PSCAD simulointiohjelma

Transkriptio

1 Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen, Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen PSCAD simulointiohjelma Käytön perusteet Oppaan versio 4.0 PSCAD X4 versiolle 4.4.0

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 opas perustuu aiempaan PSCAD versiota 4.2 varten tehtyyn oppaaseen. Uusimmasta ohjelmaversiosta käytetään nimeä PSCAD X4 ja se on versionumeroltaan 4.4. Tätä opasta ei ole päivitetty välissä ilmestyneelle versiolle 4.3, joka jäi varsin lyhytaikaiseksi ja jonka käyttöliittymässä ei ollut isompia muutoksia vaikkakin ohjelmiston tekninen toteutus oli siinä jo uusiutunut. 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 Oppaan merkinnöistä... 1 Mallintaminen ja simulointi PSCAD ohjelmalla... 2 Käyttöliittymä ja sen osat... 3 Valikot... 5 Valintanauhat... 6 Tilarivi... 8 Työtila... 8 Viesti-ikkuna Editori Simulointimallin kokoaminen Alkutoimet Piirikaavion luonti Komponenttien valinta Komponenttien kopiointi Komponenttivalikot Komponenttien paikan ja asennon muuttaminen Johtojen piirtäminen Yksiviivaesitys ja signaalivektorit Komponenttien tuhoaminen ja siirto Komponenttien parametrointi Mittausten määrittely Mittaussignaalien luonti Signaalit ulostulokanaviin Kuvaajien luonti Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan Simulointimallin toiminnan määrittely Automaattinen ohjaus Käsiohjaus Simulointi Simulointiajon määrittely Simulointiajon käynnistys, keskeytys ja pysäytys Simulointimallin testaus... 66

5 Kuvaajien muokkaaminen Tulostus kirjoittimelle Tulosten tallennus tiedostoon Simulointien dokumentointi Mistä lisää tietoa? Linkit... 81

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. Tämä opas käsittelee uusinta ohjelmaversiota PSCAD X4 (versio 4.4). Ohjelma nimeen tulleen X4 päätteen myötä ohjelma on kokenut merkittäviä muutoksia sekä pinnan alla että käyttöliittymässä. Muutokset liittyvät uuteen ohjelmistoarkkitehtuuriin, joka näkyy käytännössä uusien Microsoft ohjelmistojen mukaisena valikko ja ikkunointitekniikoina sekä xml-pohjaisena tiedostomuotona. Uuden ohjelmaversion tiedostoja ei voi käyttää aiemmissa PSCAD versioissa, mutta PSCAD X4 osaa avata versioille 4.1 ja 4.2 tehdyt tiedostot. PSCAD ohjelmalle on saatavilla kahta eri tyyppiä olevia lisenssejä: Professional Educational Oppilaitosten opetuskäyttöön on tarkoitettu Educational versio, jossa mallinnettava verkko voi olla enintään 200 solmua. Professional versio on nimensä mukaisesti ammattikäyttöön suunnattu lisenssi, jossa solmupisteiden määrää ei ole rajoitettu. Ohjelman aiemman version (versio 4.2.1) voi ladata ohjelmiston kehittäjän www-sivuilta ilmaiseksi ja käyttää ilman lisenssiä, jolloin se toimii Student tilassa ja solmumäärä on rajoitettu 15 solmuun. Oppaan merkinnöistä Tässä oppaassa annettuja ohjeita on pyritty havainnollistamaan ja korostamaan erilaisilla tekstin muotoiluilla ja vasempaan marginaaliin sijoitettujen kuvakkeiden avulla. Seuraavassa on kootusti selitetty kaikki tässä oppaassa käytetyt merkinnät. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

7 Tekstissä olevat avainsanat on muotoiltu seuraavien periaatteiden mukaisesti: valikkojen avainsanat vahvennettuna (bold), esim. Home näppäimistön painikkeet vahvennettuna ja kapiteelina (bold, small caps), esim. BACKSPACE muut käyttöliittymässä esiintyvät tekstit kursiivilla (italic), esim. Passive Elements Mikäli toiminto perustuu painikkeeseen, on sen nimi esitetty tekstissä vahvennettuna ja lisäksi painikkeen kuva on esitetty vasemmassa marginaalissa, esim. Save. Moniportaisessa valikossa tehtävä valinta esitetään tekstissä valikon avainsanoja käyttäen siten, että niiden väliin sijoitetaan nuoli. Esim. Home => Run tarkoittaa, että valikon kohdasta Home valitaan kohta Run. Näppäinyhdistelmät on merkitty painikkeiden väliin sijoitetulla plus-merkillä, esim. CTRL + V. PSCAD ohjelmassa käytetään useassa toiminnossa hiiren oikeanpuoleisella 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. Mallintaminen ja simulointi PSCAD ohjelmalla PSCAD on graafiseen käyttöliittymään perustuva sähkövoimajärjestelmien simulointityökalu, jossa tarkasteltavaa järjestelmää kuvaava malli luodaan piirtämällä se kuvaruudulla näkyvällä piirtoalustalle. Piirtoalusta on ikään kuin tyhjä valkoinen paperi, jolle laaditaan sähköjärjestelmää esittävä kaaviokuva. Kuvan tekeminen tapahtuu periaatteessa samoin kuin monissa CAD ohjelmissa eli kuvaan sijoitetaan järjestelmän eri komponentit (muuntajat, katkaisijat, generaattorit, jne.) ja yhdistetään ne toisiinsa viivoilla. PSCADissä sähköjärjestelmän eri osia kuvaavat ns. komponenttimallit, joiden ulkoasu ei kuitenkaan kaikissa tapauksissa vastaa täysin standardinmukaisia sähköpiirrosten merkintöjä. Sähköjärjestelmien lisäksi PSCADillä voi esittää myös erilaisia ohjauslogiikoita ja säätöjärjestelmiä, jotka mahdollistavat koko järjestelmää kuvaavan mallin todenmukaisen käyttäytymisen erilaisten muutostilanteiden simuloineissa. Erilaisten ohjaus- ja säätöjärjestelmien kuvaamiseksi PSCADissä on myös joukko ei-sähköisiä komponenttimalleja (säätö- ja ohjauslohkoja), jotka käsittelevät erilaisia signaaleja. Olennaista kaikissa komponenttimalleissa on, että ne määrittelevät sekä komponenttia esittävän graafisen kuvion että sen toiminnallisuuden. Jälkimmäinen tarkoittaa, että komponenttiin liittyy sekä parametreja että toiminnallisuuden toteuttamiseksi tarvittava ohjelmakoodi. Parametrit yksilöivät komponentit määritellen esim. muuntajan nimellistehon yms. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

8 PSCAD ohjelmaan sisältyy suuri joukko komponenttimalleja, jotka on koottu ns. pääkirjastoon. Sen lisäksi käyttäjä voi luoda omia komponenttimalleja ja tehdä niistä omia komponenttimallikirjastoja. Omien komponenttien luominen vaatii kuitenkin syvällisempää perehtymistä ohjelman toimintaan ja mallinnustekniikkaan eikä sitä käsitellä tässä oppaassa. Kun PSCADillä luotu simulointimalli on valmis, voidaan haluttu ilmiö simuloida suorittamalla ns. simulointiajo. Käytännössä simuloinnissa on kyse siitä, että PSCAD laskee järjestelmän tilan ajan funktiona määritellyllä aikavälillä. Jotta laskenta voidaan tehdä tehokkaasti suurillakin simulointimalleilla, käyttää PSCAD tekniikkaa, jossa simulointimallista tehdään automaattisesti aina oma ajettava tiedosto. Simulointi perustuu fortran-kieliseen kuvaukseen mallin eri osien toiminnasta ja simulointiajon aluksi graafinen kuvaus muunnetaan ensin fortrankoodiksi, joka sitten käännetään ajettavaksi tiedostoksi. Tätä varten ohjelma tarvitsee erillisen fortran-kääntäjää. Ohjelman mukana tuleekin ilmainen kääntäjä, joka riittää pienemmille simulointimalleille (alle 200 solmua). Mikäli käytössä on ohjelman Professional lisenssi ja halutaan simuloida yli 200 solmun järjestelmiä tarvitaan erikseen hankittava kaupallinen fortran-kääntäjä. Käytännössä PSCAD mallin muunnokseen ja fortran-käännökseen liittyvät toiminnot on automatisoitu niin, että käyttäjän tarvitsee vain käynnistää simulointiajo ja tarvittavat vaiheet huomaa vain pienenä viiveenä ennen kuin simulointiajo alkaa edetä. PSCAD:n simulointimallit ja myös komponenttimallikirjastot voidaan tehdä modulaarisiksi. Tämä tarkoittaa sitä, että esimerkiksi osa simulointimallista voidaan piilottaa sivumoduliin, joka näkyy ylemmän tason piirikaaviossa vain halutunlaisena kuvakkeena. Tämä esitystapa selkeyttää mallin pitäen rakennetta pitäen yhdellä piirtoalustalla tai paperilla olevan kaavion kohtuullisen kokoisena etenkin kun kyse on laajoista ja monimutkaisista malleista. Sivumodulien luontia ei käsitellä tässä oppaassa mutta siihen löytyy oma Tutorial osuus ohjelman avuste- eli Help-toiminnosta. Käyttöliittymä ja sen osat PSCAD X4 ohjelma käynnistetään normaalisti Windowsin ohjelmavalikosta löytyvästä valinnasta PSCAD (non-elevated), jos käyttöjärjestelmänä on Vista tai uudempi Windows, ja valinnasta PSCAD, jos käyttöjärjestelmänä on Windows XP. Kun käyttöjärjestelmä on Vista tai uudempi Windows löytyy ohjelmavalikosta myös valinta PSCAD, mutta sen käyttö edellyttää pääkäyttäjä- eli adminoikeuksia. Aivan ensimmäisellä kertaa käynnistettäessä tulevat ensiksi näkyviin lisenssiehdot, jotka tulee kuitata. Tämän jälkeen tulee esiin ohjelman käyttöliittymä. Mikäli ohjelmalla on kuitenkin ongelmia lisenssin saannin suhteen (esim. kaikki palvelimen lisenssit käytössä), tulee tätä koskevan ilmoituksen jälkeen esiin lisenssiasetukset (ks. kuva 5 sivulla 6). Käytettävissä olevista lisensseistä riippuen ohjelma saadaan tällöin käyntiin sopivien muutosten jälkeen. PSCAD ohjelman käyttöliittymä perusmuodossaan on esitetty seuraavassa kuvassa. Tässä tapauksessa ohjelmaan on myös avattu simulointimalli, joka vie suurimman osan ikkunasta. Ulkoasu ja sisältö riippuvat siitä mitä käyttöliittymän osia on Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

9 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 mahdollisimman suuri osa käyttöliittymän osista on piilotettu, jolloin simulointimallin esittämiseen käytettävä tila on suurimmillaan. Osa ohjelman ikkunoista on automaattisesti piilossa niin, että niissä on näkyvissä vain otsikko (esim. alla olevissa kuvissa oikeassa laidassa Search). Vietäessä hiiri kyseisen otsikon päälle ponnahtaa ikkuna esiin. Ikkunan otsikkopalkissa olevasta nastaa esittävästä kuvakkeesta automaattinen piilotus saadaan päälle ja pois. Kuva 1. Ohjelman käyttöliittymä Kuva 2. Ohjelman käyttöliittymä kun suuri osa sen elementeistä on piilotettu Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

10 Valikot Käyttöliittymässä on uusien Microsoft sovellusten tapaan nauhamaiseen painikepalkkiin eli ns. valintanauhaan perustuva päävalikko (Kuva 3), josta eri toiminnot voidaan valita. Kuvassa näkyy myös ylimpänä ohjelmaikkunan otsikkorivi, jossa PSCAD sanan jälkeen on näkyvissä käytössä oleva lisenssi (tässä Professional). Toisella rivillä ovat päävalikon otsikot, joiden avulla valitaan erilaiset valintanauhat: Home, Project, View, Tools, Components, Master Library. Valintanauhan alla on vielä pikatyökalurivi, jossa oletuksen on alla olevan kuvan mukaisesti neljä painiketta. Tarvittaessa sen sisältö on muokattavissa. Lisäksi vasemmalla yläkulmassa olevasta PSCAD painikkeesta (PSCAD Button) tulee esiin valikko (Kuva 4), jossa on mm. tallennukseen ja tulostukseen liittyvät toiminnot. Siinä on myös näkyvissä lista aiemmin avatuista tiedostoista, josta ne voidaan kätevästi avata uudelleen. PSCAD painikkeen valikosta pääsee myös ohjelman monipuoliseen Helptoimintoon, jolle on erillinen painike myös päävalikon oikeassa laidassa. Helptoiminnosta löytyy kattava ja yksityiskohtainen dokumentaatio PSCAD-ohjelman kaikista toiminnoista. Siihen kannattaa tutustua, mikäli haluaa syvemmin perehtyä ohjelman käyttöön ja ominaisuuksiin. Pikatyökalurivi Kuva 3. Päävalikko Kuva 4. PSCAD painikkeesta esiin tuleva valikko PSCAD painikkeesta avautuvan valikon alalaidasta löytyvät ohjelman asetuksiin liittyvät toiminnot System Settings ja Options sekä ohjelman lopettava Exit toiminto. Näistä ensimainitussa ovat mm. ohjelman lisenssiin liittyvät asetukset ja va- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

