UserManual En

I N T E G R AT E D P O W E R S Y S T E M A N A LY S I S S O F T W A R E

DIgSILENT

PowerFactory 15

User Manual

DIG

SILENT

PowerFactory

DIgSILENT PowerFactoryVersion 15

User Manual

Online Edition

DIgSILENT GmbH

Gomaringen, Germany

April 2013

Publisher:DIgSILENT GmbH

Heinrich-Hertz-Strae 972810 Gomaringen / Germany

Tel.: +49 (0) 7072-9168-0Fax: +49 (0) 7072-9168-88

Please visit our homepage at:http://www.digsilent.de

Copyright DIgSILENT GmbHAll rights reserved. No part of thispublication may be reproduced or

distributed in any form without permissionof the publisher.

April 2013r766

Contents

I General Information 1

1 About this Guide 3

1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Contents of the User Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3 Used Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Contact 5

2.1 Direct Technical Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.2 General Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3 Documentation and Help System 7

4 PowerFactory Overview 9

4.1 General Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4.2 Database, Objects, and Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.3 PowerFactory Simulation Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.4 General Design of PowerFactory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.5 Type and Element Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4.6 Data Arrangement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

4.6.1 Global Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4.6.2 Project Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.6.3 Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.6.4 Network Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.6.5 Operation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.6.6 Study Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.6.7 Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual i

CONTENTS

4.7 Project Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.7.1 Nodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.7.2 Branches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.7.3 Cubicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.7.4 Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.7.5 Substations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.7.6 Sites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.7.7 Branch Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.8 User Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.8.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.8.2 Menu Bar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.8.3 Main Toolbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.8.4 The Output Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.9 DIgSILENT Programming Language (DPL) Scripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

II Administration 31

5 Program Administration 33

5.1 Program Installation and Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.2 The Log-on Dialogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

5.2.1 Log On Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5.2.2 License Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5.2.3 Network Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.2.4 Database Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.2.5 Advanced Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.2.6 Appearance Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.3 Housekeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.3.2 Configuring permanently logged-on users . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.3.3 Configuring housekeeping tasks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.3.4 Configuring deletion of old projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.3.5 Configuring purging of projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.3.6 Configuring emptying of recycle bins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

ii DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

5.3.7 Monitoring Housekeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5.3.8 Summary of Housekeeping Deployment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6 User Accounts, User Groups, and Profiles 41

6.1 PowerFactory Database Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6.2 The Database Administrator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.3 Creating and Managing User Accounts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.4 Creating User Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.5 Creating Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6.5.1 Tool Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.5.2 Configuration of Toolbars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.5.3 Configuration of Menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.5.4 Configuration of Dialogue Pages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.5.5 Configuration of Dialogue Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

6.5.6 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

7 User Settings 51

7.1 General Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.2 Graphic Windows Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

7.3 Data Manager Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

7.4 Output Window Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.5 Functions Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.6 Directories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.7 Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.8 StationWare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.9 Advanced Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

III Handling 57

8 Basic Project Definition 59

8.1 Defining and Configuring a Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

8.1.1 The Project Edit Dialogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

8.1.2 The Project Overview Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.1.3 Project Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual iii

