Dieses Modul simuliert das Anfahren von Motoren in beliebigen Netzen und bietet die Möglichkeit für gleichzeitigen oder zeitlich versetzten Anlauf beliebig vieler Motoren. Motorstart Modul kann verschiedene Motormodelle simulieren, in Abhängigkeit von den eingegebenen Motordaten. Das Modul bietet auch Berücksichtigung von Anlaufhilfen, wie z.B. Stern-Dreieck Umschalter, Anfahrwiderstand, Transformator, Softstarter, usw.

Allgemeine Eigenschaften

• Identifikation der Motor-Parameter nach der Methode des kleinsten Fehlerquadrates
• Berücksichtigung der Sättigung und der Wirbelstromverluste im Motor (linear oder punktweise)
• Bibliotheken für Standarddaten von Motoren und zusätzliche Bibliotheken für Me(s), l(s) und cos φ (s) stehen zur Verfügung  und können vom Anwender erweitert werden
• Berechnung des Arbeitspunktes aller nicht anlaufenden Motoren gemäß ihrer Last-Charakteristik (Newton-Raphson)
• Automatisch geregelte Transformatoren werden nach Anwender-definiertem Zeitverzug berücksichtigt
• Eingabe des Lastmoments als Charakteristik oder als lineare oder quadratische Lastmomenten-Kennlinie
• Bibliotheken für Lastmomente stehen zur Verfügung (können vom Anwender erweitert werden)

Spannungsfall

Diese Option berechnet den Spannungsfall zum Zeitpunkt t = 0.0 durch das Anfahren von Motoren, somit eingeschränkte Daten für Motoren und Berechnungsparameter eingegeben werden sollen. Nicht-anlaufende Motoren können durch vom Anwender definierte Last PQ (konstante Last) oder Widerstand nachgebildet werden. Ergebnisse des Spannungsfalls sind leicht zugänglich:

• Überlastete Elemente, Mess- und Schutzgeräte oder Knoten mit Spannungen außerhalb eines definierten Bereichs werden hervorgehoben
• Ergebnisse der Spannungsfallberechnung werden im Netzplan angezeigt
• Zugang zu den eingegebenen Motordaten und den berechneten Motorparametern durch Anklicken des Motors im Netzplan

Ergebnisse

Ergebnisse enthalten Informationen an vordefinierten Knoten und Elemente. Auch grafische Ausgabe der Kennlinien und Zeitverläufe sind vorgesehen. Ergebnisanzeige (Dimensionierung, Skalierung, Farben etc.) kann angepasst werden.

• Berechnung der Spannung U(t) an vordefinierten Knoten und der l(t), P(t), Q(t) für jedes angewählte Element
• Berechnung von Motorstrom I, Lastmoment M, elektromagnetischem Moment Me, Wirkleistung P und Blindleistung Q als Funktion der Zeit oder des Schlupfes für hochlaufende und nicht-hochlaufende Motoren
• Ergebnislisten können in Textdateien gespeichert werden
• Ergebnisse können in Ergebnisdateien zur Auswertung mittels Tabellenkalkulationsprogrammen (z.B. MS-Excel) gespeichert werden

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NEPLAN bietet eine Bibliotheksverwaltung, die standardmässig umfangreiche Daten für verschiedene Elementtypen enthält. Daneben kann der Benutzer selbstverständlich auch eigene Bibliotheken anlegen. Die Bibliotheksverwaltung ist vollständig ins Programm integriert. Während der Netzdatenaufnahme kann auf die Bibliotheken zugegriffen werden. Des weiteren ist ein Export von eingegebenen Daten in die Bibliothek möglich.

Die NEPLAN-Bibliotheksverwaltung bietet mehr als 16’000 eingebaute Datensätze für praktisch jeden Elementtyp:

• Bibliotheken für verschiedene Normen wie IEC, IEEE, ANSI, etc.
• Bibliotheken für alle Elementtypen, wie z.B.:
  • Kabel und Freileitungen
  • Elektrische Maschinen, wie Asynchronmaschinen und Synchronmaschinen, mit Motorcharakteristiken
  • Transformatoren
  • Schutzelemente, wie beispielsweise Elemente für den Distanzschutz oder den Überstromschutz, von verschiedenen Herstellern (z.B. ABB, SEL, Siemens, Westinghouse, usw.)
  • Sicherungen von verschiedenen Herstellern
• Standardregler für die dynamische Simulation EMT und RMS
  • Alle im ENTSO-E CIM Standard IEC 61970 definierten Regler für Erreger, Turbinen, PSS, usw.
  • Alle Windenergieanlagentypen nach IEC 61400-27-1 (Typ 1, Typ 3, Typ 3 und Typ 4)
  • Modelle für erneuerbare Energien (z. B. Batterien)
  • Modelle für Umrichter (HGÜ, Spannungswandler, PWM usw.)
  • Reglermodelle für Erregersysteme, diskontuierliche Erregersysteme, Turbinen, Turbinen-Regler , Power System Stabilizer, Untererregungs-Begrenzer, Übererregungs-Begrenzer, Leistungsfaktor und Blindleitung (VAR), Spannungs- und Last-Kompensation, Statorstrom-Begrenzer, DFIG, Direct Drive Synchron-Generator , Photovoltaic, SVC und STATCOM, Thyristor-Controlled Series Compensator (TCSC), HGÜ, Transformatur-Stufen (siehe eine Auswahl hier)
• Lastprofile (Tagesprofile), VDEW-Profile
• Frequenzabhängigkeiten für die Oberschwingungsanalyse
• Oberschwingungsquellen (z. B. 6-, 12-, 24-Puls-Brückenschaltungen)
• Oberschwingungsspannungen und -ströme nach IEC, VDE, IEEE (z. B. IEC 61000-2-4)
• Investitionsdaten für die Barwertanalyse

Allgemeine Eigenschaften

• Nach einer Änderung der Bibliotheksdaten kann eine Aktualisierung aller Netzdaten erfolgen
• Die Daten können wie in MS-Excel bearbeitet werden
• Import/Export nach MS-Excel mit Copy/Paste
• Teile von Plänen können mit allen technischen Daten in der Bibliothek gespeichert werden (z.B. IEEE Reglermodelle)

Die Oberschwingungsanalyse kann in 3-, 2- und 1-phasigen Wechselstromsystemen durchgeführt werden, um das Betriebsverhalten der Netzwerke bei Frequenzen oberhalb von 50/60 Hz zu prüfen. Das Modul kann verwendet werden, um die Netzimpedanz und den Spannungspegel für jede Frequenz und für jeden Knoten zu berechnen, sowie das Frequenzverhalten eines vermaschten Netzes zu ermitteln.  Die Ergebnisse können sowohl  im Frequenz- und Zeitbereich dargestellt werden und dienen als Grundlage für die Planung von Rundsteueranlagen, Auslegung von Kompensatoren (SVC) und Oberschwingungsfiltern, sowie der Bestimmung der Netzimpedanz für subsynchrone Resonanzen.

Allgemeine Eigenschaften

• U-I und I-U-Sensitivität für jede Frequenz
• Anwendung des exakten Leitungsmodels mit verteilten Parametern
• Frequenzabhängigkeit der Elemente wird berücksichtigt. Bibliotheken für Frequenzabhängigkeit stehen zur Verfügung (können vom Anwender erweitert werden)
• Automatische Frequenzschrittlänge-Kontrolle während der Impedanz-Berechnung zum Erkennen von Resonanzen
• Berechnung im Mitsystem (symmetrisch) oder im Phasensystem
• Berücksichtigung der Koppelimpedanzen im Mit- und Nullsystem bei Freileitungen in Abhängigkeit der Frequenz
• Oberschwingungslastfluss (P, Q, I, U, Verluste)
• Ergebnisse in der Frequenz- oder Zeitbereich

Pegelberechnung

Dieses Modul berechnet Strom- und Spannungen bei allen Frequenzen und an allen ausgewählten Knoten und Elementen sowie den Effektivwert der Oberschwingungsspannungen und -ströme. Die Ergebnisse werden automatisch in der Netzplan eingetragen. Das Oberschwingungsanalyse-Modul bietet auch den Vergleich der berechneten Größen mit den Grenzwerten gemäß VDE 0160 oder mit beliebigen anderen Vorschriften.