11 linnalla Options saadaan esiin lomake jossa voidaan mukauttaa ohjelman eri toimintoja, esim. automaattisesti tehtävien tallennusten aikaväli. System Settings toiminto avaa seuraavassa kuvassa esitetyn ikkunan, jossa voidaan ongelmatilanteissa muuttaa ohjelman lisenssiin liittyviä asetuksia. Kohtaan Licence host tulee lisenssipalvelimen IP-osoite (kuvassa IP-peitetty; tätä muutettaessa on tiedettävä palvelimen osoite) ja sen perään välilyönnillä erotettuna portti Jos käytössä on konekohtainen lisenssi (eli koneen USB porttiin on liitetty ns. hardlock, tulee tähän kohtaan IP-osoitteen sijasta sana localhost ja sen perään porttinumero Lisenssin tyyppiä vaihdettaessa haluttu lisenssi valitaan kohdan Available License(s) alasvetolistalta ja painetaan sen jälkeen Activate painiketta. Tässä kuvassa ollaan lisenssin tyypiksi vaihtamassa Professional. Kuva 5. Lisenssitietojen muuttaminen Valintanauhat PSCAD ohjelman päävalikko perustuu siis valintanauhoihin. Valintanauhoissa on erilaisia painikkeita sekä kenttiä, joihin tieto voidaan syöttää tekstimuodossa tai valita joko listalta tai rastittamalla. Eri valintanauhojen sisältö on esitelty lyhyesti seuraavassa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

12 Home-valintanauha (Kuva 6) sisältää toimintoja leikepöydän käyttöön sekä erilaisia toimintoja itse simulointiin ja simulointimallin muokkaukseen liittyen. Homevalintanauhasta löytyy myös Run painike, jolla käynnistetään simulointi. Kuva 6. Home-valintanauha Project-valintanauha (Kuva 7) sisältää simulointimallin asetukset. Similointiajon kesto sekunteina syötetään kenttään Duration of Run. Laskenta-askel mikrosekunteina määritellään parametrilla Solution time step. Kuvaajien piirrossa käytettävä aika-askel syötetään kohtaan Channel Plot Step. Kuva 7. Project-valintanauha View-valintanauhasta (Kuva 8) löytyvät toiminnot käyttöliittymän ja ikkunoiden ominaisuuksien muokkaukseen. Piirtoalustan asetteluihin pääsee painikkeella Canvas Setting. Täältä saadaan piilotetut ikkunat uudelleen esiin laittamalla rastin kyseiseen kohtaan Show osiossa. Esimerkiksi työtila tulee esiin rastittamalla kohta Workspace. Kuva 8. View-valintanauha Tools-valintanauhassa on painikkeet ulkoisille apuohjelmille. Components-valintanauhasta (Kuva 9) löytyvät yleisimmin käytettävät simulointimallin komponentit. Kuva 9. Components-valintanauha Master Library-valintanauhasta löytyvät kaikki ohjelma pääkirjastossa olevat komponentit. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

13 Valintanauhan saa piilotettua oikeassa laidassa olevasta painikkeesta, jossa on vastakkaisiin suuntiin osoittavat kolmiot. Kun valintanauha on piilotettuna, se saadaan kuitenkin tarvittaessa esiin kun hiirellä näpäytetään jotain päävalikon otsikkoa. Kun haluttu valinta tai muu toiminto on tehty, menee valintanauha takaisin piiloon automaattisesti. Tilarivi Ohjelman pääikkunan alalaidassa on ns. tilarivin (Kuva 10). Tilarivillä esitetään ohjelman kulloiseenkin toimintoon liittyvä lyhyt viesti. Simuloinnin aikana näkyy teksti, joka kertoo simuloinnin etenemisestä (simuloitu aika prosentteina ja sekunteina). Lisäksi tällöin näkyy rivin oikeassa laidassa animoitu hammasrattaan kuva. Kuva 10. Tilarivi Työtila Nimitystä työtila (Workspace) käytetään ikkunasta, joka esittää muistiin ladatut tiedostot ja niiden sisällön ns. hakemistopuuna (Kuva 11). Hakemistopuu muodostuu haaroista, jotka voidaan piilottaa tai avata näpäyttämällä tekstirivin alussa olevaa pientä neliötä hiiren vasemmalla näppäimellä. Mikäli neliön sisässä on miinusmerkki, näpäytys hiirellä sulkee haaran. Vastaavasti näpäytettäessä hiirellä neliötä, jonka sisällä on plus-merkki, haara avautuu. Työtila jakautuu kahteen osaan, joissa molemmissa on oma hakemistopuunsa. Ylempi osa esittää kaikki ohjelmaan ladatut tiedostot ja alempi osa kulloinkin valittuna olevan tiedoston sisällön. Ladattuihin tiedostoihin liittyvät hakemistopuut sisältävät simulointimallista tehdyt väliaikaistiedostot sekä tulostiedostot. PSCAD ohjelma peruskäyttäjällä ei kuitenkaan ole yleensä tarvetta tarkastella näitä tiedostoja. Työtilan alemmassa osassa esitetty valitun tiedoston sisältö koostuu erilaisista määrittelyistä (definitions). Kuvassa 12 on esimerkkitilanne, jossa ohjelmaan on ladattuna 6 tiedostoa. Nämä tiedostot näkyvät ylemmässä osassa. Kuvassa on myös selitetty eri tiedostojen erilaisen esitystavan (mm. kuvakkeen väri) merkitys. Näpäyttämällä hiirellä tiedoston nimeä työtilan ylemmässä osassa tiedoston tilaksi tulee valittu. Valittu tiedosto tulee näkyviin ns. editoriin, josta kerrotaan lisää jäljempänä ja sen sisältö näkyy työtilan alemmassa osassa. Sisältö näkyy kahtena hakemistopuun haarana. Main haarasta löytyvät simulointimallin eri osat, tavallisesti alijärjestelmät ja toisena päähaarana on definitions, jossa on mallin rakenneosien määrittelyt. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

14 Tämä haara voidaan avata. Tämä haara voidaan sulkea. Kuva 11. Työtila 1) Ladatut tiedostot Kirjasto Simulointimalli (ei valittu) Simulointimalli (valittu) 2) Valittuna olevan simulointimallin tai kirjaston sisältö. Kuva 12. Työtilan eri osat 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 aina seuraavan kerran käynnistettäessä valitsemalla PSCAD Button => Options ja Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

15 asettamalla avautuvan lomakkeen Projects sivulla On startup kohtaan valinnaksi Reload projects. Asetuksen tekemiseen käytettävä lomake on esitetty seuraavassa kuvassa. Vastaavanlaisia lomakkeita on myös ohjelman muissa toiminnoissa. Lomake on monisivuinen ja sivua voi vaihtaa lomakkeella ylimpänä olevasta alasvetovalikosta. Lomakkeen sivu vaihtuu tästä Kuva 13. Monisivuinen lomake ohjelman asetusten tekemiseen Työtilassa kirjaston ja simulointimallin nimi näkyy ilman ko. tiedoston tunnistetta, joka kirjastoilla on pslx ja simulointimalleilla pscx. Kuten kuvasta 12 nähdään, esiintyy tiedoston nimi tavallisesti rivillä kahteen kertaan (esim. vdiv vdiv). Ensimmäisenä näistä on kuitenkin ns. namespace määre, joka on tavallisesti sama kuin tiedoston nimi. Tiedoston nimen perässä on suluissa erikseen selkokielinen kuvaus, mikäli kyseiselle tiedostolle sellainen on määritelty. Työtila on oletusarvoisesti pääikkunan vasemmassa laidassa, mutta se voidaan sijoittaa vapaasti haluttuun kohtaan tai tarvittaessa piilottaa kokonaan. Viesti-ikkuna Viesti-ikkunaan (Messages) tulevat ohjelman eri toimintojen aiheuttamat viestit (Kuva 14). Tähän ikkunaan tulee ladattuihin tiedostoihin ja simulointimallien Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

16 kääntämiseen liittyviä viestejä. Tähän tulevat myös virheilmoitukset, jos simuloitavasta mallista löytyy virheitä. Kuva 14. Viesti-ikkuna Viesti-ikkuna on oletusarvoisesti pääikkunan alalaidassa mutta se voidaan sijoittaa vapaasti haluttuun kohtaan tai tarvittaessa piilottaa kokonaan. Pääikkunan alalaidassa on myös kaksi muuta viestejä sisältävää ikkunaa, jotka ovat oletusarvoisesti piilossa. Search Results ikkunaan tulee nimensä mukaisesti haku-toiminnon tulokset. Käytettävissä on myös xml-koodiin perustuva haku (Xpath Query), jonka tulokset tulevat Query Results ikkunaan. Tämä toiminto on suunnattu PSCAD ohjelman kehittyneemmille käyttäjille, jotka hallitsevat haussa käytetyn koodikielin. Editori Keskeisin osa ohjelman käyttöliittymää on kuvassa 15 esitetty editori (Component Design Environment), jonka kautta tapahtuu simulointimallin kokoaminen. Samaa editoria käytetään myös määriteltäessä simulointimallin osia, ns. komponentteja (tai komponenttimalleja). Editorin ylälaidassa on värilliset välilehdet, josta näkyvät editoriin avatut simulointimallit. Kun uusi simulointimalli ladataan ohjelmaan, se avautuu editoriin. Myös valittaessa tiedosto työtilasta se avautuu editoriin. Vain valittuna oleva simulointimalli tai mallikirjasto on näkyvissä kuvana editorissa. Muut ladatut tiedostot näkyvät editorin ylälaidassa värillisinä välilehtinä. Tiedoston valinnan voi tehdä myös näpäyttämällä editorin ylälaidan välilehden nimikkeitä. Alla olevassa kuvassa on valittuna simulointimalli simpleac, joka näkyy kuvana editorin ns. piirtoalustassa. Mikäli ladattuna on useampia tiedostoja, voidaan valittuna oleva tiedosto poistaa editorinäkymästä näpäyttämällä editorin ylälaidan (välilehtirivin) oikeassa laidassa olevaa rastia. Kyseinen tiedosto jää kuitenkin työtilaan, josta se voidaan tarvittaessa valita uudelleen esiin. Oikean laidan rastin viedessä on alaspäin osoittava kolmio, josta löytyy kaikki editoriin avatut tiedostot. Tämä on käyttökelpoinen tilanteessa, jossa avattuna on niin monta tiedostoa, että ne eivät mahdu välilehtiin. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

17 Kuva 15. Editori Editorissa on kuusi eri näkymää, joista tärkein on piirikaavio (Schematic). Eri näkymät valitaan ikkunan alalaidassa olevien välilehtien avulla. Välilehtiä Graphic ja Parameters käytetään kun tehdään monimutkaisempia ns. sivumoduleista koostuvia malleja. Välilehtien kautta pääsee myös katselemaan mallista käännösvaiheessa syntynyttä fortran-koodia (välilehti Fortran) ja data-tiedostoa (välilehti Data). Editorin piirtoalustalla 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 päävalikon toiminnolla Home => Pan. Hiiren kursori muuttuu tällöin piirtoalustalla ollessaan käden kuvaksi. Toiminnosta poistutaan valitsemalla uudelleen Home => Pan tai valitsemalla Home => Select. Vaihtoehtoisesti tämä toiminto saadaan käyttöön pitämällä CTRL- ja SHIFT-näppäimet pohjaan painettuna ja vetämällä piirikaaviota hiirellä. Tällöin hiiren kursori muuttuu käden kuvaksi vain kun hiiren vasen näppäin on alas painettuna. Näkyvissä olevan piirikaavion skaalausta voidaan muuttaa Home valintanauhan kohdassa Zooming olevilla valinnoilla. Kuvan skaalaus suuremmaksi tai pienemmäksi saadaan aikaan myös numeronäppäimistön PLUS-ja MIINUS-näppäimillä. Tällöin toimintoon tulee suurennettaessa keskitys-ominaisuus, jossa suurennetun piirikaavion keskikohta määräytyy suurin piirtein hiiren sijainnin perusteella. Jotta Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