CONTENTS

8.1.4 Activating and Deactivating Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

8.1.5 Exporting and Importing of Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

8.1.6 External References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

8.2 Creating New Grids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

9 Network Graphics (Single Line Diagrams) 67

9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

9.2 Defining Network Models with the Graphical Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

9.2.1 Adding New Power System Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

9.2.2 Drawing Nodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

9.2.3 Drawing Branch Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

9.2.4 Marking and Editing Power System Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

9.2.5 Interconnecting Power Subsystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

9.2.6 Working with Substations in the Graphical Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

9.2.7 Working with Composite Branches in the Graphical Editor . . . . . . . . . . . . . 77

9.2.8 Working with Single and Two Phase Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

9.3 Defining and Working with Lines and Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

9.3.1 Defining a Line (ElmLne) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

9.3.2 Defining Line Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

9.3.3 Example Cable System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

9.3.4 Example Line Couplings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

9.4 Graphic Windows and Database Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

9.4.1 Network Diagrams and Graphical Pages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

9.4.2 Active Graphics, Graphics Board and Study Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

9.4.3 Single Line Graphics and Data Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

9.4.4 Editing and Selecting Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

9.4.5 Creating a New Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

9.4.6 Creating New Graphic Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

9.4.7 Basic Functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

9.4.8 Page Tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

9.4.9 Drawing Toolboxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

9.4.10 Active Grid Folder (Target Folder) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

9.5 Drawing Diagrams with Existing Network Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

iv DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

9.5.1 Drawing Existing Busbars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

9.5.2 Drawing Existing Lines, Switches, and Transformers . . . . . . . . . . . . . . . . 92

9.5.3 Building Single Line Diagrams from Imported Data . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

9.6 Graphic Commands, Options, and Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

9.6.1 Zoom, Pan, and Select Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

9.6.2 Page, Graphic, and Print Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

9.6.3 Graphic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

9.6.4 Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

9.6.5 Element Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

9.6.6 Graphic Attributes and Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

9.6.7 Node Default Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

9.7 Editing and Changing Symbols of Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

9.8 Results Boxes, Text Boxes and Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

9.8.1 Results Boxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

9.8.2 Text Boxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

9.8.3 Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

9.8.4 Free Text Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

9.9 Geographical Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

10 Data Manager 117

10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

10.2 Using the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

10.2.1 Navigating the Database Tree . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

10.2.2 Adding New Items . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

10.2.3 Deleting an Item . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

10.2.4 Cut, Copy, Paste and Move Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

10.2.5 The Data Manager Message Bar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

10.2.6 Additional Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

10.3 Defining Network Models with the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

10.3.1 Defining New Network Components in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . 124

10.3.2 Connecting Network Components in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . 124

10.3.3 Defining Substations in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

10.3.4 Defining Composite Branches in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual v

CONTENTS

10.3.5 Defining Sites in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

10.3.6 Editing Network Components using the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . 126

10.4 Searching for Objects in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

10.4.1 Sorting Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

10.4.2 Searching by Name . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

10.4.3 Using Filters for Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

10.5 Editing Data Objects in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

10.5.1 Editing in Object Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

10.5.2 Editing in Detail Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

10.5.3 Copy and Paste while Editing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

10.6 The Flexible Data Page Tab in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

10.6.1 Customizing the Flexible Data Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

10.7 The Input Window in the Data Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

10.7.1 Input Window Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

10.8 Save and Restore Parts of the Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

10.8.1 Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

10.9 Spreadsheet Format Data Import/Export . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

10.9.1 Export to Spreadsheet Programs (e. g. MS EXCEL) . . . . . . . . . . . . . . . . 139

10.9.2 Import from Spreadsheet Programs (e. g. MS EXCEL) . . . . . . . . . . . . . . . 141

11 Study Cases 147

11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

11.2 Creating and Using Study Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

11.3 Summary Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

11.4 Study Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

11.5 The Study Case Edit Dialogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

11.6 Variation Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

11.7 Operation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

11.8 Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

11.9 Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

11.9.1 Dispatch Event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

11.9.2 External Measurement Event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

11.9.3 Intercircuit Fault Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

vi DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

11.9.4 Events of Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

11.9.5 Message Event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

11.9.6 Outage of Element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

11.9.7 Parameter Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

11.9.8 Save Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

11.9.9 Short-Circuit Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

11.9.10 Stop Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

11.9.11 Switch Events . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

11.9.12 Synchronous Machine Event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

11.9.13 Tap Event . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

11.10Simulation Scan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

11.11Results Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

11.12Variable Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

11.13Triggers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

11.14Graphic Board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

12 Project Library 159

12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

12.2 Equipment Type Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

12.3 Operational Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

12.3.1 Circuit Breaker Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

12.3.2 Demand Transfers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

12.3.3 Fault Cases and Fault Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

12.3.4 Capability Curves (Mvar Limit Curves) for Generators . . . . . . . . . . . . . . . . 167

12.3.5 Planned Outages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

12.3.6 Running Arrangements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

12.3.7 Thermal Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

12.4 Templates Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

12.4.1 General Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

12.4.2 Substation Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

12.4.3 Busbar Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

12.4.4 Composite Branch Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

12.4.5 Example Generator Template . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual vii

CONTENTS

12.4.6 Example Busbar Template . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

13 Grouping Objects 179

13.1 Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

13.2 Virtual Power Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

13.2.1 Defining and Editing a New Virtual Power Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180

13.2.2 Applying a Virtual Power Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

13.2.3 Inserting a Generator into a Virtual Power Plant and Defining its Virtual PowerPlant Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

