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

69 Osoita hiirellä harmaan palkin reunaa ja vedä reuna hiirellä sopivaan kohtaan Kuva 92. Kuvaajan vaaka-akselin rajauksen muuttaminen vierityspalkista Rajauksen jälkeen kuvaajasta tulee seuraavassa esitetyn kaltainen. Mikäli vaakaakseli halutaan rajata siten, että rajaus osuu sopivasti ruudukkoon, kannattaa valita aika-akselia tuplaklikkaamalla esiin tulevasta lomakkeesta kohta Snap Aperture to the Grid, kuten kuvassa 94 on esitetty. Tällöin allaoleva kuvaaja saadaan kuvassa 95 esitettyyn muotoon. Kuva 93. Kuvaaja zoomattuna vierityspalkin avulla Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

70 Kuva 94. Vaaka-akselin rajauksen lukitseminen ruudukkoon Kuva 95. 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 zoomattavan alueen ylänurkka ja vedetään sitten hiirellä haluttu alue kuvaajasta. Tuloksena 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 pitämällä SHIFT-näppäin alas painettuna. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,