18 tämä näppäintoimin kohdistuu editoriin voi olla tarpeen ensin näpäyttää hiirellä editoria mistä tahansa kohtaa, jotta se tulee aktiiviseksi. Piirikaavion skaalauksen voi valita väliltä %. Normaali skaalaus PSCADissä on 150 %. Kaikkien komponenttimallikirjastojen sisältö ml. pääkirjaston sisältö saadaan esiin editorin piirtoalustalle kuten simulointimallitkin. Seuraavassa kuvassa on esitetty pääkirjasto piirtoalustalle skaalattuna niin, että se näkyy kokonaisuudessaan. Pääkirjastossa olevat komponentit on jaoteltu yhteensä 18 eri ryhmään, joita kutakin edustaa oma nimetty laatikko. Kuva 16. Pääkirjasto skaalattuna niin, että se näkyy kokonaan Esimerkkinä komponentteja sisältävästä ryhmästä on kuvassa 17 esitetty passiiviset virtapiirin 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 komponentteja löytyy sivumodulista, joka avautuu kun laatikon alaosan harmaata laatikkoa kaksoisnäpäytetään hiirellä. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

19 Nämä komponenttimallit ovat kopioitavissa simulointimalliin. Kaksoisnäpäyttämällä tästä avautuu sivumoduli, josta löytyvät kaikki ryhmään kuuluvat komponenttimallit. Kuva 17. Esimerkki pääkirjastossa olevasta komponenttien ryhmästä Sivumodulista pääsee takaisin ylemmän tason näkymään näppäilemällä CTRL + BACKSPACE tai valitsemalla piirtoalustan tyhjästä kohdasta esiin tulevasta ponnahdusvalikosta Up (Kuva 18). Mikäli sivumoduliin on tultu ylemmän tason näkymästä, riittää pelkkä BACKSPACE-näppäin. Siirryttäessä eri sivumodulien välillä työtilan alemman osan hakemistopuuta käyttäen edelliseen näkymään tai sivumoduliin pääsee BACKSPACE-näppäimellä. Sivumodulista tai näkymästä toiseen siirtymiseen tarkoitetut toiminnot Back, Forward ja Up löytyvät myös Homevalintanauhan kohdasta Navigation. Kuva 18. Siirtyminen sivumodulista takaisin ylemmän tason sivulle/piirikaavioon piirtoalustan ponnahdusvalikon avulla Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

20 Kun simulointimalli rakentuu sivumoduleista, avautuu sivumodulin sisältö aina kun sivumodulia esittävä kuvaketta kaksoisnäpäytetään hiirellä. Esimerkkinä tästä on seuraavassa kuvassa esitetty yksinkertainen malli, jossa tuulivoimalaa kuvaavat osat on tehty omaan sivumoduliinsa, jonka kuvakkeena on yksinkertainen laatikko, jossa teksti "Wind Generator 3 MW". Kaksoisnäpäyttämällä tuota laatikkoa hiirellä tulee piirtoalustalle näkymä, joka esittää tuulivoimalaitoksen piirikaavioita. Takaisin mallin päätasolle pääsee edellä kuvatuilla navigointikomennoilla. Huomaa, että sivumodulin kuvake voidaan tarvittaessa muokata vapaasti, joten sitä ei välttämättä tunnista ulkoasusta. Mikäli kyseessä ei ole sivumoduli vaan tavallinen komponenttimalli niin kaksoisnäpäytys avaa lomakkeen jossa komponentin tietoja pääsee muokkaamaan. Kuva 19. Esimerkki sivumodulista muodostuvasta simulointimallista Monimutkaisemmissa malleissa sivumoduleista toiseen voi kätevästi siirtyä käyttäen työtilan alemmassa ikkunassa esitetyn hakemistopuun Main haaraa. Siellä on esitetty mallin rakentuminen sisäkkäisistä sivumoduleista. Juurena on Main, joka on mallin pääsivu. Suoraan haluttuun sivumoduliin pääsee kaksoisnäpäyttämällä ko. sivumodulin otsaketta hakemistopuussa. Kuva 20. Työtilan alemman osan hakemistopuun käyttö siirryttäessä sivumodulista toiseen Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

21 Simulointimallin kokoaminen Alkutoimet Uuden simulointimallin luominen voidaan aloittaa kolmella eri tavalla: Valitaan PSCAD Button => New => Case Project Painetaan pikatyötyökalurivin painiketta Case Project Näppäintoiminnolla CTRL + N Tämä toiminto avaa ensin lomakkeen jossa uudelle simulointimallille on annettava ensin nimi (Kuva 21). Uusi simulointimalli tallennetaan automaattisesti ensimmäisen kerran heti kun sille on annettu nimi. Tämän vuoksi nimen tulee olla sellainen, ettei sitä ole aiemmin käytetty. Mikäli ohjelman asetuksissa (PSCAD Button => Options) on määritelty automaattitallennus, ohjelma tallentaa mallin automaattisesti asetuksista riippuen esim. 5 minuutin välein. Tallennuksen voi tehdä myös itse milloin tahansa painamalla pikatyökalurivin painiketta Save. Mikäli ladattuna on useampi simulointimalli, tallennus kohdistuu valittuna olevaan simulointimalliin. Kuva 21. Uuden simulointimallin nimeäminen Simulointimallin voi tallentaa myös työtilassa näkyvissä olevan mallin nimestä avautuvan ponnahdusvalikon komennoilla Save tai Save As (Kuva 22) tai PSCAD painikkeen valikosta löytyvillä vastaavilla komennoilla. Valittuna oleva tiedosto tallentuu myös näppäinkomennolla CTRL + S. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

22 Kuva 22. Tiedoston nimestä avautuva ponnahdusvalikko Ennen kuin simulointimallia aletaan kasata, kannattaa tarkistaa piirtoalustan koko etenkin jos tarkoitus on tehdä laajempi malli. Useimmiten oletuksena oleva vaakasuuntainen A4 arkki on kuitenkin riittävä ja tarvittaessa sitä voidaan kasvattaa helposti myöhemminkin. Toiminnot piirtoalustan koon muuttamiseksi löytyvät View-valintanauhasta. Siellä Size painikkeen alaosasta avautuu lista, josta voi valita paperikoon (Kuva 24). Vastaavasti painikkeesta Orientation saadaan valittavaksi paperin suunta (vaaka tai pysty). Kuva 23. Piirtoalustan koon muuttaminen Piirtoalustan kaikki asetukset sisältävälle lomakkeelle pääsee käsiksi napauttamalla alustan tyhjää kohtaa hiiren oikealla näppäimellä, jolloin esiin tulevasta ponnahdusvalikosta (ks. seur. kuva) valitaan Canvas Settings. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää View-valintanauhan painiketta Canvas Settings. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

23 Kuva 24. Piirtoalustan ponnahdusvalikko Piitoalustan asetukset määritellään kuvassa 25 esitetyllä lomakkeella. Kohdassa Size valitaan piirtoalustan paperikoko ja kohdassa Orientation voidaan vaihtaa paperin suunta (pysty/vaaka). Kun kohtaan Bounds asetetaan valinnaksi Show resizing bound, saadaan piirto-alustalle merkinnät, jotka kuvaavat seuraavaksi pienempää paperikokoa. Tämä on kätevä toiminto yritettäessä järjestellä iso simulointimalli niin, että se mahtuu pienemmälle piirtoalustalle. Käytännössä valittavissa oleva paperikoko vaikuttaa myös siihen, miten 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 (vaaka tai pysty) piirtoalustalle asetettua suuntaa (Orientation). Tulostuksessa käytettävä paperikoko vaihdetaan kirjoittimen asetuksista, jonne pääsee valitsemalla PSCAD Button => Print => Print Setup. Kuvassa 25 esitetyltä lomakkeelta löytyy myös muita valintoja, joilla voi vaikuttaa piirtoalustan ulkonäköön ja mallista esitettäviin yksityiskohtiin. Aloittelevalla käyttäjälle tarpeellinen on kohta Grids, jossa valinta Show signal grid tuo esiin komponenttien sijoittelun perustana olevan ruudukon kohdistuspisteet (eivät näy tulosteissa). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

24 Kuva 25. Piirtoalustan asetukset Piirikaavion luonti 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 datasignaalin liitintä ja virtapiirin liitintä ei voi yhdistää toisiinsa. Komponenttien valinta Komponenttien käsittelyssä tietyt toiminnot kohdistuvat vain valittuun komponenttiin tai valittuihin komponentteihin. Yksittäinen komponentti valitaan yksinkertaisesti napauttamalla sitä hiirellä. Valitun komponentin ympärille tulee katkoviiva merkiksi valinnasta. Valinta voidaan perua napauttamalla jotain toista komponenttia (jolloin ko. komponentti tulee valituksi) tai napauttamalla piirtoalustan tyhjää kohtaa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

25 Useiden komponenttien valinta tehdään myös napauttamalla hiirellä valittavia komponentteja, mutta tällöin on samalla pidettävä CTRL-näppäin alas painettuna. Tällöin valitut komponentit muuttuvat harmaiksi ja alkavat vilkkua. Yksittäisen komponentin valinta voidaan perua napauttamalla kyseistä komponenttia 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 (Kuva 26). Jos kaikki halutut komponentit eivät tule tällä tavoin valituksi tai valinnasta halutaan poistaa yksittäisiä komponentteja, voidaan halutut komponentit lisätä tai poistaa pitämällä CTRL-näppäin on alas painettuna ja napauttamalla hiirelle kohteena olevia komponentteja. Kuva 26. Useampien komponenttien valinta hiirellä vetämällä Komponenttien kopiointi Komponentin kopioimiseksi kirjastosta piirtoalustalle tarvitaan aina kaksi toimenpidettä: kopioi (Copy) ja liitä (Paste). Tyypillisesti simulointimallia koottaessa editorissa on auki kaksi vähintään kaksi tiedostoa toinen on pääkirjasto ja toinen on työn alla oleva uusi simulointimalli. Komponenttien kopioinnissa otetaan ensin esiin pääkirjasto ja tehdään siellä Copy toiminto ja sen jälkeen otetaan esiin kohtena oleva simulointimalli ja tehdään siellä Paste toiminto. Vuorottelu pääkirjaston ja simulointimallin välillä käy kätevästi editorin ylälaidan välilehtien tai työtilan ylemmän osan avulla. Ohjelman käyttöliittymä tarjoaa useita eri tapoja toteuttaa kopioi- ja liitätoiminnot. Näitä ovat: Home-valintanauhan toiminnoilla Copy ja Paste. o kopioitava komponentti (tai komponentit) on ensin valittava o näpäytä kohteena olevan piirtoalustan tyhjää kohtaa ennen liitä toimintoa o liitetty komponentti tulee lähelle piirtoalustan näkyvissä olevan osan vasenta yläkulmaa, josta se on siirrettävä haluttuun paikkaan Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

26 Näppäilemällä CTRL+C (Copy) ja CTRL+V (Paste). o kopioitava komponentti on ensin valittava o liitä-toiminnossa komponentti tulee siihen kohtaan, missä hiiren osoitin sijaitsee piirtoalustalla Käyttämällä ponnahdusvalikon toimintoja Copy ja Paste. o hiiren oikeaa painiketta on painettava kopioitavan komponentin päällä o liitettäessä komponentti piirtoalustalle on hiiren oikeaa painiketta painettava mieluummin piirtoalusta tyhjässä kohdassa o liitä-toiminnossa komponentti tulee siihen kohtaan piirtoalustalla, missä hiiren osoitin sijaitsi ponnahdusvalikkoa avattaessa Komponenttivalikot Tarvittavat komponentit voidaan tuoda simulointimalliin kopioi-liitä toiminnon sijasta kätevästi suoraan ohjelmasta löytyvien erilaisten valikoiden avulla. Seuraavassa on esitelty nämä valikkotoiminnot. Osa useimmin käytettävistä komponenteista on sijoitettu Components valintanauhaan (Kuva 27). Kaikki pääkirjaston komponentit löytyvät Master Library valintanauhasta (Kuva 28). Siinä komponentit on lajiteltu eri kategorioihin ja kuhunkin kategoriaan kuuluvat komponentit tulevat esiin listana kategorian otsikkoa napauttamalla. Viemällä hiiri komponentin nimen päälle saadaan esiin komponentin kuva, kuten kuvassa 28 on esitetty yhden jännitelähdekomponentin osalta. Komponentti valitaan Components valintanauhassa napauttamalla komponenttikohtaista painiketta ja Master Library valintanauhassa napauttamalla komponentin nimeä. Vietäessä hiiri tämän jälkeen piirtoalustalle on komponentti tavallaan kiinni hiiren osoittimessa. Hiirtä liikuttamalla komponentti voidaan viedä haluttuun paikkaan, jonne se pudotetaan hiirtä näpäyttämällä. Kuva 27. Components valintanauha Kuva 28. Pääkirjaston komponentit sisältävä valintanauha Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