13.3 Boundaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

13.4 Circuits (ElmCircuit) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

13.5 Feeders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

13.6 Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

13.7 Owners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

13.8 Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

13.9 Routes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

13.10Zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

14 Operation Scenarios 189

14.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

14.2 Operation Scenarios Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

14.3 How to use Operation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

14.3.1 How to create an Operation Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

14.3.2 How to save an Operation Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

14.3.3 How to activate an existing Operation Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

14.3.4 How to deactivate an Operation Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193

14.3.5 How to identify operational data parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

14.4 Administering Operation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

14.4.1 How to view objects missing from the Operation Scenario data . . . . . . . . . . 195

14.4.2 How to compare the data in two operation scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . 195

14.4.3 How to view the non-default Running Arrangements . . . . . . . . . . . . . . . . 196

14.4.4 How to transfer data from one Operation Scenario to another . . . . . . . . . . . 196

14.4.5 How to update the default data with operation scenario data . . . . . . . . . . . . 197

14.4.6 How exclude a grid from the Operation Scenario data . . . . . . . . . . . . . . . 197

viii DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

14.4.7 How to create a time based Operation Scenario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

14.5 Advanced Configuration of Operation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

14.5.1 How to change the automatic save settings for Operation Scenarios . . . . . . . 199

14.5.2 How to modify the data stored in Operation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . 199

15 Network Variations and Expansion Stages 201

15.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

15.2 Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

15.3 Expansion Stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

15.4 The Study Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

15.5 The Recording Expansion Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

15.6 The Variation Scheduler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

15.7 Variation and Expansion Stage Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

15.8 Variation and Expansion Stage Housekeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

15.8.1 Applying Changes from Expansion Stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

15.8.2 Consolidating Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

15.8.3 Splitting Expansion Stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

15.8.4 Comparing Variations and Expansion Stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

15.8.5 Colouring Variations the Single Line Graphic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

15.8.6 Variation Conflicts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

15.8.7 Error Correction Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

15.9 Compatibility with Previous PowerFactoryReleases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

15.9.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

15.9.2 Converting System Stages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

16 Parameter Characteristics, Load States, and Tariffs 215

16.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

16.2 Parameter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

16.2.1 Scalar Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

16.2.2 Discrete Time Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

16.2.3 Vector Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

16.2.4 Matrix Parameter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

16.2.5 Parameter Characteristics from Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual ix

CONTENTS

16.2.6 Characteristic References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

16.2.7 Example Application of Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

16.3 Load States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

16.3.1 Creating Load States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

16.3.2 Viewing Existing Load States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

16.3.3 Load State Object Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

16.3.4 Example Load States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

16.4 Load Distribution States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

16.4.1 Creating Load Distribution States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

16.4.2 Viewing Existing Load Distribution States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

16.4.3 Load Distribution State Object Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

16.4.4 Example Load Distribution States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

16.5 Tariffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

16.5.1 Defining Time Tariffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

16.5.2 Defining Energy Tariffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

17 Reporting and Visualizing Results 235

17.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

17.2 Results, Graphs and Documentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

17.2.1 Editing Result Boxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

17.2.2 Output of Device Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

17.2.3 Output of Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

17.2.4 Result Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

17.3 Comparisons Between Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

17.3.1 Editing a Set Of Comparison Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

17.3.2 Update Database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

17.4 Variable Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

17.4.1 The Variable Selection Monitor Dialogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

17.4.2 Searching the Variables to Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

17.4.3 Examples of Variable Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

17.4.4 Selecting the Bus to be Monitored . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

17.5 Virtual Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