• Berechnung des Klirrfaktors THD gemäß DIN/IEC und des Distortion Faktors gemäß IEEE
• Berechnung von Telefon-Kenngrößen (TIF, IT, KVT)
• Listenausgabe der Rundsteuerströme und -spannungen bei beliebigen Frequenzen und an jedem Knoten und jedem Element
• Oberschwingungssummenberechnung: Vektoriell, geometrisch, arithmetisch, gemäß IEC1000-2-6 oder IEC1000-3-6

Oberschwingungsquelle

Oberschwingungsquellen (Strom- und Spannungsquellen) werden direkt in den Netzplan eingetragen.  Sie können direkt zu Lasten oder zu jeden Leistungselektronik-Elementen, wie Konverter, SVC, PWM etc. zugewiesen werden. Bibliotheken sind verfügbar. Es werden beliebig viele OS-Quellen mit beliebigen Harmonischen behandelt. Zwischenharmonische, die z.B. durch Sättigungseffekte entstehen, können definiert werden.

Filterauslegung

Filterelemente werden direkt dimensioniert und automatisch in den Netzplan aufgenommen.

• Filterelemente:  Filter, Serien RLC-Kreise mit oder ohne Erdverbindung, TRA-Sperren
• Filter lassen sich einfach dimensionieren
• Filterdaten und Ergebnisse lassen sich Tabellen darstellen und in Dateien speichern
• Ergebnisse lassen sich in MS-Excel oder MS-Word anwender-spezifisch (Reports) exportieren

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Die Flicker-Analyse berechnet die Spannungsänderung und kurzfristige und langfristige Flickerstärke durch Dauerbelastung (Strom) Änderung einer Komponente an der Stelle der Verbindung verursacht.

Die an das Netzwerk angeschlossenen Komponenten könnten Verbraucher, sondern auch erneuerbare Energiequellen, wie Windkraftanlage sein. Entscheidende Eingabeparameter sind die Stromänderung, sein Leistungsfaktor und die Wiederholungsrate dieser Änderung pro Minute. Auf der Basis dieser Eingangswerte, wird der Spannungsfall und Flicker berechnet.

Allgemeine Eigenschaften

• Betrachtet 1-, 2- oder 3-phasige Flicker verursachende Komponente
• Die Berechnung der Spannungsfall oder Spannungsanhebung dU
• Berechnung der kurzfristigen Flickerstärke Pst und langfristig Flickerstärke Plt
• Berücksichtigung von verschiedenen Spannungsänderung-Charakteristiken
• Flickerstärke Berechnung nach einer analytischen Methode möglich
• Zusammenfassung aller Flicker verursachenden Komponenten im Netzwerk
• Summierung von gemessenen Flickerwerten mit neuen Flicker erregenden Komponenten
• Auswertung der durch Normen vorgegebenen Grenzen
• Sonderbehandlung von Windkraftanlagen
• Grafische Ergebnisausgabe mit der Flicker Emissionsgrenzkurve

Dieses Modul ermöglicht die Erkennung von Fehlern in elektrischen Netzen. Es spricht wesentlichen Störungen in normalen Netzwerken und in Resonanz geerdeten Netzen (der gemessene Abstand zur Gesamtringlänge oder die gesamte Ring Reaktanz bezogen) an.

Allgemeine Eigenschaften

• Erkennung von Fehlerstelle oder fehlerhaften Elemente auf gemessenen Phasenströme, Phasenspannungen oder Reaktanzen basiert
• Die Messwerte werden in die Schutzgeräte eingegeben oder importiert
• Detektion von allen Knoten in einem bestimmten, Benutzer-definierten Toleranzbereich
• Berechnung ist unabhängig von der Netzwerkstruktur und dem Spannungspegel

Ergebnisse

Nach der Berechnung wird das Modul die folgenden Ergebnisse angezeigt:

• Fehlerhafte Element. Es wird im Netzplan angezeigt werden
• Fehlerdistanz
• Knoten, zwischen denen die Störung gefunden wurde
• Knoten innerhalb des durch den Toleranzbereich definierten Bereichs

Das Modul Lastflusszeitsimulation kann sowohl gemessene Zeitreihen als auch synthetische Last- oder Erzeugungsprofile verarbeiten. Basierend auf der normalen Lastflussberechnung können Zeitbereiche von Minuten bis Jahren simuliert werden. Als Ergebnis erhält man wiederum zeitabhängige Größen, welche nach Bedarf mit statistischen Verfahren ausgewertet werden. Bei Anwendung der synthetische Last- oder Erzeugungsprofile werden die Lasten und Erzeugungen im Netz gemäss vor-definierten Tages- und Langzeit-, sowie wöchentliche oder saisonale Profile skaliert (siehe Skalierungstypen).