27 Painettaessa hiiren oikeaa näppäintä piirtoalustan tyhjässä kohdassa tulee esiin ponnahdusvalikko; kohdasta Add Component saadaan esiin ns. komponenttivalikko. Seuraavassa kuvassa on esitetty ponnahdusvalikosta löytyvä komponenttivalikko, joka sisältää valikoiman useimmin tarvittavia komponentteja. Kuva 29. Piirtoalustan ponnahdusvalikosta löytyvä komponenttivalikko Komponenttivalikkoa käytettäessä tarvittava komponentti valitaan valikosta, jonka jälkeen valittu komponentti tulee näkyviin ja tarttuu kiinni hiiren kursoriin. Hiirtä liikuttamalla komponentti voidaan viedä haluttuun paikkaan, jonne se pudotetaan hiirtä näpäyttämällä. Simulointimalliin sijoitettavien komponenttien hakemiseksi pääkirjastosta tai omasta komponenttimallikirjastosta on olemassa myös piirtoalustaan sijoitettu erillinen valikkotoiminto. Tämän ns. kirjastovalikon saa esiin painamalla hiiren oikeaa näppäintä piirtoalustan tyhjässä kohdassa ja pitämällä samanaikaisesti CTRLnäppäin alas painettuna. Kirjastovalikko (Kuva 30) sisältää päätasolla ensin kaikki muistiin ladatut kirjastot; aina vähintään pääkirjaston (master) ja tässä esimerkkinä on mukana lisäksi pari omaa kirjastoa. Kunkin kirjaston käytettävissä olevat kom- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

28 ponentit löytyvät sitten alivalikoista. Pääkirjaston komponentit on luokiteltu eri kategorioihin, jolloin komponentit löytyvät vasta halutun kategorian alta. Kuva 30. Kirjastovalikko avattuna pääkirjaston kohdasta Passive. 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 vasemmalle (Rotate Left) o komponentti kiertyy 90 vastapäivään Kierto oikealle (Rotate Right) o komponentti kiertyy 90 myötäpäivään 180-asteen kierto (Rotate 180) o komponentti kiertyy 180 Peilaus (Mirror) o komponentti peilautuu pystyakselinsa suhteen Kääntö (Flip) o komponentti peilautuu vaaka-akselinsa suhteen Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

29 Seuraavassa kuvassa on havainnollistettu näitä toimintoja epätahtikoneen mallin avulla. Huomaa, että samaan lopputulokseen voi päästä tekemällä erilaisia toimintosarjoja. 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 31. Komponentin asennon muuttaminen Asennon muokkaustoiminnot löytyvät myös komponentin omasta ponnahdusvalikosta (ks. seur. kuva). Komponentin ponnahdusvalikko tulee esiin kun hiiren oikeanpuoleista painiketta näpäytetään hiiren osoittimen ollessa kyseisen komponentin päällä. Komponentin ponnahdusvalikosta valittavat toiminnot kohdistuvat nimen- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

30 omaan kyseiseen komponenttiin. Tässä valikossa on myös toiminnot, jolla päällekkäin olevien komponenttien järjestystä voidaan muuttaa (Bring to Front ja Send to Back). Käytännössä mallin osia ei ole järkevää sijoittaa päällekkäin, joten käytännössä näille toiminnoille on harvoin käyttöä. Kuva 32. Komponentin asennon muuttamiseen käytettävät toiminnot löytyvät myös komponentin ponnahdusvalikossa Komponentin pyörittelyyn voi käyttää vaihtoehtoisesti myös Componentsvalintanauhasta löytyviä painikkeita (Kuva 33). Toiminto kohdistuu tällöin valittuna olevaan komponenttiin. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

31 Kuva 33. Components valikkonauhan toiminnot komponentin kiertoa varten Neljälle näistä komponentin asennon muuttamiseen käytettävistä toiminnoista on myös näppäinoikotiet: L (Rotate Left), R (Rotate Right), M (Mirror) ja F (Flip). Toiminto kohdistuu tällöin valittuna olevaan komponenttiin. Toisin kuin edellä esitetyillä valikkotoiminnolla voi näppäinoikotietä käyttäen pyöritellä myös useammasta komponentista koostuvaa ryhmää, kunhan kohteena olevat komponentit on ensin valittu (ks. kohta Komponenttien valinta sivulla 19). Johtojen piirtäminen Komponentit kytketään toisiinsa johdoilla, joiden käsittely poikkeaa osittain varsinaisten komponenttien käsittelystä. Normaalisti johto näkyy viivana, mutta kun johto valitaan hiirellä napauttaen, se muuttuu katkoviivaksi. Lisäksi johdon alkupisteeseen tulee sininen pieni ympyrä ja loppupäähän vihreä neliö. Johdon pituutta muuttaa pidentää tai lyhentää - yksinkertaisesti tarttumalla hiirellä johdon jompaankumpaan päähän ja vetämällä sitä haluttuun suuntaan. Kuva 34. Johdon valinta hiirellä Johdossa voi olla myös kulmapisteitä. Kun tällainen johto on valittuna, näkyvät kaikki kulmapisteet myös vihreinä neliöinä. Tällöin myös kulmapisteiden sijaintia voi muuttaa hiirellä vetämällä. Komponentin pyöritystoiminnot pätevät myös johdolle ja tällöin johto pyörähtää alkupisteensä (sininen ympyrä) ympäri. Kuva 35. Kulmapisteitä sisältävä johto Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

32 Johtojen piirtäminen tapahtuu kätevimmin hiiren avulla. Painamalla näppäimistöltä CTRL-W tai valitsemalla Home- tai Components-valintanauhalta Wire mode päästään "johdonpiirto"-tilaan. Hiiren kursori muuttuu tällöin kynäksi (näppäintoimintoa käytettäessä hiiren kursorin ulkoasu päivittyy vasta hiirtä liikautettaessa). 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. Kuva 36. Johdon piirtäminen hiirellä Johdonpiirtotilasta poistutaan painamalla toistamiseen CTRL-W tai valintanauhan Wire mode -painiketta. Johdonpiirtotila näkyy myös Wire mode -painikkeessa siten, että se on korostettuna 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 myös Components valikkonauhasta (Simple Components kohdasta) sekä piirtoalustan komponenttivalikosta nimellä Junction. Johtojen kytkeytymistä toisiinsa on havainnollistettu seuraavassa kuvassa. Kuva 37. Johtojen kytkeytyminen toisiinsa Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

33 Johto (Wire) löytyy myös eri komponenttivalikoista. Nämä tuottavat lyhyen vaakasuoran viivan, joka saadaan tarvittaessa myös pystysuoraan edellä esitellyllä kierto-toiminnolla. Yksiviivaesitys ja signaalivektorit PSCADissä malli voidaan aina rakentaa niin, että sähköisessä piirissä jokainen vaihe on erillään ja kytkeytyy erillisillä johtimilla. Ohjelman versiosta 4.0 lähtien käytössä on ollut myös kompaktimpi esitystapa yksiviivaesitys (Single line view), jossa kaikki 3 vaihetta kuvataan yhdellä viivalla. Sähköisille komponenteille voidaan valita esitystavaksi joko perinteinen tapa (3 phase view) tai yksiviivaesitys (single line). Seuraavassa kuvassa on esitetty esimerkit samasta simulointimallista molemmilla esitystavoilla. 0.1 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 38. Simulointimalli yksiviivaesityksenä ja 3-vaiheisena esityksenä Samassa simulointimallissa voidaan käyttää tarvittaessa molempia esitystapoja, mutta liitoskohdissa on käytettävä muunnoskomponenttia Breakout, joka löytyy niin Components valikkonauhasta (Simple Components kohdasta) kuin piirtoalustan komponenttivalikostakin. Breakout komponentissa pieni sininen neliö ilmaisee ensimmäisen vaiheen (A vaiheen). 0.1 #1 #2 Fault Kuva 39. 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 Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

34 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. PSCADissä yliaallot voidaan laskea jopa 255. yliaaltoon saakka. FFT komponentista on esimerkki kuvassa 41, jossa Mag1 ulostulon 7-pituisesta vektorista erotetaan Data Tap komponentilla ensimmäinen signaali Signaalien yhdistäminen vektoriin Signaalien erottaminen vektorista Kuva 40. 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 41. Yksittäisen signaalin erottaminen FFT-komponentin tuottamasta vektorista Joskus on tarpeen jakaa pitkä vektori pienempiin osiin ja tämä on otettu PSCADissä 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. Useimmiten kuitenkin tavoitteena on erottaa yksi signaali vektorista jolloin Dimension on 1 (yksi) eli tuloksena on skalaarisuure (ei vektori). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

35 Kuva 42. Data Tap komponentin parametrointi Komponenttien tuhoaminen ja siirto Joissain tilanteissa on tarpeen poistaa tai tuhota piirtoalustalle sijoitettuja komponentteja. Toisinaan komponentteja ei haluta tuhota kokonaan vaan ne halutaan siirtää esimerkiksi johonkin sivumoduliin. Komponentin poistaminen kokonaan tapahtuu Delete-toiminnolla. Kun käytetään "leikkaa"- eli Cut-toimintoa, poistetun komponentin saa takaisin haluttuun paikkaan seuraavalla liitä - eli Pastetoiminnolla. Lisäksi on käytettävissä ns. "peruuta" eli Undo-toiminto, joka kohdistuu aina viimeksi tehtyyn muokkaustoimintoon. Toiminto voidaan kuitenkin toistaa useita kertoja, jolloin päästään haluttuun aiemmin vallinneeseen tilanteeseen. Mikäli vahingossa esim. peruuttaa toiminnon, jota ei ollutkaan tarkoitus perua voi sen tehdä uudestaan Redo-toiminnolla. Edellä mainitut toiminnot löytyvät sekä piirtoalusta ponnahdusvalikosta (ks. kuva 24) että Home-valintanauhasta. Toiminnoille Cut, Copy ja Delete on painikkeet valintanauhan Clipboard osiossa ja toiminnot Undo ja Redo löytyvät painikkeet Editing kohdasta Näille muokkaustoiminnoille on olemassa myös kätevät näppäinoikotiet. Valittuna oleva komponentti tai komponentit voidaan leikata (Cut-toiminto) kätevästi näppäinyhdistelmällä CTRL+X tai tuhota (Delete-toiminto) DELETE näppäimellä. Mikäli kohdetta ei ole valittu kohdistuu tuhoamistoiminto aina siihen komponenttiin, jonka päällä hiiren osoitin on näppäintoimintoa suoritettaessa. Liitä- eli Paste- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

36 toiminto saadaan aikaan näppäintoiminnolla CTRL+V. Undo-toiminto saadaan aikaan näppäilemällä CTRL+Z ja 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. 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. Tarkasteltavaa sivua voidaan vaihtaa parametrilomakkeen ylälaidassa olevasta alasvetolistasta. Alasvetolista avautuu painamalla sen oikeassa laidassa olevaa painiketta, jossa on alaspäin osoittava kolmio. Parametrilomakkeen sivunvaihtoa on havainnollistettu seuraavalla kolmen kuvan sarjalla. Kuva 43. Parametrilomakkeen sivunvaihto: avataan ensin alasvetolista Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

37 Kuva valitaan sieltä haluttu sivu (tässä Saturation) Kuva ja esille tulee valittu sivu Parametrilomakkeen sivua voi vaihtaa myös nuolinäppäimillä (ylös/alas), silloin kun sivuluettelon sisältävä alasvetolista on suljettuna mutta aktiivinen (sininen taustaltaan, ks. edellä oleva kuva). Parametrilomakkeella olevat kentät ovat joko teksti-, numero- tai valintakenttiä. Tekstikenttään voi syöttää minkä tahansa tekstin (pituus yleensä rajattu). Numero- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