17.5.1 Virtual Instrument Panels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

x DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

17.5.2 Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

17.5.3 The Vector Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

17.5.4 The Voltage Profile Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

17.5.5 Schematic Visualization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

17.5.6 The Waveform Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

17.5.7 The Curve-Input Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

17.5.8 Embedded Graphic Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284

17.5.9 Tools for Virtual Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

17.5.10 User-Defined Styles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

18 Data Management 297

18.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

18.2 Project Versions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

18.2.1 What is a Version? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

18.2.2 How to Create a Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

18.2.3 How to Rollback a Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

18.2.4 How to Check if a Version is the base for a derived Project . . . . . . . . . . . . . 300

18.2.5 How to Delete a Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

18.3 Derived Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

18.3.1 Derived Projects Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

18.3.2 How to Create a Derived Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

18.4 Comparing and Merging Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

18.4.1 Compare and Merge Tool Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

18.4.2 How to Merge or Compare two projects using the Compare and Merge Tool . . . 305

18.4.3 How to Merge or Compare three projects using the Compare and Merge Tool . . 306

18.4.4 Compare and Merge Tool Advanced Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

18.4.5 Compare and Merge Tool diff browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

18.5 How to update a Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

18.5.1 Updating a Derived Project from a new Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

18.5.2 Updating a base project from a Derived Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

18.5.3 Tips for working with the Compare and Merge Tool . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

18.6 Sharing Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xi

CONTENTS

19 The DIgSILENT Programming Language - DPL 317

19.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317

19.2 The Principle Structure of a DPL Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

19.3 The DPL Command Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

19.3.1 Creating a new DPL Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

19.3.2 Defining a DPL Commands Set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

19.3.3 Executing a DPL Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

19.3.4 DPL Advanced Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

19.3.5 DPL Script Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

19.4 The DPL Script Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

19.5 The DPL Script Language . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

19.5.1 Variable Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

19.5.2 Constant parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

19.5.3 Assignments and Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

19.5.4 Standard Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

19.5.5 Program Flow Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

19.5.6 Input and Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

19.6 Access to Other Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

19.6.1 Object Variables and Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

19.7 Access to Locally Stored Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

19.8 Accessing the General Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328

19.9 Accessing External Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

19.10Remote Scripts and DPL Command Libraries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

19.10.1 Subroutines and Calling Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

19.11DPL Functions and Subroutines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

20 PowerFactory Interfaces 335

20.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

20.2 DGS Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

20.2.1 DGS Interface Typical Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

20.2.2 DGS Structure (Database Schemas and File Formats) . . . . . . . . . . . . . . . 337

20.2.3 DGS Import . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

20.2.4 DGS Export . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

xii DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

20.3 PSS/E File Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

20.3.1 Importing PSS/E Steady-State Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

20.3.2 Import of PSS/E file (Dynamic Data) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

20.3.3 Exporting a project to a PSS/E file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

20.4 NEPLAN Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

20.4.1 Importing NEPLAN Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

20.5 UCTE-DEF Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

20.5.1 Importing UCTE-DEF Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

20.5.2 Exporting UCTE-DEF Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

20.6 CIM Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

20.6.1 Importing CIM Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

20.6.2 Exporting CIM Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

20.7 MATLAB Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

20.8 OPC Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

20.8.1 OPC Interface Typical Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

20.9 StationWare Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

20.9.1 About StationWare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

20.9.2 Component Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

20.9.3 Fundamental Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

20.9.4 Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

20.9.5 Getting Started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

20.9.6 Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

20.9.7 Technical Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

20.10API (Application Programming Interface) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