Auswertungen

• Zeitverläufe
• Verletzte Grenzwerte (Extremwert und Zeitanteil)
• Minimum-, Maximum- und Durchschnittswerte
• Histogramme von Spannungen und Auslastungen
• Dauerlinien
• Speicherung der Minima und Maxima als Betriebszustände

Eigenschaften

• Statistische Größen im Netzplan sichtbar
• Sämtliche Ergebnisse in Diagrammen darstellbar
• Übersichtliche Tabellen
• Option für parallele Berechnung
• Topologie-Änderungen definierbar

Video:

• Zeitsimulation mit synthetischen Profilen finden Sie hier.
• Zeitsimulation mit realen Messdaten finden Sie hier.
• Zeitsimulation mit Last-Estimation finden Sie hier.

Dieses Berechnungsmodul prüft alle Kabeln und Freileitungen auf ihrer Wärmekapazität. Steuerung ist unabhängig von der Netzstruktur (vermascht, radial) und die Schutzgeräteigenschaften sind erfordert. Die Auslösezeit der Schutzgeräte wird ebenfalls betrachtet. Die Berechnung kann nach den folgenden Standards durchgeführt werden :

• DIN VDE 0100 Part 540
• DIN VDE 0103 or IEC 865-1:1993
• ANSI

Ergebnisse

• Schlimmster Fehlerstelle für den thermischen Stress des Kabels
• Zulässige thermische Kabelstrom nach Standards und Linie-Eingang Werte
• Zulässige Fehlerklärungszeit berechnet

Falls keine Schutzgeräte eingegeben werden, kann das Modul noch die maximale zulässige Fehlerklärungszeit berechnen.

Das Distanzschutz-Modul erlaubt dem Benutzer, Distanzschutzrelais mit ihren Einstellungen oder Eigenschaften einzugeben, alle Spannungs-, Strom-, und Impedanzwerte (primär oder sekundär) durch ein Relais gesehen aufgrund eines Kurzschlusses zu erhalten, die Relaiseinstellungen zu überprüfen, das Relais automatisch oder manuell zu stellen, die Auslösezeitpläne zu geben, und einen Fehler-Clearing Verfahren zu aktivieren. Alle Distanzschutz-Relaistypen (unabhängig des Herstellers) können eingegeben werden. Alle Fehlerarten, inklusive wandernde Fehler auf Leitungen, die im Modul Kurzschluss verfügbar sind, können nachgebildet werden.

Allgemeine Eigenschaften

• Relais mit maximal 4 Impedanz-Stufen, 1 Übergreif-Stufe, 1 Rückwärts-Stufe, 1 Wiedereinschalt-Stufe für Leiter-Leiter und Leiter-Erde Fehler können definiert werden
• Anregcharakteristik: Überstrom, winkelabhängige Unterimpedanz, R/X-Charakteristik, gerichtete und ungerichtete Endzeit
• Eingabe von beliebiger R/X-Charakteristik: MHO, Kreis, Polygon, Linse, usw.
• Simulation von Fehlerklärungsverfahren in vermaschten Netzen auf dem Kurzschluss-Modul. Dazu gehört auch die Überstromschutz
• Automatische Einstellung der Relais unter Anwendung verschiedener Philosophien (wählbar)
• Kopplungs-Impedanzen und –Kapazitäten des Mit- und Nullsystems, sowie der Belastungszustand und Zwischeneinspeisungen werden bei der Berechnung der Netzimpedanzen berücksichtigt
• Die Impedanz/Reaktanz des Mitsystems oder die Phasenschleifen-Impedanzen werden für jeden beliebigen Kurzschlussart berechnet. Kompensations-Faktoren, wegen der Nullsystem- und  Kopplungs-Impedanz von Leitungen, werden bei der Berechnung der Phasenschleifen-Impedanzen berücksichtigt
• Automatische und benutzerdefinierte Generierung von Staffelpläne
• Interaktive Änderung der Relais-Parameter und –Charakteristiken möglich
• Impedanzen können als Primär- oder Sekundärwerte eingegeben oder dargestellt werden. I- und U-Wandler werden berücksichtigt
• Verarbeitet während der dynamischen Simulation analoge und binäre Eingangssignale und gibt binäre Ausgangssignale ab. Binäre Signale sind: Sperre, Freigabe, Mitnahme, Bereichserweiterung, externe Anregung, Wiedereinschaltungs-Sperre, etc. POTT (Permissive Overreach Transfer Tripping) und PUTT (Permissive Underreach Transfer Tripping) können simuliert werden
• Distanzschutz-Relais kann während dynamischer Simulation mit jedem anderen beliebigen Relaistyp Signale austauschen
• Relais können mit Matlab / Simulink oder mit NEPLAN Funktionsbausteine für dynamische Simulation modelliert werden
• Schnittstelle zu Relais-Testgeräten. Import/Export des RIO-Formates (Relay Interface by Omicron)