38 kentässä näkyy lukuarvon jälkeen myös kyseessä oleva yksikkö hakasulkeisiin kirjoitettuna (esim. [pu] tai [MVA]). PSCAD ohjelma osaa ottaa huomioon käyttäjän syöttämän yksikön, mikäli ns. Unit System asetus on päällä simulointimallin asetuksissa (simulointimallin asetuksista kerrotaan myöhemmin kohdassa "Simulointiajon määrittely"). Yksikön on oltava jokin PSCAD tunnistamista yksiköistä (taulukko näistä löytyy ohjelman Help-toiminnosta) 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 vain pelkän lukuarvon ilman yksikköä, tulkitaan yksikön olevan ko. parametrille määritelty oletusyksikkö. Oletusyksikkö ja tarkempaa tietoa mallin parametreista löytyy komponentin ponnahdusvalikon toiminnolla View Properties esiin saatavasta taulukosta (ks. kuva 47). Kuva 46. Yksikön kirjoittaminen numerokenttään. Kuva 47. Komponentin parametrit sisältävä taulukko Komponentin parametrilomakkeella oleva valintakenttä on käytännössä alasvetolista, jossa käyttäjä tekee valinnan kahden tai useamman tekstimuodossa kerrotun vaihtoehdon välillä. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

39 Kuva 48. Esimerkki parametrilomakkeesta, jossa on käytetty alasvetolistaa. 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 tekstillä eikä niitä pääse muuttamaan. Tämä tarkoittaa, että tehtyjen valintojen perusteella kyseiset parametrit ovat tarpeettomia eikä niitä oteta huomioon. Parametrilomake on mahdollista saada myös pysyvästi näkyviin rastittamalla Home-valintanauhan kohta Parameters. Tällöin lomakkeelle voidaan valita näkyviin halutun komponentin parametrit napauttamalla ko. komponenttia. Esimerkiksi seuraavassa kuvassa on napautettu tahtikoneen kuvaketta mallissa, jolloin lomakkeelle on tullut esiin tahtikonemallin parametrit. Kuva 49. Parametrilomakkeen asettaminen pysyvästi näkyville Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

40 Huomaa että parametrilomakkeen koko on muutettavissa ja joissain tapauksissa parametrien otsikot ovat niin pitkiä, että lomaketta kannattaa hieman suurentaa. Kun esillä olevassa parametrilomakkeessa on jonkin komponentin tiedot ja napautetaan jotain toista komponenttia, tulee lomakkeelle esiin kyseisen komponentin parametrit. Näin voidaan helposti selailla eri komponenttien parametreja sulkematta välillä parametrilomaketta. Esillä oleva parametrilomake voidaan myös telakoida esim. pääikkunan oikeaan laitaan. Jatkuvasti esille asetettu parametrilomake voidaan sulkea lomakkeen sulkemispainikkeesta (punainen rasti lomakkeen otsikkorivillä) tai poistamalle rasti View-valintanauhan kohdasta Parameters. Mittausten määrittely Simuloinnin avulla halutaan tarkastella tiettyjen suureiden käyttäytymistä ja nämä suureet saadaan näkyviin määrittelemällä simulointimalliin ns. mittauksia. Mitattavien suureiden saaminen esiin simuloinneissa vaatii käytännössä kolme eri vaihetta: Sijoitetaan virtapiiriin erillinen komponentti, jolla mittaus suoritetaan (esim. jännite- tai virtamittari) tai määritellään virtapiirin kuuluvassa komponentissa ns. sisäisiä mittauksia (käytettävissä tietyissä komponenteissa). Liitetään mittauksesta saatava signaali ulostulokanavaan (Output Channel). Lisätään piirtoalustalle komponentti, joka esittää mitattavan suureen graafisesti (tavallisesti käyränä) ja yhdistetään siihen haluttu ulostulokanava. Lopputuloksena on siis se, että samalla piirtoalustalla voi olla sekä itse simuloitava piiri että kuvat, joihin simuloinnin tulokset tulevat. Mittaussignaalien luonti Jännitteiden ja virtojen mittaukset voidaan suorittaa yksinkertaisimmillaan suoraan tähän tarkoitetuilla komponenteilla, jotka on esitelty seuraavassa kuvassa. Nämä mittarit löytyvät kätevästi esim. Components valintanauhasta. Kuva 50. Jännitteen ja virran mittaamiseen käytettävät komponentit Virtamittari on kytkettävä aina osaksi virtapiiriä; se ei toimi jos sen laittaa johdon päälle. Virtamittarin sijoittamista piiriin on havainnollistettu kuvassa 51. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

41 Kuva 51. Virtamittarin sijoittaminen piiriin 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 52 esittämällä tavalla. Kuva 52. Pääjännitteiden mittaaminen Monipuoliset mittausmahdollisuudet tarjoaa monitoimimittari Multimeter (katso seur. kuva), jolle on oma painikkeensa Components-valintanauhassa. Tämä mitta- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

42 ri sijoitetaan osaksi virtapiiriä aivan kuten virtamittari. Mitattaviksi suureiksi voidaan virtojen ja jännitteiden lisäksi valita mm. pätö- ja loisteho. Kuva 53. Monitoimimittari Multimeter Kuten edellä mainittiin, tietyt komponentit tarjoavat mahdollisuuden sisäisiin mittauksiin. Tällöin mittaus määritellään siten, että kyseisen komponentin parametreissa annetaan halutulle ulostulosuureelle nimi. Seuraavassa kuvassa on esimerkiksi määritelty muuntajan toision vaihevirroille nimet. Kuva 54. Komponentin sisäisten mittausten määrittäminen; esimerkkinä muuntaja 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 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 Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

43 (Output Channel). Nämä molemmat komponentit löytyvät Components valintanauhasta. Datasolmun ja ulostulokanavan väliin kannattaa sijoittaa lyhyt johto, kuten seuraavassa kuvassa on esitetty. Komponentti "Data label" Komponentti "Output Channel" Kuva 55. 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 mittauskomponentin antama suure halutaan skaalata esim. kuvaajaa varten jollain vakiokertoimella. Ulostulokanavan parametrina oleva yksikkö (Unit) ei vaihda suureen yksikköä vaan se on vain teksti, joka tulee näkyviin mm. taulumittareissa. Koska esim. jännitteet mitataan PSCADissä aina kilovoltteina (ja virrat kiloampeereina) voi jossain tapauksessa olla tarpeen esittää jännitteet voltteina, jolloin ulostulokanavan parametrit pitää määritellä seuraavassa kuvassa esitetyllä tavalla. Kuva 56. Ulostulokanavan parametrit Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

44 Kuvaajien luonti Ulostulokanava tallentaa siihen tulevan signaalin, joka voidaan simuloinnin aikana esittää graafisesti esim. käyränä. Tätä varten malliin pitää ensin lisätä kehys (Graph Pane), joka löytyy Components-valintanauhalta. Kehys muodostaa alustan kuvaajille (Graph), jotka ovat käytännössä datan esittämiseen käytettäviä koordinaatistoja. Kuvaajan vaaka-akselilla on aina aika ja pystyakselilla kyseinen suure. Yhteen kuvaajan voidaan sijoittaa useita käyriä (Curve), joista kukin 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. Otsikkopalkki Kuva 57. Kehys aktivoituna niin että sen kokoa voidaan muuttaa Näpäyttämällä hiiren oikealla painikkeella kehyksen otsikkopalkkia saadaan esiin kehyksen ponnahdusvalikko. Kehyksen ponnahdusvalikossa valinnalla Add Overlay Graph luodaan kehykseen uusi kuvaaja (ks. seur. kuva). 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 vaaka-akselilla 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. Otsikkopalkissa lukee oletuksena Graphs, mutta tämä teksti on vapaasti muutettavista kehyksen ponnahdusvalikon toiminnolla Properties esiin tulevasta lomakkeesta Graph Frame Properties. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

45 Kuva 58. Kuvaajan lisääminen kehykseen Kuvaajia voidaan lisätä myös painamalla INSERT-näppäintä. Uusi kuvaaja tulee tällöin siihen kehykseen, jonka päällä hiiren osoitin on. Kehys täyttyy uusilla 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. Piiloon jäävät kuvaajat saa näkyviin kehyksen oikeassa laidassa olevan hissin avulla tai mieluummin kasvattamalla kehyksen korkeutta riittävästi, jolloin ne ovat koko ajan näkyvissä. Kuva 59. Kehys, johon on lisätty kaksi kuvaajaa Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

46 Tarvittaessa kehyksestä voidaan poistaa yksittäinen kuvaaja kyseisen kuvaajan ponnahdusvalikosta (Kuva 60) 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. Kuva 60. Kuvaajan ponnahdusvalikko Kehyksen poistaminen onnistuu kehyksen ponnahdusvalikon toiminnolla Cut Frame tai näppäintoiminnolla CTRL+X (leikkaa) tai DELETE (tuhoa). Kehyksen ponnahdusvalikossa on myös valinta Add Stacked Polygraph (ks. seur. kuva), jolla kehykseen lisätään ns. pinottuja kuvaajia. Seuraavassa kuvassa on 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 62, jossa mitatut virrat on esitetty ylempänä tavallisessa kuvaajassa ja suoja- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

47 releiden 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. Kuva 61. Pinotun kuvaajan luonti ja esimerkki pinotusta kuvaajasta Kuva 62. Pinotun kuvaajan käyttö digitaalisten signaalien esittämiseen Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

48 Edellä esitellyn aikatason kuvaajan lisäksi PSCADissä on käytettävissä myös ns. XY-kuvaaja (XY Plot), jonka avulla voidaan tehdä kuvaajia, joissa vaaka-akselilla on joku muu suure kuin aika. XY-kuvaajassa voidaan esimerkiksi esittää 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. XY-kuvaajan otsikkopalkin vasemmassa laidassa on painike, jossa kuvaajan koordinaatisto voidaan vaihtaa polaarikoordinaatistoksi (Polar plot). Samalla painikkeella onnistuu myös palautus takaisin karteesiseen koordinaatistoon. Kuva 63. XY-kuvaaja PSCADissä on lisäksi käytettävissä kolme erikoiskuvaajaa, joille ei ole painiketta Components valintanauhassa. Ne liittyvät aina tiettyyn yksittäiseen signaaliin tai vektoriin ja ne luodaan suoraan kyseisen ulostulokanavasta ponnahdusvalikosta. Tämä tekniikka kuvataan tarkemmin seuraavassa kappaleessa. Kyseiset erikoiskuvaajat ovat: pylväsdiagrammi (polymeter) osoitinkuvaaja (phasormeter) oskilloskooppi (oscilloscope). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

49 Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan Liittämällä tietty ulostulokanava johonkin kuvaajaan saadaan kyseinen suure näkymään kuvaajassa käyränä. Tämä liittäminen voidaan tehdä joko valikkoja käyttäen tai hiiren käyttöön perustuvilla toiminnoilla. Valikoita käytettäessä tarvitaan kaksi toimenpidettä: 1. Luodaan viite kyseiseen ulostulokanavaan 2. Liitetään ulostulokanava kuvaajaan. Viite ulostulokanavaa varten luodaan valitsemalla ulostulokanavan ponnahdusvalikosta Graphs/Meters/Controls -> 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. Kuva 64. Ulostulokanavan viitteen luonti Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

50 Kuva 65. Ulostulokanavan 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. Ctrl Kuva 66. Ulostulokanavan liittäminen kuvaajaan hiirellä vetämällä Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