IV Power System Analysis Functions 383

21 Load Flow Analysis 385

21.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385

21.2 Technical Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

21.2.1 Network Representation and Calculation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

21.2.2 Active and Reactive Power Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

21.2.3 Advanced Load Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xiii

CONTENTS

21.2.4 Temperature Dependency of Lines and Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400

21.3 Executing Load Flow Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402

21.3.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

21.3.2 Active Power Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404

21.3.3 Advanced Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

21.3.4 Iteration Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409

21.3.5 Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410

21.3.6 Low Voltage Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

21.3.7 Advanced Simulation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

21.4 Result Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412

21.4.1 Viewing Results in the Single Line Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

21.4.2 Flexible Data Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

21.4.3 Predefined Report Formats (ASCII Reports) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

21.4.4 Diagram Colouring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

21.4.5 Load Flow Sign Convention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

21.5 Troubleshooting Load Flow Calculation Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

21.5.1 General Troubleshooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

21.5.2 Data Model Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

21.5.3 Some Load Flow Calculation Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

21.5.4 Too many Inner Loop Iterations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418

21.5.5 Too Many Outer Loop Iterations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419

21.6 Load Flow Sensitivities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421

21.6.1 Load Flow Sensitivities Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422

21.6.2 Load Flow Sensitivities Execution and Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

21.6.3 Technical Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

22 Short-Circuit Analysis 427

22.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427

22.1.1 The IEC 60909/VDE 0102 Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

22.1.2 The ANSI Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

22.1.3 The Complete Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

22.1.4 The IEC 61363 Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

22.2 Executing Short-Circuit Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

xiv DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

22.2.1 Toolbar/Main Menu Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

22.2.2 Context-Sensitive Menu Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

22.2.3 Faults on Busbars/Terminals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

22.2.4 Faults on Lines and Branches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

22.2.5 Multiple Faults Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

22.3 Short-Circuit Calculation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

22.3.1 Basic Options (All Methods) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

22.3.2 Verification (Except for IEC 61363) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

22.3.3 Basic Options (IEC 60909/VDE 0102 Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

22.3.4 Advanced Options (IEC 60909/VDE 0102 Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . 448

22.3.5 Basic Options (ANSI C37 Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

22.3.6 Advanced Options (ANSI C37 Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

22.3.7 Basic Options (Complete Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453

22.3.8 Advanced Options (Complete Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

22.3.9 Basic Options (IEC 61363) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456

22.3.10 Advanced Options (IEC 61363) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

22.4 Result Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

22.4.1 Viewing Results in the Single Line Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

22.4.2 Flexible Data Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

22.4.3 Predefined Report Formats (ASCII Reports) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

22.4.4 Diagram Colouring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

23 Harmonics Analysis 461

23.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

23.2 Harmonic Load Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

23.2.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

23.2.2 IEC 61000-3-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464


23.3 Frequency Sweep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

23.3.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465


23.4 Filter Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466

23.5 Modelling Harmonic Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xv

CONTENTS

23.5.1 Definition of Harmonic Injections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

23.5.2 Assignment of Harmonic Injections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475

23.5.3 Harmonic Distortion Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

23.5.4 Frequency Dependent Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477

23.5.5 Waveform Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

23.6 Flicker Analysis (IEC 61400-21) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481

23.6.1 Continuous Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

23.6.2 Switching Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

23.6.3 Flicker Contribution of Wind Turbine Generator Models . . . . . . . . . . . . . . . 483

23.6.4 Definition of Flicker Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483

23.6.5 Assignment of Flicker Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

23.6.6 Flicker Result Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485

23.7 Short-Circuit Power Sk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485

23.7.1 Balanced Harmonic Load Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

23.7.2 Unbalanced Harmonic Load Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

23.7.3 Sk Result Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

23.7.4 Short-Circuit Power of the External Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

23.8 Definition of Result Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

23.8.1 Definition of Variable Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

23.8.2 Selection of Result Variables within a Variable Set . . . . . . . . . . . . . . . . . 489

24 Flickermeter 491

24.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491

24.2 Flickermeter (IEC 61000-4-15) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491

24.2.1 Calculation of Short-Term Flicker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491

24.2.2 Calculation of Long-Term Flicker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492

24.3 Flickermeter Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492

24.3.1 Flickermeter Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492

24.3.2 Data Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493

24.3.3 Signal Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493


24.3.5 Input File Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

xvi DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

25 Stability and EMT Simulations 501

25.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501

25.2 Calculation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

25.2.1 Balanced RMS Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

25.2.2 Three-Phase RMS Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

25.2.3 Three-Phase EMT Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

25.3 Setting Up a Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

25.3.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505

25.3.2 Step Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506

25.3.3 Step Size Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507


25.3.5 Noise Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

25.3.6 Advanced Simulation Options - Load Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

25.4 Result Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511

25.4.1 Saving Results from Previous Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

25.5 Simulation Scan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

25.5.1 Frequency Scan Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

25.5.2 Loss of Synchronism Scan Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

25.5.3 Variables Scan Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

25.5.4 Voltage Scan Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515

25.5.5 Simulation scan example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515

25.6 Events (IntEvt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516

25.7 Running a Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518

25.8 Models for Stability Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

25.9 System Modelling Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520

25.9.1 The Composite Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

25.9.2 The Composite Frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528

25.9.3 The Common Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532

25.10The Composite Block Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

25.10.1 Drawing Composite Block Diagrams and Composite . . . . . . . . . . . . . . . . 539

25.11User Defined (DSL) Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544

25.11.1 Modelling and Simulation Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xvii

CONTENTS

25.11.2 DSL Implementation: an Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

25.11.3 Defining DSL Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551

25.12The DIgSILENT Simulation Language (DSL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554

25.12.1 Terms and Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555

25.12.2 General DSL Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555

25.12.3 DSL Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556

25.12.4 DSL Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556

25.12.5 Definition Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556

25.12.6 Initial Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557

25.12.7 Equation Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

25.12.8 Equation Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

25.12.9 DSL Macros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561

25.12.10Events and Messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562

25.12.11Example of a Complete DSL Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

25.13DSL Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564

25.13.1 DSL Standard Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564

25.13.2 DSL Special Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565

25.14MATLAB Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569

25.14.1 Example Implementation of Voltage Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570

25.14.2 Additional notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577

26 Modal Analysis / Eigenvalue Calculation 579

26.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579

26.2 Theory of Modal Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579

26.3 How to Complete a Modal Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582

26.3.1 Completing a Modal Analysis with the Default Options . . . . . . . . . . . . . . . 582

26.3.2 Explanation of Modal Analysis Command BasicOptions (ComMod) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583