Ergebnisse

• Auslösezeit wird im Netzplan und in den Tabellen nach einem Kurzschluss Berechnung angezeigt werden
• Anzeige aller berechneten Impedanzen mit den Auslösecharakteristik
• Mehrere Kurzschlüsse und Auslösezeitpläne können in Diagrammen angezeigt werden
• Alle berechnete Werte können in einem Excel-basierten Format exportiert werden
• Fehlerpositionsbestimmung. Fehlerposition wird im Netzplan oder in einer Liste angezeigt, entsprechend dem zuvor gemessenen Impedanzwert. Toleranz wird berücksichtigt

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Ziel des Day – Ahead Congestion Forecast-Moduls (DACF)  ist UCTE-Dateien für verschiedene Topologien und Ladenetzwerkszenarien (Fälle) zu bauen. Es kann für den Import von UCTE Dateien, für das Durchführen von Lastflüssen für jede Stunde des nächsten Tages und für das Speichern der Lastflussergebnisse in UCTE-Format oder als NEPLAN Projekt verwendet werden.

Allgemeine Eigenschaften

• Import UCTE-formatierten Netzwerkdaten (eigenes Netz, Partnernetzwerk-Daten)
• Verwendung von Referenznetzwerkdaten bei fehlenden Partner Dateien
• Überprüfung für Fehler und Konsistenz der importierten UCTE Dateien
• Import der Topologie und des Ladevorgangs für jede Stunde des nächsten Tages
• Verwendung von Map-Dateien, um nur bestimmte HV Knoten und Linien aus der detaillierten Netzwerkmodell zu exportieren
• Einfache Handhabung, da alle Informationen werden im Projekt gespeichert, so dass der Aufwand für einen Neustart der DACF Berechnung jeden Tag minimal ist

Ergebnisse

• Export UCTE-formatierte Daten für den eigenen Netzwerk für jede Stunde des nächsten Tages. Jede Datei entspricht der Lastflussberechnung für die tatsächliche Belastung und Topologiestand der Stunde
• Erstellung eines Netzwerkmodells (NEPLAN nepprj-Datei) für jede Stunde des nächsten Tages. Der Benutzer kann direkt auf jeder NEPLAN Datei  arbeiten

NEPLAN bietet für dynamische Simulationen eine umfangreiche und detaillierte Reihe von Modellen für alle Netzelemente, erneuerbare Energiequellen, Energiespeicher und Leistungselektronik-Komponenten. Eine umfangreiche Bibliothek von Controller-Modelle, für z.B. Erregersysteme, Turbinen, PSSs, Windturbinen (IEC61400-27-1) und Photovoltaik (CIRED Standard) ist verfügbar. Eine Auswahl wird hier beschrieben.

Die Module simulieren AC- und DC-Netze, einschließlich HGÜ-Systeme, DC-Leitungen und mehrere DC Elemente (Batterien, Photovoltaik-Module, Brennstoffzellen) gleichzeitig in einem einzigen System. Alle Modelle sind beschrieben durch Gleichungen der Art: Differential Switched-Algebraic State Reset Equations (DSAR).

Benutzerdefinierte Modelle lassen sich mit Hilfe

• der NEPLAN Simulation Language (NSL-SymDef) und
• des Graphik Editor für Funktionsblöcken

realisieren. Die Modelle werden dann automatisch in eine dll-Bibliothek übersetzt, die dann während der Simulation verwendet wird. Das flexible Framework ermöglicht eine beliebige Variable im Netz zu überwachen und zu regeln.

Video: Schulungs-Video zur Modellierung mit NSL-SymDef finden Sie das Video hier