51 Kun ulostulokanava on liitetty kuvaajaan, näkyy käyrän otsikko kuvaajan laidassa. Kun samaan kuvaajaan liitetään useampia kanavia, tulevat niiden otsikot kuvaajan ylälaitaan siinä järjestyksessä kuin ne on liitetty. Käyrän otsikko määritellään 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). Lisäksi ulostulokanavan parametreissa kannattaa määritellä yksikkö, joka tässä tapauksessa on "kv", kun mitataan jännitettä. PSCAD:ssä kaikki jännitemittaukset tehdään aina kilovoltteina samoin kuin virtamittaukset kiloampeereina. Kuvaajan voi tarvittaessa skaalata, niin että se näyttää lukeman voltteina (V) laittamalla Scale Factor kohtaan 1000, jolloin Unit kohtaan pitää laittaa "V". Kuva 67. Käyrän otsikon määrittely (tässä "3 Phase Load Voltage") Kuvaajan pystyakselin otsikoksi tulee ulostulokanavan (Output Channel) parametreissa määritelty yksikkö suluissa. Jos halutaan lisäksi näkyviin kyseisen suureen nimi, kuten "Voltage" edellä olevassa kuvassa, voidaan suureen nimi syöttää kuvaajan parametrilomakkeelle (Kuva 68) kohtaan Title. Tämä parametrilomake avautuu tuplaklikkaamalla kuvaajaa tai valitsemalla kuvaajan ponnahdusvalikosta toiminto Properties. Käyrän saamiseksi esiin on olemassa myös oikotie, jolla voidaan samalla luoda myös tarvittava kehys ja kuvaaja: ulostulokanavan ponnahdusvalikosta löytyy kohta Graphs/Meter/Controls -> Add Overlay Graph with Signal (ks. kuva 64 sivulla 44). Tämä valinta tuottaa kehyksen, jossa on yksi kuvaaja ja siinä kyseinen käyrä. Kehys on heti valinnan jälkeen kiinni hiiren kursorissa ja se voidaan hiiren avulla siirtää haluttuun paikkaan ja pudottaa siihen hiirtä napauttamalla. Vastaavasti digitaalisen signaalin kuvaaja saadaan luotua yksittäisestä ulostulokanavasta valinnalla Input/Output Reference -> Add Poly Graph with Signal. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

52 Kuva 68. Kuvaajan parametrit PSCAD-ohjelmassa ulostulokanavaan on mahdollista tuoda yksittäisen signaalin sijasta myös useamman signaalin muodostama vektori. Tämä on kätevää esimerkiksi käytettäessä ns. FFT-komponenttia, jonka ulostuloina on yliaaltopitoisen signaalin spektri. Tätä on havainnollistettu kuvassa 69. Vektorin esitystapaa voidaan muokata taulukkomuotoisesta valikosta, joka aukeaa näpäyttämällä kuvaajan yläpuolella olevaa ulostulokanavan nimeä (tässä kuvassa Spektri ). Tällöin aukeaa kuvassa 70 esitetty määrittelytaulukko. Sarakkeessa Trace ovat käyrien värit ja mahdolliset tunnistemerkit. Sarakkeen V avulla voidaan valita piirrettävät vektorin alkiot. Merkintä x tarkoittaa, että ko. alkiota ei piirretä kuvaajaan. Tässä esimerkissä valittuna ovat valittuna vektorin alkiot 1, 3, 5 ja 7. Sarakkeen B avulla halutut käyrät saadaan lihavoitua. Tämä kuvaajan muotoilut sisältävä valikko on käytettävissä myös yksittäisen signaalin sisältävillä ulostulokanavilla. Huomaa, että valikossa ei ole muuta kuin otsikkorivi ennen kuin simulointiajo on onnistuneesti suoritettu. Vektorimuotoisilla signaaleilla käyttökelpoinen on myös ulostulokanavan ponnahdusvalikon kohta Graphs/Meter/Controls -> Add as Polymeter (ks. kuva 64 sivulla 44). Tämä toiminto luo pylväsdiagrammin, joka kiinnittyy aluksi hiiren kursoriin ja on sen avulla siirrettävissä haluttuun paikkaan. Saatu kehys voidaan normaalin kehyksen tavoin venyttää järkevän kokoiseksi (Kuva 72) ja siirtää sopivaan paikkaan. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

53 Muuntamon T1 vaiheen A virran särö ja yliaallot Spektri IT1A F F T Mag (31) Ph (31) IT1AH F = 50 [Hz] dc Kuva 69. Vektorin esitys kuvaajassa Kuva 70. Vektorin esitystavan muokkaukseen käytettävä määrittelytaulukko Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

54 Kuva 71. Pylväsdiagrammi (Polymeter) heti valikkotoiminnon jälkeen Kuva 72. Pylväsdiagrammi venytettynä sopiviin mittoihin Pylväsdiagrammin pystyakseli on skaalattava ko. ulostulokanavan määrittelyissä. Niihin pääsee käsiksi myös valitsemalla pylväsdiagrammin otsikkopalkin ponnahdusvalikosta toiminto Channel Settings. Ulostulokanavalle määritelty mittayksikkö tulostuu pylväsdiagrammin vasempaan alanurkkaan. 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 73). Yksittäisen alkion tarkka arvo saadaan näpäyttämällä pylvästä, jolloin pylväsdiagrammin alapalkissa näkyy valitun pylvään numero kehystettynä ja sen jäljessä lukuarvo. 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 74). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

55 Kuva 73. Pylväsdiagrammi, kun alkioiden numerot on tuotu esiin Kuva 74. Pylväsdiagrammi muutettu vieritettäväksi Signaalien tuomisessa XY-kuvaajaan lähdetään liikkeelle aivan samoin kuin tavallisten kuvaajienkin kohdalla eli luomalla viite kyseisen ulostulokanavan ponnahdusvalikon avulla (Graphs/Meter/Controls -> Add as Curve). Viitettä liitettäessä käytetään sitten XY-kuvaajan ponnahdusvalikkoa (Kuva 75), jossa valitaan Paste Curve. Näin liitettävät signaalit menevät vuorotellen x- vai y-akselille. Molemmille akseleille tulee liittää vähintään yksi signaali. XY-kuvaajaan voi myös piirtää useampia käyriä, jolloin kutakin käyrää kohti on liitettävä aina yksi signaali sekä x- että y-akselille. XY-kuvaajaan voi liittää signaalin myös hiirellä vetämällä (Ctrl-näppäin alas painettuna) kuten tavallisiin kuvaajiin. Tällöin signaalin 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 kursorikuviolla joko tekstin X Coordinate tai Y Coordinate kohdalla. Liittäminen toimii myös hiiren sijaitessa näiden tekstien päällä (hieman yläpuolella). Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

56 Kuva 75. XY-kuvaajan ponnahdusvalikko Paitsi käyrinä voidaan mittaukset esittää myös ns. taulumittareiden avulla. PSCAD-ohjelmassa taulumittarit sisältävät perinteistä mittaritaulua muistuttavan osoitinnäytön lisäksi myös numeronäytön. Taulumittareiden avulla ei tietenkään voi esittää hetkellisarvosuureita, vaan ne on muunnettava tehollisarvoiksi esim. RMS-komponentin avulla (löytyy esim. Master Library -valintanauhasta kohdasta Meters nimellä Single Phase RMS Meter). RMS-komponentin toiminta voidaan määritellä myös digitaaliseksi. Silloin on ilmoitettava suureen perustaajuus ja näytepisteiden määrä, esimerkki sopivista asetteluista on annettu seuraavassa kuvassa. 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. Taulumittareita ei sijoiteta kehyksiin vaan ne sijoitetaan ohjauspaneeleihin (Control Panel), joihin tulevat myös simuloinnin ohjaukseen käytettävät komponentit. Niistä enemmän seuraavassa luvussa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

57 Kuva 76. Mitatun vaihtojännitteen muuttaminen tehollisarvoksi digitaalisen RMS-komponentin avulla 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. Kuvassa 77 on esitetty, miten ajastinkomponentti voidaan kytkeä 3-vaiheisen vian komponentissa suoraan tarkoitusta varten olevaan sisäänmenoliittimeen. 1-vaiheisessa vikakomponentissa signaali Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

58 viedään datasolmuun (Data label), jolle annetaan sama nimi kuin kyseiselle vikakomponentille on määritelty sen parametreissa kohdassa Fault name (ks. kuvat 78 ja 79). Kuva 77. Ajastimen kytkentä 3-vaiheiseen vikakomponenttiin (ylempi kuva: 3-vaiheinen esitys, alempi kuva: yksiviivaesitys) Kuva 78. Ajastimen kytkentä 1-vaiheiseen vikakomponenttiin Kuva 79. Vikakomponentin parametrit (1-vaiheinen vika) 3-vaiheisen vian komponentissa on määriteltävä mitkä vaiheet ovat viassa (vian tyyppi). Tätä varten voidaan käyttää myös ulkoista signaalia, jonka liitin saadaan esiin asettamalla komponentin parametreissa kohtaan Fault Type Control arvo External. 3-vaiheisen vian keskeiset parametrisivut on esitetty seuraavassa kuvassa, jossa näkyy mm. vikatyypin asettelu ja vaihekohtaisten mittausten määrittely. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

59 Kuva vaiheisen vian keskeiset parametrit Vikakomponenttien kanssa käytettävällä Timed Fault Logic komponentilla eli ns. vika-ajastimella on vain kaksi parametria: ajankohta, jolloin vika tulee päälle (Time to Apply Fault) ja vian kesto (Duration of Fault). Kuva 81. Vika-ajastimen parametrit Virtapiirin avaaville ja sulkeville katkaisijoille on oma ajastinkomponentti nimeltään Timed Breaker Logic, joka mahdollistaa enintään kahden peräkkäisen katkaisijatoiminnon simuloinnin. Kuva 82. Katkaisijan ohjaaminen ajastinkomponentilla Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

60 Katkaisijan ajastinkomponentti liitetään katkaisijaan viemällä signaali datasolmuun (eo. kuvassa BRK), jolla tulee olla sama nimi kuin mikä on määritelty kyseisen katkaisijan nimeksi parametrilomakkeen sivulla Breaker main data kohdassa Breaker name (Kuva 83). Kyseinen katkaisijan nimi tulee näkyviin myös kuvaan katkaisijan yläpuolelle. Eo. kuvassa on esitetty esimerkkinä 3-vaiheinen katkaisija, mutta sama periaate pätee myös 1-vaiheiselle katkaisijalle. 3-vaiheista katkaisijaa on mahdollista ohjata myös siten, että kutakin vaihetta ohjataan erikseen (ns. Single pole operation). Mikäli tämä toiminto on valittuna katkaisijan parametreissa, tulee ohjaussignaalit nimetä seuraavassa kuvassa harmaana näkyviin kohtiin (Breaker A name, jne.). Tällöin katkaisijan nimi ei tule näkyviin kuvaan. Kuva 83. Katkaisijan nimeäminen parametrilomakkeella 3-vaiheisen katkaisijakomponentin ulkoasua voidaan muuttaa parametrilomakkeen sivulta Configuration löytyvillä valinnoilla (ks. kuva 84). Kohdasta Graphics Display voidaan valita joko perinteinen 3-vaiheinen esitystapa (3 phase view) tai 1-viivaesitys (Single line view). Kohdasta Graphics Display valittavana on Low Voltage Display tai High Voltage Display. Jälkimmäisessä vaihtoehdossa katkaisija esitetään neliöillä, joiden väri (vihreä tai punainen) ilmaisee onko katkaisija auki vai kiinni. Katkaisijakomponenttiin voidaan valita sisäisiksi mittauksiksi vaihevirrat, nollavirta, katkaisijan tilatieto, pätöteho, loisteho ja katkaisijan napojen yli oleva jännite. 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 85. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

61 Kuva 84. Katkaisijan parametrilomake BRK A BRK A BRK B C B C BRK Kuva vaiheisen katkaisijakomponentin vaihtoehtoiset esitystavat Katkaisijan ajastinkomponentin parametrilomakkeessa (ks. seur. kuva) voidaan valita toteutetaanko 1 vai 2 katkaisijatoimintoa (Number 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). Kuva 86. Katkaisijan ajastinkomponentin parametrit Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

62 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 88). Kuva 87. Esimerkki yksinkertaisesta PI-säädöstä Kuva 88. 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 ohja- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

63 uspiirille datasolmua Gamma käyttäen. Säätäjän ulostulossa käytetään myös samaa tekniikkaa AlfaOrder signaalin välittämisessä. Käyttämällä datasolmuja voidaan vähentää johtojen tarvetta ja ohjauspiirien mallit voivat sijaita etäämpänä primäärilaitteiden malleista. Kuva 89. Esimerkki tasasuuntaajan säädöstä Käsiohjaus Käsiohjausta varten käytettävissä on ns. ohjauspaneeli (Control Panel), joka löytyy Components-valintanauhasta. Ohjauspaneeli on erikoiskomponentti, jota voidaan käyttää alustana sekä taulumittareille että erilaisille simulointimallin ohjauksessa käytettäville komponenteille. Kuvassa 90 on esitetty esimerkki ohjauspaneelista ja siihen liitetyistä ohjainkomponenteista. Ohjauspaneeliin voidaan liittää seuraavia komponentteja: liukusäädin (Slider) kytkin (Switch) valitsin (Dial) painonappi (Push Button) taulumittari (Meter). Näistä neljä ensinmainittua löytyvät mm. Components-valintanauhasta. Taulumittari (Meter) ei ole varsinaisesti komponentti vaan se syntyy automaattisesti liitettäessä ulostulokanava ohjauspaneeliin. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