26.4 Viewing Modal Analysis Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585

26.4.1 Viewing Modal Analysis Reports in the Output Window . . . . . . . . . . . . . . . 586

26.4.2 Viewing Modal Analysis Results using the built-in Plots . . . . . . . . . . . . . . . 589

26.4.3 Viewing Modal Analysis Results using the Modal Data Browser . . . . . . . . . . 595

xviii DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

26.4.4 Viewing Results in the Data Manager Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597

26.5 Troubleshooting Modal Analysis Calculation Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

26.5.1 Models not supported by the QR method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

26.5.2 The Arnoldi/Lanczos Method is slow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

27 Model Parameter Identification 601

27.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601

27.2 Target Functions and Composite Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

27.2.1 The Measurement File Slot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

27.2.2 Power System Element Slot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

27.2.3 Comparison Slot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

27.3 Creating The Composite Identification Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604

27.3.1 The Comparison Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

27.4 Performing a Parameter Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

27.5 Identifying Primary Appliances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

28 Contingency Analysis 611

28.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611


28.2.1 Single Time Phase Contingency Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

28.2.2 Multiple Time Phases Contingency Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

28.2.3 Time Sweep Option (Single Time Phase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

28.2.4 Consideration of Predefined Switching Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

28.2.5 Parallel Computing Option (Single Time Phase) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

28.3 Executing Contingency Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

28.4 The Single Time Phase Contingency Analysis Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

28.4.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618

28.4.2 Effectiveness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620

28.4.3 Multiple Time Phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620

28.4.4 Time Sweep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622


28.4.6 Parallel Computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624

28.4.7 Calculating an Individual Contingency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xix

CONTENTS

28.4.8 Representing Contingency SituationsContingency Cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626

28.5 The Multiple Time Phases Contingency Analysis Command . . . . . . . . . . . . . . . . 628

28.5.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629

28.5.2 Effectiveness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629

28.5.3 Multiple Time Phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629

28.5.4 Time Sweep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631


28.5.6 Parallel Computing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631

28.5.7 Defining Time Phases for Contingency Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631

28.5.8 Representing Contingency Situations with Post - Fault Actions . . . . . . . . . . . 633

28.6 Creating Contingency Cases Using FaultCases and Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634

28.6.1 Browsing Fault Cases and Fault Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635

28.6.2 Defining a Fault Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635

28.6.3 Defining a Fault Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636

28.7 Creating Contingency Cases Using theContingency Definition Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637

28.8 Comparing Contingency Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639

28.9 Result Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 641

28.9.1 Predefined Report Formats (Tabular and ASCII Reports) . . . . . . . . . . . . . . 641

29 Reliability Assessment 645

29.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645

29.2 Probabilistic Reliability AssessmentTechnical Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647

29.2.1 Reliability Assessment Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

29.2.2 Stochastic Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

29.2.3 Calculated Results for Reliability Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650

29.2.4 System State Enumeration in Reliability Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . 655

29.2.5 Failure Effect Analysis in Reliability Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656

29.3 Setting up the Network Model for Reliability Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661

29.3.1 How to Define Stochastic Failure and Repair models . . . . . . . . . . . . . . . . 661

29.3.2 How to Create Feeders for Reliability Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666

xx DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

29.3.3 Configuring Switches for the Reliability Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . 666

29.3.4 Load Modelling for Reliability Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667

29.3.5 Modelling Load Interruption Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668

29.3.6 System Demand and Load States (ComLoadstate) . . . . . . . . . . . . . . . . . 668

29.3.7 Fault Clearance Based on Protection Device Location . . . . . . . . . . . . . . . 669

29.3.8 How to Consider Planned Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669

29.3.9 Specifying Individual Component Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 669

29.4 Running The Reliability Assessment Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670

29.4.1 How to run the Reliability Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670

29.4.2 Viewing the FEA results for a Specific Contingency . . . . . . . . . . . . . . . . . 676

29.4.3 Viewing the Load Point Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676

29.4.4 Viewing the System Reliability Indices (Spreadsheet format) . . . . . . . . . . . . 677

29.4.5 Printing ASCII Reliability Reports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678

29.4.6 Using the Colouring modes to aid Reliability Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . 678

29.4.7 Using the Contribution to Reliability Indices Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . 679

30 Generation Adequacy Analysis 681

30.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681


30.3 Database Objects and Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

30.3.1 Stochastic Model for Generation Object (StoGen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684

30.3.2 Power Curve Type (TypPowercurve) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685

30.3.3 Meteorological Station (ElmMeteostat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685

30.4 Assignment of Stochastic Model for Generation Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

30.4.1 Definition of a Stochastic Multi-State Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686

30.4.2 Stochastic Wind Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688

30.4.3 Time Series Characteristic for Wind Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 688