64 Kuva 90. 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. 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 Componentsvalintanauhasta. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää esim. piirtoalustan ponnahdusvalikon toimintoa Add Component => Control Panel. Tarvittavat ohjainkomponentit löytyvät samasta valikosta, esim. kytkin lisätään valitsemalla Add Component => Controls => Switch. Kaikki ohjainkomponentit löytyvät myös Componentsvalintanauhasta. Ohjainkomponentin liittäminen ohjauspaneeliin tapahtuu samaan tapaan kuin ulostulokanavan liittäminen tiettyyn kuvaajaan. Kätevimmin ohjainkomponenttien ja Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

65 mittausten liittäminen ohjauspaneeliin tehdään hiirellä vetämällä (Kuva 91). Tätä toimintoa käytettäessä CTRL-näppäin on pidettävä alas painettuna. Vetäminen aloitetaan ohjainkomponentista (tai ulostulokanavasta) ja päätetään ohjauspaneeliin. Vetämisen voi päättää vain ohjauspaneelin otsikkopalkkiin. Tällöin liitettävän komponentin sijoittuminen määräytyy kohdasta, johon se vedetään. Tuleva sijoituskohta näkyy myös vetämisen aikana nuolikuviona ohjauspaneelin otsikkopalkissa. Ctrl Kuva 91. Ohjainkomponentin liittäminen ohjauspaneeliin hiirellä vetämällä Mikäli halutaan käyttää ponnahdusvalikkoja ohjainkomponentin liittämiseen ohjauspaneeliin, viedään hiiri ensin liitettävän ohjainkomponentin päälle ja avataan ohjainkomponentin ponnahdusvalikko hiiren oikeanpuoleisella painikkeella. Sieltä valitaan Graphs/Meters/Controls => Add as Control. Kun liitetään ulostulokanava mittariksi ohjauspaneeliin pitää ulostulokanavan ponnahdusvalikosta valita Graphs/Meters/Controls -> 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. 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. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

66 Kuva 92. Esimerkki ohjauspaneelin käytöstä simulointimallissa Kytkinkomponentti on yleiskäyttöinen ohjainkomponentti, eivätkä sen parametrit ole oletusarvoiltaan sellaisia, että toiminta olisi täysin looginen käytettäessä sitä katkaisijan ohjaukseen siten kuin edellinen kuva esittää. Katkaisijaa kuvaava malli toimii siten, että sisäänmenosignaalin arvo 1 (yksi) tarkoittaa, että katkaisija on auki ja 0 (nolla) tarkoittaa, että katkaisija on kiinni. Katkaisijaohjauksessa kytkinkomponentin parametreissa kannattaakin tekstit vaihtaa kuvaavammiksi esimerkiksi seuraavan kuvan esittämällä tavalla. Kuva 93. 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 Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

67 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. PSCAD tallentaa simulointimallin mukana kaikkien ohjainkomponenttien asennon simulointimallia tallennettaessa. Lisäksi ohjelmassa on mahdollista tallentaa erilaisia ns. skenaarioita (Scenario), joissa ohjaimet ovat erilaisissa asennoissa. Tällä tavoin pystytään tallentamaan kätevästi erilaisiin mallilla simuloitaviin tilanteisiin liittyvät asettelut. Skenaarioiden tallennukseen on oma osionsa Homevalintanauhassa (Kuva 94), jossa on myös alasvetolista aktiivisen skenaarion valintaan. Kaikilla simulointimalleilla on aina oletusskenaario nimeltään Base. Kuva 94. Skenaarioiden tallentaminen ja valinta Ohjelmaa suljettaessa ja Save Scenario toiminnolla kysytään aina vielä varmistus, mikäli ohjainkomponentteja on muutettu aktiivisen skenaarion mukaisista arvoista. Uuden skenaarion luontia varten saadaan Save as valinta esiin painamalla eo. kuvassa Save Scenario painikkeen lopussa olevaa alaspäin osoittavaa pientä kolmiota. 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 Projectvalintanauhasta (ks. seur. kuva). Kuva 95. Project-valintanauha Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

68 Laajemmin mallin ja simulointiajon ominaisuuksia pääsee muuttamaan ikkunasta, joka 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. Sivulta Runtime löytyy samat asetukset kuin Project valintanauhasta (ks. seur. kuva). Lisäksi Project valintanauhassa on omat painikkeet, jotka vievät suoraan tämän Project Settings ikkunan eri välilehdille. Kuva 96. Simulointimallin ajoon liittyvät ominaisuudet määrittelevä lomake Asetuksista tärkeimmät ovat ajoon liittyvät asetukset: simulointiajon pituus (Duration of run) sekunteina simuloinnin aika-askel (Solution time step), yksikkönä mikrosekunti tulostuksen aika-askel (Channel plot step), yksikkönä mikrosekunti Simulointiajon pituus on oletuksena vain 0,5 sekuntia, mutta se voidaan vapaasti asettaa mihin tahansa arvoon. Ajoaikaa ei kuitenkaan kannata asettaa huomattavasti tutkittavan ilmiön kestoa pidemmäksi, koska tällöin myös simulointiajo kestää tarpeettomana kauan. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

69 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 Home-valintanauhan kohdasta Plot step (myös kesken simulointiajon). Oletuksen kyseisessä kohdassa on alasvetolistan muodossa esitetty muutama käytetty arvo, mutta siihen voi myös kirjoittaa vapaasti halutun lukuarvon. Kirjoitettaessa laatikkoon uusi lukuarvo on lopuksi painettava ENTER-näppäintä. Tulostuksen aika-askeleen muuttaminen tällä tavoin kautta on kätevää esimerkiksi testausvaiheessa haettaessa sopivaa askelpituutta. Lisäksi simulointiajon ylösajovaihetta voidaan nopeuttaa käyttämällä alussa hyvin pitkää askelta ja vaihtamalla askeleen pituus sopivaksi vasta kun lähestytään tarkasteltavan muutosilmiön ajankohtaa. Plot step kohtaan kirjoitettu aika-askel tulee voimaan sillä hetkellä kun painetaan ENTER-näppäintä. Mikäli ajo etenee nopeasti, se kannattaa keskeyttää tulostusaskeleen vaihtamisen ajaksi Homevalintanauhan Pause-painikkeella. Tulostuksen aika-askelta ei voi vaihtaa pienemmäksi kuin mitä simuloinnin aika-askel on. Mikäli simuloinnin tulokset haluaa tallentaa ASCII-muodossa tulostiedostoihin, tulee Project Settings ikkunassa kohtaan Save channels to disk laittaa Yes (tai rastittaa Project valintanauhan vastaava kohta), jonka jälkeen kohtaan Output file voi määritellä tulostustiedoston nimen. Tulostustiedoston nimelle ei tule antaa mitään päätettä. Tulostiedostoihin tallentuvat kaikki mallissa olevat ulostulokanavat riippumatta siitä onko niitä viety kuvaajiin. Erityisesti malleissa, jossa on pyöriviä koneita saattaa simulointimallin ylösajoon tarvittava aika ennen tutkittavaa muutosilmiötä olla suhteellisin suuri. Tätä varten PSCAD sisältää mahdollisuuden ottaa ns. tilannevedoksen (Snapshot) 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 snapshots. Kun sitten simulointiajon käynnistyksessä halutaan lähteä liikkeelle tallennetusta tilannevedoksesta, valitaan käynnistystavaksi (Startup method) From snapshot file. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

70 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 97. Multiple Run komponentti Simulointiajon käynnistys, keskeytys ja pysäytys Simulointiajo käynnistyy Home valintanauhan 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). Pause Run Stop Step Snapshot Kuva 98. Simulointiajoon liittyvät painikkeet Simulointiajon aikana ohjelman ikkunan alalaidan tilarivillä kerrotaan, miten monta prosenttia ajosta on laskettu ja simuloinnissa menossa oleva aika (sekunteina). Ajon aikana tilarivin lopussa (oikeassa alakulmassa) pyörivät myös animoidut hammasrattaat (Kuva 99). Ajo päättyy kun saavutetaan määritelty simuloitava aika (Duration of run) ja tällöin tilariville tulee teksti EMTDC run completed. 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. Kuva 99. Ohjelman alalaidan tilarivi simulointiajon aikana Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

71 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. Simulointimallin testaus Tavallisesti simulointimallissa on virheitä, joiden vuoksi simulointiajo ei ensi yrittämällä käynnisty. Virheilmoitukset tulevat näkyviin viesti-ikkunaan (Messages). Viesti-ikkunassa voi olla hyvinkin paljon erilaisia ilmoituksia, mutta virheilmoituksen tunnistaa punaisesta kuviosta viesti-ikkunan rivin alussa (Kuva 100). Virheilmoitus liittyy aina vakavaan virheeseen mallissa ja simulointiajo ei tällöin onnistu. Keltainen kuvio merkitsee varoitusta, jolloin malli on osin virheellinen, mutta ajo voi kuitenkin tällöin onnistua. Lisäksi listalle tulee ilmoituksia liittyen simulointimallin kääntämiseen ja itse simulointimallin ajoon. Kuva 100. Esimerkki virheilmoituksista Tuplaklikattaessa virheilmoitusta (esim. eo. kuvassa ilmoitusta "Input connection 'IS' is floating "), näkyviin tulee se osa mallista, missä virhe on ja seuraavassa kuvassa esitetyn näköinen punainen laatikko osoittaa virheellistä kohtaa. Virheilmoitus vaihtelee tilanteesta riippuen ja välttämättä tämä tuplaklikkaukseen perustuva toiminto ei toimi kaikissa tilanteissa. Kuva 101. 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, joka löytyy Home-valintanauhasta. Tällöin ainakin mallin loogiset virheet tulevat esille virheilmoituksina. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

72 Joissain tapauksissa on mahdollista, että jokin komponentti menee virheellisesti piirtoalusta ulkopuolelle. Tämän voi yleensä havaita vain esimerkiksi virheilmoituksina, jotka viittaavat piirtoalueen ulkopuolelle. Tällöin virheellisen kohdan osoittava laatikko voi mennä jopa aivan kuvaruudun laidalle, kuten seuraavassa kuvassa on käynyt. Kuva 102. Virheellisen kohdan osoitus kun se on piirtoalustan ulkopuolella Piirtoalustan ulkopuolella olevaa komponenttia ei voi poistaa tai siirtää, joten tämän tilanteen käsittelemiseksi on ihan oma toimintonsa. Valittaessa piirtoalustan ponnahdusvalikosta Move concealed objects onto canvas (Kuva 103) siirretään virheellisesti sijoitetut komponentit piirtoalustalle. Jos piirtoalustan ulkopuolisia komponentteja löytyy, tästä tulee oma ilmoituksensa (Kuva 104) ja lisäksi tiedot siirroista tulee viesti-ikkunaan. Kuva 103. Piirtoalustan ponnahdusvalikon toiminto komponenttien siirtämiseksi takaisin piirtoalustalle Kuva 104. Ilmoitus piirtoalustan ulkopuolisten komponenttien siirrosta Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

73 Kuvaajien muokkaaminen Simuloinnin tuloksena saatavat käyrät ovat ajon jälkeen näkyvillä simulointimalliin määritellyissä kuvaajissa. Ajon dokumentoimiseksi voidaan simulointimalli tulostaa kirjoittimelle tai kuvaajat voidaan kopioida esim. Word-dokumenttiin. Tätä ennen kuvaajia voi 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 kehyksen otsikkoa (Kuva 105) vai kuvaajaa (Kuva 106). Keskeisenä erona on, että kuvaajan ponnahdusvalikosta voi muutella kuvaajien keskinäistä järjestystä kehyksessä komennoilla Move Graph up / down / to Top / to Bottom. Kuvaajissa on myös omat painikepalkit, jotka tulevat esiin napautettaessa hiirellä kuvaajan oikeassa yläkulmassa olevaa pientä nuolenkärkikuviota. Kuvaajan painikepalkki on esitetty kuvassa 107, johon on myös kirjattu vastaavat valikosta löytyvät toiminnot. Kuva 105. Kehyksen ponnahdusvalikko 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. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