30.4.4 Demand definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690

30.4.5 Generation Adequacy Analysis Toolbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691

30.4.6 Generation Adequacy Initialisation Command(ComGenrelinc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 691

30.4.7 Run Generation Adequacy Command (ComGenrel) . . . . . . . . . . . . . . . . . 694

30.5 Generation Adequacy Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xxi

CONTENTS

30.5.1 Draws (Iterations) Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695

30.5.2 Distribution (Cumulative Probability) Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 696

30.5.3 Convergence Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699

30.5.4 Summary of variables calculated during the Generation Adequacy Analysis . . . 701

31 Optimal Power Flow 703

31.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703

31.2 AC Optimization (Interior Point Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703

31.2.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703

31.2.2 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717



31.2.5 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 720

31.3 DC Optimization (Linear Programming) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 721

31.3.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722

31.3.2 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726



31.4 Contingency Constrained DC Optimization (LP Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 729

31.4.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730

31.4.2 Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736



31.4.5 Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736

32 Techno-Economical Calculation 739

32.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739

32.2 Requirements for Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740

32.3 Calculation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740

32.3.1 Basic Options Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 740

32.3.2 Costs Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741

32.3.3 Output Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742

32.4 Example Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742

xxii DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

33 Distribution Network Tools 747

33.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747

33.2 Voltage Sag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747

33.2.1 Calculation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748

33.2.2 How to Perform a Voltage Sag Table Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . 749

33.2.3 Voltage Sag Table Assessment Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 750

33.3 Voltage Profile Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752

33.3.1 Optimization Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 753


33.3.3 Output Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756

33.3.4 Advanced Options Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756

33.3.5 Results of Voltage Profile Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756

33.4 Tie Open Point Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757

33.4.1 Tie Open Point Optimization Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757

33.4.2 How to run a Tie Open Point Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 758

33.5 Backbone Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 761


33.5.2 Scoring Settings Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763

33.5.3 Tracing Backbones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764

33.5.4 Example Backbone Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764

33.6 Optimal RCS Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765


33.6.2 Output Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766


33.6.4 Example Optimal RCS Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767

34 Optimal Capacitor Placement 769

34.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 769

34.2 Optimal Capacitor Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 769

34.2.1 OCP Objective Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770

34.2.2 OCP Optimization Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772


34.2.4 Available Capacitors Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xxiii

CONTENTS

34.2.5 Load Characteristics Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 775


34.2.7 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 777

35 Cable Sizing 779

35.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779

35.2 Calculation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 781


35.2.2 Constraints Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783

35.2.3 Output Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 784


35.2.5 Type Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789

35.3 Cable Sizing Line Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 790

35.3.1 Cable Sizing Line Type Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 790

35.3.2 Cable Sizing Line Element Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791

35.4 System Technology Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791

36 Motor Starting 793

36.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793

36.2 How to define a motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793

36.2.1 How to define a motor Type and starting methodology . . . . . . . . . . . . . . . 793

36.2.2 How to define a motor driven machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795

36.3 How to run a Motor Starting simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796


36.3.2 Output Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798

36.3.3 Motor Starting simulation results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799

36.3.4 Motor Starting Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800

37 Arc-Flash Hazard Analysis 803

37.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803

37.2 Arc-Flash Hazard Analysis Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803

37.2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803

37.2.2 Data Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 804

37.3 Arc-Flash Hazard Analysis Calculation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805

xxiv DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

37.3.1 Arc-Flash Hazard Analysis Basic Options Page . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 805

37.3.2 Arc-Flash Hazard Analysis Advanced Options Page . . . . . . . . . . . . . . . . 806

37.4 Arc-Flash Hazard Analysis Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

37.4.1 Viewing Results in the Single Line Graphic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

37.4.2 Arc-Flash Reports Dialogue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

37.4.3 Arc-Flash Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

37.5 Example Arc-Flash Hazard Analysis Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 808

38 Protection 811

38.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811

38.2 General approach to protection modelling in PowerFactory . . . . . . . . . . . . . . . . . 811

38.2.1 The Modelling Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811

38.3 Defining a protection scheme- a brief overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815

38.3.1 Adding protective devices to the network model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815

38.3.2 Locating Devices which have been added tothe network model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818