74 Kuva 106. Kuvaajan ponnahdusvalikko Zoom In Zoom Out Zoom X Extents Zoom Y Extents Reset Extents Previous Next Show Crosshair Toggle Auto-Pan Show Markers Kuva 107. Kuvaajan painipalkki ja painikkeita vastaavat valikkokomennot Uuden kuvaajan vaaka-akseli ulottuu oletusarvoisesti alkuhetkestä (nolla) yhteen sekuntiin saakka, mutta se voidaan zoomata halutulle aikavälille. Vaaka-akselin automaattinen palautustoiminto Zoom => X Limits palauttaa asteikon aina 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 vede- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

75 tään kuvaajan päällä vaakasuunnassa haluttu väli pitämällä samalla CTRL-näppäin pohjassa. Painettaessa hiiren näppäin alas näkyviin tulee rajattavan alueen toista reunaa osoittava pystyviiva. Hiirtä vedettäessä toinen pystyviiva seuraa hiirtä ja kun hiiren painike vapautetaan, kuvaaja piirtyy uudelleen pystyviivojen rajaamalle alueelle zoomattuna. Tätä on havainnollistettu seuraavassa kuvassa. Ctrl Kuva 108. 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 osoit- Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

76 taa että palkin reunaa voidaan siirtää hiirellä vetämällä. Seuraavassa kuvassa ollaan muuttamassa zoomatun alueen vasenta laitaa. Osoita hiirellä harmaan palkin reunaa ja vedä reuna hiirellä sopivaan kohtaan Kuva 109. Kuvaajan vaaka-akselin rajauksen muuttaminen vierityspalkista Rajauksen jälkeen kuvaajasta tulee seuraavassa kuvassa esitetyn kaltainen. Mikäli vaaka-akseli halutaan rajata siten, että rajaus osuu sopivasti ruudukkoon, kannattaa valita aika-akselia tuplaklikkaamalla esiin tulevasta lomakkeesta kohta Snap Aperture to the Grid, kuten kuvassa 111 on esitetty. Tällöin allaoleva kuvaaja saadaan kuvassa 112 esitettyyn muotoon. Kuva 110. Kuvaaja zoomattuna vierityspalkin avulla Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

77 Kuva 111. Vaaka-akselin rajauksen lukitseminen ruudukkoon Kuva 112. Kuvaaja rajattuna vaaka-akselin ruudukon lukitus päällä Aika-akselin alla olevaa vierityspalkkia voidaan käyttää myös kuvaajien liu uttamiseen ajan suhteen. Kun harmaaseen palkkiin tarttuu hiirellä muualle kuin reunoille muuttuu hiiriosoitin käden näköiseksi ja kuvaajassa näkyvää aikaväliä voidaan siirtää aika-akselilla. Kuvaajien zoomaamiseen on käytettävissä myös ns. suorakaidezoomaus (Box zoom). Tämä toimii niin, että valitaan ensin hiiren vasemmalla painikkeella 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. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

78 Zoomauksen voi tehdä samalla tavalla myös pelkästään pystyakselin suuntaan pitämällä SHIFT-näppäin alas painettuna. Tehdyt zoomaukset tallentuvat muistiin ja niihin voi palata myöhemmin Zoom => Previous ja Zoom => Next valinnoilla. Kuvaajien ominaisuuksia voi tarkastella markkereiden (Markers) avulla. Käytössä ovat ns. X-markkeri ja O-markkeri. Markkerit ovat aika-akselilla sijaitsevia osoittima, joiden avulla saadaan näkyviin mm. kuvaajassa olevan signaalin arvo markkerien kohdalla. Jos kuvaajassa useampia käyriä, markkerit näyttävät arvot vain valittuna olevalta käyrältä - valitun käyrän nimi näkyy alleviivattuna ja valintaa voi vaihtaa hiirellä napauttamalla tai painamalla välilyöntinäppäintä (SPACE BAR). Mikäli kuvaajassa esitetty signaali on vektorimuotoinen, tarkasteltava käyrä valitaan vektorin nimestä avautuvasta taulukosta (sarake A. ks. kuva 70 sivulla 48). Markkerit saadaan näkyviin kun kuvaajan ponnahdusvalikosta valitaan Preferences => Show Markers. Markkerit voidaan aktivoida myös näppäimistöltä painamalla M-näppäintä, kun hiiren osoitin on kyseisen kuvaajan päällä. Kuva 113. Markkerien aktivointi Aika-akselilla näkyviä markkereita voi liikuttaa hiirellä vetämällä haluttuun kohtaan. Markkeri saadaan haluttuun kohtaan myös napauttamalla ensin hiirellä aikaakselia ja painamalla sitten X- tai O-näppäintä. Markkeri tulee tällöin hiiren osoittamaan kohtaan aika-akselilla. Kuvassa 114 on markkerien avulla määritetty virran transientissa esiintyvän värähtelyn taajuus. Kehyksen oikeassa alakulmassa ovat markkerien paikat aika-akselilla ja alimpana taajuus (lukuarvo, jonka edessä f ). Kuvaajan oikealla puolella ovat virran hetkellisarvot markkerien kohdalla. Min tarkoittaa signaalin pienintä hetkellisarvoa markkerien välisellä alueella ja Max vastaavasti suurinta hetkellisarvoa. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

79 Kuva 114. Markkerien hyödyntäminen signaalin tarkastelussa Oletuksena markkereita käytettäessä kuvaajan oikeaan alakulmaan tulee markkerien välinen ero (aika sekunteina). Edellä olevassa kuvassa esitetty taajuus saadaan esiin kun valitaan aika-akselilta hiiren oikealla painikkeella esiin tulevasta ponnahdusvalikosta Toggle Frequency/Delta. Tätä varten on käytettävissä myös näppäintoiminto F, joka edellyttää että aika-akselia on ensin näpäytetty hiirellä. Kuva 115. Markkerien välisen aikaeron tai taajuuden valinta näyttöön Kuvaajissa on myös ns. hiusristikkotoiminto, jolla voidaan tutkia tarkemmin haluttua käyrää. Toiminnon ollessa päällä hiiren osoitin muuttuu ristiksi ja hiusristikko tulee esiin aina kun hiiren vasenta näppäintä painetaan kuvaajan päällä. Hiiren sijainti määrää ristikon pystyviivan paikan aika-akselilla ja vaakaviiva määräytyy tarkasteltavan käyrän arvosta ko. pisteessä. Sijainti näkyy myös ristikon vieressä lukuarvoina. Hiusristikkotoiminto on erikseen kytkettävä pois jos kuvaajalle halutaan tehdä esim. suorakaidezoomaus. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

80 Hiusristikkotoiminto kytketään päälle ja pois joko kuvaajan ponnahdusvalikosta valinnalla Preferences -> Show Cross Hair tai painamalla C-näppäintä halutun kuvaajan ollessa valittuna. Käytettäessä hiusristikkoa kuvaajassa, jossa on useita käyriä, hiusristikko seuraa aina valittuna olevaa käyrää. Valittuna oleva käyrä voidaan vaihtaa joko näpäyttämällä hiirellä käyrän otsikkoa tai painamalla välilyöntinäppäintä (SPACE BAR). Vektorimuotoisissa signaaleissa valinta tehdään signaalin otsikosta avautuvasta taulukosta (sarake A). Tulostus kirjoittimelle Simulointimalli ja siinä olevat kuvaajat voidaan tulostaa paperille valitsemalla piirtoalustan ponnahdusvalikosta Print Page. Valinta PrintFormatter Preview Page antaa mahdollisuuden esikatsella sivua ennen tulostusta. PSCAD painikkeesta avautuvassa valikossa on kohdassa File laajemmat tulostuksen valintamahdollisuudet mm. Print All ja Print Preview All. Näiden avulla laajan monisivuisen (sivumoduleja sisältävän) mallin kaikki sivut saadaan tulostettua tai esikatseltua kerralla. Tulosten tallennus tiedostoon Simuloinnin tulokset on mahdollista tallentaa myös tiedostoihin myöhempää käsittelyä varten. Tällöin simulointiajon määrittelyissä (Project Settings) on ennen ajoa laitettava Save channels to disk kohtaan valinnaksi Yes. Lisäksi kohtaan Output file tulee määritellä sopiva tulostiedostojen nimi (ilman päätettä). Simulointiajon aluksi PSCAD luo hakemiston xxxx.gf42 missä xxxx on simulointimallille tallennettaessa annettu nimi. Loppuosa (tässä gf42) riippuu käytettävästä fortran-kääntäjästä. Hakemistoon tallennetaan simulointimallin perusteella tehdyt fortran-tiedostot sekä niistä käännetty simulointiajossa käytettävä ajettava ohjelmatiedosto (xxxx.exe). Tähän samaan hakemistoon tallentuvat myös tulostiedostot. Tallennettavien ulostulokanavien tiedot ovat tiedostossa yyyy.inf, missä yyyy on tulostiedostolle (Output file) määritelty nimi. Simuloinnin tuloksena syntyvä data tallentuu tiedostoon yyyy.out (mikäli simulointimallissa on enintään 10 ulostulostulokanavaa) tai tiedostoihin yyyyn.out (kun ulostulokanavia on yli 10), missä N on tiedoston järjestysnumero. Out-tiedostojen määrä riippuu siis tallennettavien ulostulokanavien määrästä. Yhteen out-tiedostoon tallennetaan aina 10- kanavaa siten että tiedostoon, jonka järjestysnumero on 1, tallennetaan inftiedostossa määritellyistä kanavista kymmenen ensimmäistä, tiedostoon numero 2 seuraavat kymmenen jne. Tulostiedostot ovat ascii-muotoisia ja niistä voidaan piirtää kuvaajia sopivilla työkaluilla. Linkkejä PSCAD yhteensopiviin piirtotyökaluihin on tämän oppaan viimeisessä kappaleessa. Simulointien dokumentointi Sekä simulointimallin että simulointitulosten dokumentointiin on käytettävissä useita eri tapoja. Simulointimalli, jossa tulokset on esitetty kuvaajissa, voidaan Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

81 edellä mainitulla tavalla tulostaa suoraan paperille. Mikäli tavoitteena on laatia simuloinneista raportti käyttäen esimerkiksi Word-tekstinkäsittelyohjelmaa, voidaan PSCAD:ssä olevat kuvat viedä Windowsin leikepöydän kautta Worddokumenttiin. Kuvien vienti tapahtuu joko metafile-muodossa tai bitmap-muodossa. Näistä metafile-muoto suositeltavampi, koska bitmap-muodossa olevat kuvat johtavat useimmiten isompiin tiedostokokoihin. Simulointimallista pitää aina ensin valita mitkä osat halutaan viedä toiseen sovellukseen. Mikäli halutaan viedä kaikki mitä piirtoalustalla on, voidaan käyttää Home-valintanauhan toiminta Select All, joka löytyy Select painikkeen lopussa olevaa pientä kolmiota näpäyttämällä (Kuva 116). Sama toiminto saadaan myös aikaan näppäinkomennolla CTRL + A. Kun useampi komponentti on valittuna (vilkkuvat harmaana) saadaan ne vietyä leikepöydälle valitsemalla Copy as Meta-File ponnahdusvalikosta, joka tulee esiin kun hiiren oikeaa painiketta näpäyttää minkä tahansa valitun komponentin päällä (Kuva 117). Vienti bitmap-muodossa saadaan aikaan valinnalla Copy as Bitmap. Kuva 116. Kaikkien piirtoalustan osien valinta Kuva 117. Kuvan kopiointi leikepöydälle kun useampi kohde valittuna Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,

82 Yksittäisen komponentin ponnahdusvalikossa on kohdat Copy as Meta-File ja Copy as Bitmap, joilla voidaan kyseinen komponentti kopioida leikepöydälle halutussa muodossa. Myös ohjauspaneelin ja kuvaajia sisältävän kehyksen otsikkopalkeista löytyvät valinnat ko. kohteiden viemiseksi leikepöydälle sekä metafile että bitmap-muodossa. Kuva 118. Ohjauspaneelin kopiointi leikepöydälle Kuva 119. Kehyksen kopiointi leikepöydälle Leikepöydälle kopioitu kuva saadaan kohdesovellukseen (esim. Word) valitsemalla kohdesovelluksessa Paste (tai Liitä kieliversiosta riippuen). Käytännössä kuvan kokoa voidaan joutua muuttamaan tämän jälkeen paremmin kohdesovellukseen sopivaksi. Kimmo Kauhaniemi & Olavi Mäkinen,