38.4 Setup and analysis of an overcurrentprotection scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818

38.4.1 Overcurrent relay model setup - basic data tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818

38.4.2 Overcurrent relay model setup - max/min faultcurrents tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 819

38.4.3 The Current Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 820

38.4.4 The Voltage Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822

38.4.5 Fuse model setup - basic data tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826

38.4.6 Fuse model setup - optimization tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826

38.4.7 Basic relay blocks for overcurrent relays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 827

38.4.8 The time-overcurrent plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833

38.5 Setup and analysis of a distance protection scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848

38.5.1 Distance relay model setup - basic data tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 848

38.5.2 Distance relay model setup - max./min. fault currents tab . . . . . . . . . . . . . . 850

38.5.3 Instrument Transformers for distance protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850

38.5.4 Basic relay blocks used for distance protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850

38.5.5 The time-distance plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xxv

CONTENTS

38.5.6 The impedance plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 861

38.6 Accessing results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865

38.6.1 Tabular protection setting report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865

38.6.2 Results in Single Line Graphic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 869

38.7 Short Circuit Trace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870

38.7.1 Short Circuit Trace Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 871

38.8 Building a basic overcurrent relay model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872

38.9 Appendix - Other commonly used relay blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 881

39 Network Reduction 883

39.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883


39.2.1 Network Reduction for Load Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 883

39.2.2 Network Reduction for Short-Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884

39.3 How to Complete a Network Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884

39.3.1 How to Backup the Project (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 884

39.3.2 How to run the Network Reduction tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 885

39.3.3 Expected Output of the Network Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 885

39.4 Network Reduction Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887

39.4.1 Basic Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887

39.4.2 Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 889


39.5 Network Reduction Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 890

39.6 Tips for using the Network Reduction Tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 893

39.6.1 Station Controller Busbar is Reduced . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 893

39.6.2 Network Reduction doesnt Reduce Isolated Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . 894

39.6.3 The Reference Machine is not Reduced . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 894

40 State Estimation 895

40.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 895

40.2 Objective Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896

40.3 Components of the PowerFactory State Estimator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896

40.3.1 Plausibility Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897

xxvi DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual

CONTENTS

40.3.2 Observability Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 898

40.3.3 State Estimation (Non-Linear Optimization) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899

40.4 State Estimator Data Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899

40.4.1 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 900

40.4.2 Activating the State Estimator Display Option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904

40.4.3 Editing the Element Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 905

40.5 Running SE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907

40.5.1 Basic Setup Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 908

40.5.2 Advanced Setup Options for the Plausibility Check . . . . . . . . . . . . . . . . . 911

40.5.3 Advanced Setup Options for the Observability Check . . . . . . . . . . . . . . . . 911

40.5.4 Advanced Setup Options for Bad Data Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911

40.5.5 Advanced Setup Options for Iteration Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 912

40.6 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913

40.6.1 Output Window Report . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 913

40.6.2 External Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 914

40.6.3 Estimated States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 916

40.6.4 Colour Representation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917

V Appendix 919

A Glossary 921

B Hotkeys Reference 927

B.1 Calculation Hotkeys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927

B.2 Graphic Windows Hotkeys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927

B.3 Data Manager Hotkeys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 929

B.4 Dialogue Hotkeys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931

B.5 Output Window Hotkeys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931

B.6 Editor Hotkeys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933

C Technical References of Models 937

C.1 Branch Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938

C.1.1 2-Winding Transformers (ElmTr2/ElmTr2n) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938

C.1.2 3-Winding Transformer (ElmTr3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938

DIgSILENT PowerFactory 15, User Manual xxvii

CONTENTS

C.1.3 Autoransformers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939

C.1.4 Booster Transformer (ElmTrb) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939

C.1.5 Overhead Lines Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939

C.1.6 Cables Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 941

C.1.7 Series Capacitances (ElmScap) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

C.1.8 Series Reactance (ElmSind) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

C.1.9 Common Impedance (ElmZpu) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

C.2 Generators and Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

C.2.1 Asynchronous Machine (ElmAsm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

C.2.2 Doubly Fed Induction Machine (ElmAsmsc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

C.2.3 Static Generator (ElmGenstat) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942

C.2.4 Synchronous Machine (ElmSym) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943

C.2.5 Loads (ElmLod) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943

C.2.6 Low Voltage Load (ElmLodlv) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943

C.2.7 Partial Loads (ElmLodlvp) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943

C.2.8 Motor Driven Machine (ElmMdm X) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944

C.3 Power Electronic Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944

C.3.1 PWM AC/DC Converter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944

C.3.2 Rectifier/Inverter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

UserManual En

Documents

Transcript of UserManual En